JP5987759B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell.

燃料電池を構成する1つのセル(以下、「単位セル」とも呼ぶ)は、例えば、膜電極接合体をガス拡散層およびセパレータで挟持することによって構成される。膜電極接合体は、電解質膜の両面に触媒電極(アノードおよびカソード)が接合された発電モジュールである。なお、発電に供する反応ガスを流すためのガス流路は、セパレータのガス拡散層側の面に形成された溝流路や、ガス拡散層とセパレータとの間に配置された多孔体流路部材により構成される。   One cell (hereinafter also referred to as “unit cell”) constituting the fuel cell is configured, for example, by sandwiching a membrane electrode assembly between a gas diffusion layer and a separator. The membrane electrode assembly is a power generation module in which catalyst electrodes (anode and cathode) are joined to both surfaces of an electrolyte membrane. In addition, the gas flow path for flowing the reaction gas used for power generation is a groove flow path formed on the surface of the separator on the gas diffusion layer side, or a porous flow path member disposed between the gas diffusion layer and the separator. Consists of.

燃料電池に関し、種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献1には、アノード側ガス拡散層のセパレータ側の表面に、アノード流入側から下流に向かう有底の溝部を多列に有し、溝部に入り込んでいる水成分を下流側に持ち去ることにより、電解質膜の湿潤を図る構造が開示されている。   Various techniques have been proposed for fuel cells. For example, in the following Patent Document 1, the separator-side surface of the anode-side gas diffusion layer has multi-row bottomed groove portions from the anode inflow side to the downstream side, and water components entering the groove portions are arranged downstream. A structure that wets the electrolyte membrane by carrying away is disclosed.

特開2012−69260号公報JP 2012-69260 A

ところで、膜電極接合体およびガス拡散層の周囲には、アノード側とカソード側とをシールするためのシール部(シール材)が設けられる。このシール部は、燃料電池の単位セルの製造時において、例えば、膜電極接合体およびガス拡散層をセパレータで挟んで加圧する際に、膜電極接合体およびガス拡散層の周囲に、流動性を有する液状あるいはジェル状のシール材(以下、「流動性シール材」と呼ぶ)を抽入して、熱硬化することによって形成される場合がある。そして、このようなシール部を有する単位セルでは、膜電極接合体の外周部で、電解質膜に膜痩せと呼ばれる現象が発生し、膜痩せが進むとアノードとカソードとの間で反応ガスのクロスリークが増大し、発電性能が低下する、という課題があった。しかしながら、上記特許文献1には、膜電極接合体の外周部で発生する電解質膜の膜痩せに関して何らの記載も示唆もなく、上記課題を解決することはできない。また、従来の燃料電池では、製造の容易化、低コスト化等が望まれていた。   By the way, a seal portion (seal material) for sealing the anode side and the cathode side is provided around the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer. This seal part provides fluidity around the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer when the fuel cell unit cell is manufactured, for example, when the membrane electrode assembly and the gas diffusion layer are sandwiched between the separators and pressurized. It may be formed by drawing a liquid or gel-like sealing material (hereinafter referred to as “fluid sealing material”) and thermosetting it. In a unit cell having such a seal portion, a phenomenon called membrane thinning occurs in the electrolyte membrane at the outer peripheral portion of the membrane electrode assembly, and when the membrane thinning proceeds, the reaction gas crosses between the anode and the cathode. There was a problem that leakage increased and power generation performance decreased. However, Patent Document 1 does not have any description or suggestion regarding the membrane thinning of the electrolyte membrane generated at the outer peripheral portion of the membrane electrode assembly, and cannot solve the above problem. Further, in the conventional fuel cell, it has been desired to facilitate manufacture, reduce costs, and the like.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、電解質膜の一方の面にアノードが形成され、他方の面にカソードが形成された膜電極接合体と;前記アノードの表面に配置されたアノード側ガス拡散層と;前記カソードの表面に配置されたカソード側ガス拡散層と;前記アノード側ガス拡散層および前記カソード側ガス拡散層が配置された前記膜電極接合体を挟持するアノード側セパレータおよびカソード側セパレータと;前記アノード側ガス拡散層および前記カソード側ガス拡散層が配置された前記膜電極接合体の周囲に形成されたシール部と;を備え、前記カソードから前記カソード側セパレータまでを含む領域のうちの前記カソードの内側の外周部に対応する外周領域には、電気絶縁性の絶縁領域が形成されている。カソード側ガス拡散層の拡散によるカソードガスの供給のみでは供給量が不足する可能性があるカソードの内側の外周部において、カソードの電気化学反応に起因して電解質膜の膜痩せが発生する可能性があるのに対して、この形態の燃料電池では、カソードの内側の外周部に対応する外周領域に、電気絶縁性の絶縁領域が形成されているため、カソードの内側の外周部における電気化学反応を抑制することによって電気化学反応に起因して発生する電解質膜の膜痩せを抑制することが可能となる。 (1) According to one aspect of the present invention, a fuel cell is provided. The fuel cell includes a membrane electrode assembly in which an anode is formed on one surface of an electrolyte membrane and a cathode is formed on the other surface; an anode-side gas diffusion layer disposed on the surface of the anode; A cathode-side gas diffusion layer disposed on a surface; an anode-side separator and a cathode-side separator sandwiching the anode-side gas diffusion layer and the membrane-electrode assembly on which the cathode-side gas diffusion layer is disposed; and the anode-side gas And a seal part formed around the membrane electrode assembly in which the diffusion layer and the cathode side gas diffusion layer are disposed, and in the region including the cathode to the cathode side separator, An electrically insulating insulating region is formed in the outer peripheral region corresponding to the outer peripheral portion. There is a possibility that the supply amount may be insufficient if only the cathode gas is supplied by diffusion of the cathode side gas diffusion layer. On the outer periphery of the inside of the cathode, there is a possibility that the membrane of the electrolyte membrane may be thinned due to the electrochemical reaction of the cathode. On the other hand, in the fuel cell of this embodiment, since an electrically insulating insulating region is formed in the outer peripheral region corresponding to the outer peripheral portion inside the cathode, the electrochemical reaction in the outer peripheral portion inside the cathode By suppressing this, it is possible to suppress the thinning of the electrolyte membrane caused by the electrochemical reaction.

(2)上記形態の燃料電池において、前記絶縁領域は前記カソードの内側の外周部の全周にわたって形成されているようにしてもよい。この形態の燃料電池では、カソード側ガス拡散層の拡散によるカソードガスの供給のみでは供給量が不足する可能性があるカソードの内側の外周部の全周にわたって電気化学反応を抑制するが可能であり、電気化学反応に起因して発生する電解質膜の膜痩せを抑制することが可能となる。 (2) In the fuel cell of the above aspect, the insulating region may be formed over the entire circumference of the outer peripheral portion inside the cathode. In the fuel cell of this embodiment, it is possible to suppress the electrochemical reaction over the entire circumference of the inner peripheral portion of the cathode, where supply amount may be insufficient only by supplying the cathode gas by diffusion of the cathode side gas diffusion layer. It becomes possible to suppress the thinning of the electrolyte membrane caused by the electrochemical reaction.

(3)上記形態の燃料電池において、前記シール部は流動性を有する流動性シール材を硬化することによって形成されており、前記外周領域には、少なくとも、前記シール部が形成される際に、前記カソード側ガス拡散層の外周部において、前記流動性シール材が外周側から内側へ向かって流入した領域に挟まれた領域であって前記流動性シール材が流入しなかった領域が含まれるようにしてもよい。流動性シール材を硬化することによってシール部が形成される際に、カソード側ガス拡散層の外周部のうち、流動性シール材が流入した領域に挟まれた領域であって流動性シール材が流入しなかった領域に対応するカソードの内側の外周部では、カソード側ガス拡散層の拡散によるカソードガスの供給のみでは供給量が不足する可能性があり、カソードの電気化学反応に起因して電解質膜の膜痩せが発生する可能性がある。これに対して、この形態の燃料電池では、この領域を含む外周領域に、電気絶縁性の絶縁領域が形成されているため、この領域に配置されたカソードにおける電気化学反応を抑制することによって電気化学反応に起因して発生する電解質膜の膜痩せを抑制することが可能となる。 (3) In the fuel cell of the above aspect, the seal portion is formed by curing a fluid sealant having fluidity, and at least when the seal portion is formed in the outer peripheral region, The outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer includes a region sandwiched between regions in which the fluid sealing material flows inwardly from the outer periphery side and does not flow in the fluid sealing material. It may be. When the seal portion is formed by curing the fluid seal material, the outer periphery of the cathode-side gas diffusion layer is a region sandwiched by the region into which the fluid seal material flows, and the fluid seal material is In the outer peripheral part inside the cathode corresponding to the region that did not flow in, there is a possibility that the supply amount is insufficient only by the supply of the cathode gas by the diffusion of the cathode side gas diffusion layer, and the electrolyte is caused by the electrochemical reaction of the cathode. Film thinning may occur. On the other hand, in the fuel cell of this embodiment, since an electrically insulating insulating region is formed in the outer peripheral region including this region, the electric reaction is suppressed by suppressing the electrochemical reaction in the cathode disposed in this region. It is possible to suppress thinning of the electrolyte membrane caused by a chemical reaction.

(4)上記形態の燃料電池において、前記カソード側ガス拡散層の表面に沿ってカソードガスを流し、前記カソード側ガス拡散層を介して前記カソードに前記カソードガスを供給するためのカソードガス流路が、(i)前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス拡散層の側の表面に溝状のガス流路により形成され、又は、(ii)前記カソード側セパレータと前記カソード側ガス拡散層との間に配置された流路形成部材により形成されており;前記シール部が形成される際に、前記流動性シール材の前記カソードガス流路への流入を防止するための導電性のシーリングプレートが、前記シール部と前記カソードガス流路との間に配置されており;前記外周領域には、少なくとも、前記シーリングプレートが配置された領域が含まれるようにしてもよい。シーリングプレートが配置された領域に対応するカソードの内側の外周部では、カソード側ガス拡散層の拡散によるカソードガスの供給のみでは供給量が不足する可能性があり、カソードの電気化学反応に起因して電解質膜の膜痩せが発生する可能性がある。これに対して、この形態の燃料電池おいては、この領域を含む外周領域に、電気絶縁性の絶縁領域が形成されているため、この領域に配置されたカソードにおける電気化学反応を抑制することによって電気化学反応に起因して発生する電解質膜の膜痩せを抑制することが可能となる。 (4) In the fuel cell of the above aspect, a cathode gas flow path for flowing a cathode gas along the surface of the cathode side gas diffusion layer and supplying the cathode gas to the cathode through the cathode side gas diffusion layer (I) formed on the surface of the cathode side separator on the cathode side gas diffusion layer side by a groove-like gas flow path, or (ii) between the cathode side separator and the cathode side gas diffusion layer. A conductive sealing plate for preventing the flowable sealing material from flowing into the cathode gas flow path when the seal portion is formed; Disposed between the seal portion and the cathode gas flow path; and the outer peripheral region includes at least a region where the sealing plate is disposed. It may be. In the outer peripheral part inside the cathode corresponding to the area where the sealing plate is arranged, there is a possibility that the supply amount is insufficient only by the supply of the cathode gas by the diffusion of the cathode side gas diffusion layer, which is caused by the electrochemical reaction of the cathode. As a result, the electrolyte membrane may become thin. On the other hand, in the fuel cell of this embodiment, an electrically insulating insulating region is formed in the outer peripheral region including this region, so that the electrochemical reaction at the cathode disposed in this region is suppressed. Therefore, it is possible to suppress the thinning of the electrolyte membrane caused by the electrochemical reaction.

(5)上記形態の燃料電池において、前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス拡散層の側の表面に、前記カソードガス流路よりも外周側で前記カソードガス流路から独立した空間領域が形成されており;前記外周領域には、少なくとも、前記空間領域の形成された領域が含まれるようにしてもよい。カソードガス流路よりも外周側に形成された空間領域に位置するカソードの内側の外周部では、カソード側ガス拡散層の拡散によるカソードガスの供給のみでは供給量が不足する可能性があり、カソードの電気化学反応に起因して電解質膜の膜痩せが発生する可能性がある。これに対して、この形態の燃料電池においては、この領域を含む外周領域に、電気絶縁性の絶縁領域が形成されているため、この領域に配置されたカソードにおける電気化学反応を抑制することによって電気化学反応に起因して発生する電解質膜の膜痩せを抑制することが可能となる。 (5) In the fuel cell of the above aspect, a space region independent of the cathode gas flow channel is formed on a surface on the cathode side gas diffusion layer side of the cathode side separator on the outer peripheral side of the cathode gas flow channel. And the outer peripheral region may include at least a region where the space region is formed. In the outer peripheral part inside the cathode located in the space region formed on the outer peripheral side of the cathode gas flow path, there is a possibility that the supply amount is insufficient only by the supply of the cathode gas by the diffusion of the cathode side gas diffusion layer. Due to the electrochemical reaction, the electrolyte membrane may become thin. On the other hand, in the fuel cell of this embodiment, since an electrically insulating insulating region is formed in the outer peripheral region including this region, the electrochemical reaction in the cathode disposed in this region is suppressed. It is possible to suppress the thinning of the electrolyte membrane caused by the electrochemical reaction.

(6)上記形態の燃料電池において、前記絶縁領域は、前記外周領域における前記カソード側ガス拡散層から前記カソード側セパレータまでの少なくとも一層が絶縁処理されることによって形成されるようにしてもよい。この形態の燃料電池では、外周領域に容易に絶縁領域を形成することが可能である。 (6) In the fuel cell of the above aspect, the insulating region may be formed by insulating at least one layer from the cathode side gas diffusion layer to the cathode side separator in the outer peripheral region. In this type of fuel cell, it is possible to easily form an insulating region in the outer peripheral region.

(7)上記形態の燃料電池において、前記絶縁領域は、前記外周領域における前記カソードから前記カソード側セパレータまでの複数の層間のうちのいずれかの層間に、絶縁性部材が配置されることによって形成されるようにしてもよい。この形態の燃料電池でも、外周領域に容易に絶縁領域を形成することが可能である。 (7) In the fuel cell of the above aspect, the insulating region is formed by disposing an insulating member between any one of a plurality of layers from the cathode to the cathode-side separator in the outer peripheral region. You may be made to do. Even in this form of fuel cell, it is possible to easily form an insulating region in the outer peripheral region.

本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池を複数積層した燃料電池等の形態で実現することができる。   The present invention can be implemented in various forms other than the above. For example, it can be realized in the form of a fuel cell in which a plurality of fuel cells are stacked.

本発明の第1実施形態としての燃料電池の単位セルの構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view showing roughly the composition of the unit cell of the fuel cell as a 1st embodiment of the present invention. 単位セルの断面を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section of a unit cell roughly. 単位セルのカソード側ガス拡散層およびカソードをカソード側セパレータの側から見た平面図である。It is the top view which looked at the cathode side gas diffusion layer and cathode of a unit cell from the cathode side separator side. 図2(b)のB−B断面におけるカソードの外周部に対応するカソード側ガス拡散層の外周部に形成された絶縁領域について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the insulation area | region formed in the outer peripheral part of the cathode side gas diffusion layer corresponding to the outer peripheral part of the cathode in the BB cross section of FIG.2 (b). 図2(c)のC−C断面におけるカソードの外周部に対応するカソード側ガス拡散層の外周部に形成された絶縁領域について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the insulation area | region formed in the outer peripheral part of the cathode side gas diffusion layer corresponding to the outer peripheral part of the cathode in CC cross section of FIG.2 (c). カソード側のガス流路を溝状のガス流路とした場合の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification at the time of making the gas flow path by the side of a cathode into a groove-shaped gas flow path. 本発明の第2実施形態としての単位セルの流路形成部とカソード側ガス拡散層とカソードとをカソード側セパレータの側から見た平面図である。It is the top view which looked at the flow-path formation part, the cathode side gas diffusion layer, and cathode of the unit cell as 2nd Embodiment of this invention from the cathode side separator side. 流路形成部の外周部に形成された絶縁領域について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the insulation area | region formed in the outer peripheral part of a flow-path formation part. 本発明の第3実施形態としての単位セルのカソード側ガス拡散層とカソードとをカソード側セパレータの側から見た平面図である。It is the top view which looked at the cathode side gas diffusion layer and cathode of a unit cell as a 3rd embodiment of the present invention from the cathode side separator side. カソード側セパレータの外周部に形成された絶縁領域について示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the insulation area | region formed in the outer peripheral part of a cathode side separator. 本発明の第4実施形態としての単位セルについて示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the unit cell as 4th Embodiment of this invention. シーリングプレートに絶縁領域が形成される場合の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification in case an insulation area | region is formed in a sealing plate. 本発明の第5実施形態としての単位セルについて示す説明図である。It is explanatory drawing shown about the unit cell as 5th Embodiment of this invention. 絶縁領域が絶縁性フィルムによって形成される場合の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modification in case an insulation area | region is formed with an insulating film. 本発明の第6実施形態としての単位セルの構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the structure of the unit cell as 6th Embodiment of this invention. 図15のA−A断面を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the AA cross section of FIG. 15 roughly. 図15のB−B断面を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the BB cross section of FIG. 15 roughly. 単位セルのカソード側ガス拡散層およびカソードをカソード側セパレータの側から見た平面図である。It is the top view which looked at the cathode side gas diffusion layer and cathode of a unit cell from the cathode side separator side.

A.第1実施形態:
A1.燃料電池の概略構成:
図1は、本発明の第1実施形態としての燃料電池の単位セル100の構成を概略的に示す斜視図である。図2は、単位セル100の断面を概略的に示す断面図である。図2(a),(b),(c)は、それぞれ、図1の単位セル100のA−A断面,B−B断面,C−C断面を示している。なお、通常は、この単位セル100を複数積層することによって、スタック構造の燃料電池が構成される。
A. First embodiment:
A1. Schematic configuration of fuel cell:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a configuration of a unit cell 100 of a fuel cell as a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of the unit cell 100. 2A, 2B, and 2C show the AA, BB, and CC sections of the unit cell 100 of FIG. 1, respectively. Normally, a stack type fuel cell is formed by stacking a plurality of unit cells 100.

単位セル100は、図2(a)に示すように、膜電極接合体10(Membrane Electrode Assembly,MEA)を備える。膜電極接合体10は、電解質膜11の両面にアノード12aおよびカソード12cが形成された発電体モジュールである。また、単位セル100は、膜電極接合体10を両側から挟持するように、アノード側の面にガス拡散層(以下、「アノード側ガス拡散層」とも呼ぶ)20aおよびセパレータ(以下、「アノード側セパレータ」とも呼ぶ)40aを備えるとともに、カソード側の面にガス拡散層(以下、「カソード側ガス拡散層」とも呼ぶ)20c、流路形成部30c、およびセパレータ(以下、「カソード側セパレータ」とも呼ぶ)40cを備える。また、単位セル100は、図2(b),(c)に示すように、一対のセパレータ40a,40cの間に、膜電極接合体10とガス拡散層20a,20cと流路形成部30cの周囲を覆うシール部50を備える。   The unit cell 100 includes a membrane electrode assembly 10 (Membrane Electrode Assembly, MEA) as shown in FIG. The membrane electrode assembly 10 is a power generator module in which an anode 12 a and a cathode 12 c are formed on both surfaces of an electrolyte membrane 11. The unit cell 100 has a gas diffusion layer (hereinafter also referred to as “anode side gas diffusion layer”) 20a and a separator (hereinafter referred to as “anode side”) on the anode side so as to sandwich the membrane electrode assembly 10 from both sides. And a gas diffusion layer (hereinafter also referred to as “cathode side gas diffusion layer”) 20c, a flow path forming portion 30c, and a separator (hereinafter also referred to as “cathode side separator”). 40c). Further, as shown in FIGS. 2B and 2C, the unit cell 100 includes a membrane electrode assembly 10, gas diffusion layers 20a and 20c, and a flow path forming portion 30c between a pair of separators 40a and 40c. The sealing part 50 which covers the circumference | surroundings is provided.

図1(a)の単位セル100の概略斜視図は、下側に位置するアノード側セパレータ40aのガス拡散層20a側の面の概略を主に示すために、上側に位置するカソード側セパレータ40cを破線で示している。また、一対のセパレータ40a,40cで挟持された他の要素(膜電極接合体10、ガス拡散層20a,20c、流路形成部30c、シール部50)を省略して示している。   The schematic perspective view of the unit cell 100 in FIG. 1A shows a cathode-side separator 40c located on the upper side in order to mainly show an outline of the surface on the gas diffusion layer 20a side of the anode-side separator 40a located on the lower side. It is indicated by a broken line. Further, other elements (membrane electrode assembly 10, gas diffusion layers 20a and 20c, flow path forming portion 30c, and seal portion 50) sandwiched between the pair of separators 40a and 40c are omitted.

電解質膜11は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂あるいは炭化水素系樹脂等により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜である。アノード12aおよびカソード12cは、触媒(例えば白金、あるいは白金合金)を備えており、これらの触媒を、導電性を有する担体(例えば、カーボン粒子)上に担持させることによって形成されている。アノード12aの大きさは、本実施形態では、図2(b),(c)に示すように、電解質膜11とほぼ同じ大きさのものとした。また、カソード12cの大きさは、本実施形態では、図2(b),(c)に示すように、アノード12aの大きさよりも小さく、カソード側ガス拡散層20cよりも大きいものとした。   The electrolyte membrane 11 is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin or a hydrocarbon resin. The anode 12a and the cathode 12c include a catalyst (for example, platinum or a platinum alloy), and are formed by supporting these catalysts on a conductive carrier (for example, carbon particles). In the present embodiment, the size of the anode 12a is substantially the same as that of the electrolyte membrane 11 as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). In the present embodiment, the size of the cathode 12c is smaller than the size of the anode 12a and larger than the cathode-side gas diffusion layer 20c as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c).

アノード側ガス拡散層20aはアノード12aの表面に配置されており、カソード側ガス拡散層20cはカソード12cの表面に配置されている。ガス拡散層20a,20cを形成する部材としては、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロス等が用いられる。アノード側ガス拡散層20aの大きさは、本実施形態では、図2(b),(c)に示すように、膜電極接合体10のアノード12aの大きさとほぼ同じ大きさのものとした。また、カソード側ガス拡散層20cの大きさは、本実施形態では、図2(b),(c)に示すように、膜電極接合体10の電解質膜11よりも小さくカソード12cの大きさよりも大きいものとした。   The anode side gas diffusion layer 20a is disposed on the surface of the anode 12a, and the cathode side gas diffusion layer 20c is disposed on the surface of the cathode 12c. As a member for forming the gas diffusion layers 20a and 20c, a gas permeable conductive member such as carbon paper or carbon cloth is used. In the present embodiment, the size of the anode-side gas diffusion layer 20a is approximately the same as the size of the anode 12a of the membrane electrode assembly 10, as shown in FIGS. Further, in the present embodiment, the size of the cathode side gas diffusion layer 20c is smaller than the electrolyte membrane 11 of the membrane electrode assembly 10 and larger than the size of the cathode 12c, as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). It was big.

流路形成部30cは、上記したように、カソード側ガス拡散層20cの表面に積層される。流路形成部30cは、多孔体からなり、カソード側ガス拡散層20cの表面に沿って酸化剤ガス(「カソードガス」とも呼ぶ)としての空気を流すためのガス流路を形成する。流路形成部30cを形成する部材としては、導電性を有する多孔体、例えばエキスパンドメタルや発泡金属焼結体等が利用される。   As described above, the flow path forming portion 30c is stacked on the surface of the cathode-side gas diffusion layer 20c. The flow path forming portion 30c is made of a porous material, and forms a gas flow path for flowing air as an oxidant gas (also referred to as “cathode gas”) along the surface of the cathode side gas diffusion layer 20c. As a member for forming the flow path forming portion 30c, a porous body having conductivity, for example, an expanded metal, a foamed metal sintered body, or the like is used.

カソード側セパレータ40cは、流路形成部30cの表面に積層されており、平面形状を有している(図2参照)。また、アノード側セパレータ40aは、アノード側ガス拡散層20aの表面に積層されている(図2参照)。また、アノード側セパレータ40aは、アノード側ガス拡散層20aの側に、その表面に沿って燃料ガス(「アノードガス」とも呼ぶ)としての水素を流すためのガス流路42mと、ガス流路42mへ外部からアノードガスを導入するためのガス導入流路42iおよびガス流路42mから外部へ排ガス(「アノードオフガス」とも呼ぶ)を排出するためのガス排出流路42o(不図示)と、を構成する凹凸形状を有している。ガス流路42mは、複数の溝状流路42mpに区分されている。ガス導入流路42iおよびガス排出流路42oも同様に複数の溝状流路に区分されている。なお、ガス流路を構成する凹凸形状は、隣接する単位セル100のカソード側セパレータ40cとの間で、その表面に沿って冷却水を流すための冷却水路(不図示)も構成する。流路の構造としては、サーペンタイン型やストレート型等の種々の構造が適用される。セパレータ40a,40cを形成する部材としては、ガス不透過で導電性を有する部材、例えば、ステンレス鋼などの金属や、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密性カーボンや、焼成カーボン等を利用してプレス成型することにより形成される。   The cathode separator 40c is laminated on the surface of the flow path forming portion 30c and has a planar shape (see FIG. 2). The anode side separator 40a is laminated on the surface of the anode side gas diffusion layer 20a (see FIG. 2). The anode-side separator 40a has a gas flow path 42m for flowing hydrogen as a fuel gas (also referred to as “anode gas”) along the surface of the anode-side gas diffusion layer 20a, and a gas flow path 42m. A gas introduction passage 42i for introducing anode gas from the outside to the gas and a gas discharge passage 42o (not shown) for discharging exhaust gas (also referred to as “anode offgas”) to the outside from the gas passage 42m are configured. It has an uneven shape. The gas flow path 42m is divided into a plurality of groove-shaped flow paths 42mp. Similarly, the gas introduction channel 42i and the gas discharge channel 42o are divided into a plurality of groove-like channels. In addition, the uneven | corrugated shape which comprises a gas flow path comprises the cooling water path (not shown) for flowing cooling water along the surface between the cathode side separators 40c of the adjacent unit cell 100. FIG. As the structure of the flow path, various structures such as a serpentine type and a straight type are applied. As a member for forming the separators 40a and 40c, a gas impervious and conductive member, for example, a metal such as stainless steel, a dense carbon made by compressing carbon and impermeable to gas, or a baked carbon is used. And formed by press molding.

図1に示したように、セパレータ40a,40cは、矩形の外形形状を有している。そして、セパレータ40a,40cには、セパレータ40a,40cの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。すなわち、アノード側セパレータ40aには、単位セル100の外部から供給されたカソードガス(空気)を流路形成部30cに導入するための複数のカソードガス導入用貫通孔44aiが、一方の長辺(図の左下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40aには、流路形成部30cから排出されたカソードオフガスを単位セル100の外部に排出するための複数のカソードオフガス排出用貫通孔44aoが、他方の長辺(図の右上辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40aには、単位セル100の外部から供給されたアノードガス(水素)をガス流路42mにガス導入流路42iを介して導入するためのアノードガス導入用貫通孔46aiと、単位セル100の外部から供給された冷却水を冷却水流路に導入するための複数の冷却水導入用貫通孔48aiとが、一方の短辺(図の右下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40aには、ガス流路42mから排出されたアノードオフガスを単位セル100の外部にガス排出流路42oを介して排出するためのアノードオフガス排出用貫通孔46aoと、冷却水流路から排出された冷却水を単位セル100の外部に排出するための複数の冷却水排出用貫通孔48aoとが、他方の短辺(図の左上辺)に沿って形成されている。   As shown in FIG. 1, the separators 40a and 40c have a rectangular outer shape. The separators 40a and 40c are formed with a plurality of through holes penetrating in the thickness direction of the separators 40a and 40c. That is, the anode side separator 40a has a plurality of cathode gas introduction through holes 44ai for introducing the cathode gas (air) supplied from the outside of the unit cell 100 into the flow path forming portion 30c. It is formed along the lower left side of the figure. The separator 40a has a plurality of cathode offgas discharge through holes 44ao for discharging the cathode offgas discharged from the flow path forming portion 30c to the outside of the unit cell 100, and the other long side (upper right side in the figure). It is formed along. The separator 40a includes an anode gas introduction through hole 46ai for introducing the anode gas (hydrogen) supplied from the outside of the unit cell 100 into the gas passage 42m through the gas introduction passage 42i, and a unit cell. A plurality of cooling water introduction through holes 48ai for introducing cooling water supplied from outside 100 into the cooling water flow path are formed along one short side (lower right side in the figure). The separator 40a has an anode off-gas discharge through hole 46ao for discharging the anode off-gas discharged from the gas flow path 42m to the outside of the unit cell 100 through the gas discharge flow path 42o, and is discharged from the cooling water flow path. A plurality of cooling water discharge through holes 48ao for discharging the cooled water to the outside of the unit cell 100 are formed along the other short side (upper left side in the figure).

同様に、カソード側セパレータ40cには、単位セル100の外部から供給されたカソードガス(空気)を流路形成部30cに導入するための複数のカソードガス導入用貫通孔44ciが、一方の長辺(図の左下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40cには、流路形成部30cから排出されたカソードオフガスを単位セル100の外部に排出するための複数のカソードオフガス排出用貫通孔44coが、他方の長辺(図の右上辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40cには、単位セル100の外部から供給されたアノードガス(水素)をガス流路42mにガス導入流路42iを介して導入するためのアノードガス導入用貫通孔46ciと、単位セル100の外部から供給された冷却水を冷却水流路に導入するための複数の冷却水導入用貫通孔48ciとが、一方の短辺(図の右下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40aには、ガス流路42mから排出されたアノードオフガスを単位セル100の外部にガス排出流路42oを介して排出するためのアノードオフガス排出用貫通孔46coと、冷却水流路から排出された冷却水を単位セル100の外部に排出するための複数の冷却水排出用貫通孔48coとが、他方の短辺(図の左上辺)に沿って形成されている。   Similarly, the cathode-side separator 40c has a plurality of cathode gas introduction through holes 44ci for introducing the cathode gas (air) supplied from the outside of the unit cell 100 into the flow path forming portion 30c. It is formed along (the lower left side of the figure). The separator 40c has a plurality of cathode offgas discharge through holes 44co for discharging the cathode offgas discharged from the flow path forming portion 30c to the outside of the unit cell 100, and the other long side (upper right side in the figure). It is formed along. The separator 40c includes an anode gas introduction through hole 46ci for introducing the anode gas (hydrogen) supplied from the outside of the unit cell 100 into the gas passage 42m through the gas introduction passage 42i, and the unit cell. A plurality of cooling water introduction through holes 48ci for introducing the cooling water supplied from outside 100 into the cooling water flow path are formed along one short side (lower right side in the figure). The separator 40a has an anode off-gas discharge through hole 46co for discharging the anode off-gas discharged from the gas flow path 42m to the outside of the unit cell 100 through the gas discharge flow path 42o, and is discharged from the cooling water flow path. A plurality of cooling water discharge through holes 48co for discharging the cooled water to the outside of the unit cell 100 are formed along the other short side (upper left side in the figure).

なお、セパレータ40a,40cの外形形状は、実際には、単位セル100を積層してスッタク構造の燃料電池を構成する際の締結部材のスペースや、燃料電池の設置筐体の形状等に応じて変形された外形形状を有しているが、発明の説明上特に関係がないので矩形形状とした。   The outer shapes of the separators 40a and 40c are actually in accordance with the space of the fastening members when the unit cells 100 are stacked to form a fuel cell having a stack structure, the shape of the fuel cell installation housing, and the like. Although it has a deformed outer shape, it has a rectangular shape because there is no particular relationship in the explanation of the invention.

シール部50は、一対のセパレータ40a,40cの間において、ガス拡散層20a,20cが積層配置された膜電極接合10および流路形成部30cの外周部、および、各貫通孔の周囲に形成されている(図2(b),(c)参照)。このシール部50は、流動性を有する流動性シール材(例えば、液状ゴム)を硬化することによって形成される。 Sealing portion 50, forming a pair of separators 40a, between the 40c, the outer peripheral portion of the gas diffusion layer 20a, the film 20c are stacked electrode assembly 10 and the flow path forming portion 30c, and, on the periphery of the through holes (See FIGS. 2B and 2C). The seal portion 50 is formed by curing a fluid sealant having fluidity (for example, liquid rubber).

流動性シール材としては、熱硬化前には常に流動性を有する熱硬化性のシール材や、加熱時に粘度が低下して流動性を発現する熱可塑性の半硬化状態のシール材が用いられる。このため、図2(b)に示すように、アノードガス導入用貫通孔46aiのガス流路42m側であって、シール部50とアノード側セパレータ40aとの間には、ガス導入流路42iへの流動性シール材の流入を防止するためのシーリングプレート60aが配置されている。同様に、アノードオフガス排出用貫通孔46aoのガス流路42m側であって、シール部50とアノード側セパレータ40aとの間にも、シーリングプレート60aが配置されている(不図示)。また、図2(c)に示すように、カソードガス導入用貫通孔44ciの流路形成部30c側であって、シール部50と流路形成部30cとの間にも、流動性シール材の流路形成部30cへの流入を防止するためのシーリングプレート60cが配置されている。同様に、カソードオフガス排出用貫通孔44coの流路形成部30c側であって、シール部50と流路形成部30cとの間にも、シーリングプレート60c(不図示)が配置されている。シーリングプレート60a,60cとしては、例えば、導電性を有する金属プレートやカーボンプレート等が用いられる。   As the fluid sealing material, a thermosetting sealing material that always has fluidity before thermosetting, or a thermoplastic semi-cured sealing material that exhibits fluidity due to a decrease in viscosity during heating is used. For this reason, as shown in FIG. 2B, the gas introduction passage 42i is located between the seal portion 50 and the anode separator 40a on the gas passage 42m side of the anode gas introduction through hole 46ai. A sealing plate 60a for preventing inflow of the fluid sealant is disposed. Similarly, a sealing plate 60a is disposed on the gas flow path 42m side of the anode off gas discharge through hole 46ao and between the seal portion 50 and the anode separator 40a (not shown). Further, as shown in FIG. 2C, the fluidity sealing material is also provided between the seal portion 50 and the flow path forming portion 30c on the flow path forming portion 30c side of the cathode gas introduction through-hole 44ci. A sealing plate 60c for preventing inflow into the flow path forming portion 30c is disposed. Similarly, a sealing plate 60c (not shown) is disposed between the seal portion 50 and the flow path forming portion 30c on the flow path forming portion 30c side of the through-hole 44co for discharging the cathode off gas. As the sealing plates 60a and 60c, for example, conductive metal plates or carbon plates are used.

なお、本実施形態では、流路形成部30cの大きさは、図2(b),(c)に示すように、長辺の長さがカソード側ガス拡散層20cの長辺の長さよりも短く、短辺の長さがセパレータ40cにおけるカソードガス導入用貫通孔44iとカソードオフガス排出用貫通孔44oとの間隔よりも長いものとした。   In the present embodiment, the size of the flow path forming portion 30c is such that the long side is longer than the long side of the cathode-side gas diffusion layer 20c, as shown in FIGS. It is short and the length of the short side is longer than the distance between the cathode gas introduction through hole 44i and the cathode off gas discharge through hole 44o in the separator 40c.

流路形成部30cは、図2(c)に示すように、セパレータ40cの厚さ方向から見たときに、セパレータ40cにおける長辺に沿った幅方向全体にわたって、カソードガス導入用貫通孔44ci内、および、カソードオフガス排出用貫通孔44co内に張り出すように形成されている。また、シーリングプレート60cも、セパレータ40cの厚さ方向から見たときに、セパレータ40cにおける長辺に沿った幅方向全体にわたって、カソードガス導入用貫通孔44ci内、および、カソードオフガス排出用貫通孔44co内に張り出すように形成されている。さらに、シーリングプレート60cは、セパレータ40cの厚さ方向から見たときに、セパレータ40cにおける長辺に沿った幅方向全体にわたって、流路形成部30cよりも、カソードガス導入用貫通孔44ci内、および、カソードオフガス排出用貫通孔44co内に張り出すように形成されている。   As shown in FIG. 2C, the flow path forming portion 30c is formed in the cathode gas introduction through hole 44ci over the entire width direction along the long side of the separator 40c when viewed from the thickness direction of the separator 40c. , And is formed so as to project into the cathode offgas discharge through hole 44co. Further, the sealing plate 60c also has a cathode gas introduction through-hole 44ci and a cathode off-gas discharge through-hole 44co over the entire width direction along the long side of the separator 40c when viewed from the thickness direction of the separator 40c. It is formed to project inside. Furthermore, when viewed from the thickness direction of the separator 40c, the sealing plate 60c extends in the cathode gas introduction through-hole 44ci over the entire width direction along the long side of the separator 40c, and in the cathode gas introduction through-hole 44ci. The cathode off-gas discharge through-hole 44co is formed so as to protrude.

A2.単位セルの構造上の特徴:
図3は、単位セル100のカソード側ガス拡散層20cおよびカソード12cをカソード側セパレータ40cの側から見た平面図である。ただし、図3では、流路形成部30cを省略するとともに、カソード側セパレータ40cを破線で示し、カソード側ガス拡散層20cの外周端を実線枠で示し、カソード12cの外周端を一点鎖線枠で示している。単位セル100は、カソード側ガス拡散層20cの外周部に、絶縁処理された電気絶縁性の絶縁領域22を有する構造となっている点に特徴を有している。絶縁処理としては、PTFE被膜や、透明フッ素樹脂「サイトップ(AGC旭硝子株式会社の登録商標)」塗布、フッ素プラズマ処理等の種々の絶縁処理が適用可能である。また、外周部について、金メッキやカーボンコートを実施しないことによっても絶縁領域を形成することが可能である。以下では、図4および図5を用いてこの構造ついて詳述する。
A2. Structural features of the unit cell:
FIG. 3 is a plan view of the cathode side gas diffusion layer 20c and the cathode 12c of the unit cell 100 as viewed from the cathode side separator 40c side. However, in FIG. 3, the flow path forming portion 30c is omitted, the cathode side separator 40c is indicated by a broken line, the outer peripheral end of the cathode side gas diffusion layer 20c is indicated by a solid line frame, and the outer peripheral end of the cathode 12c is indicated by a one-dot chain line frame. Show. The unit cell 100 is characterized in that it has a structure having an electrically insulating insulating region 22 that is insulated on the outer periphery of the cathode-side gas diffusion layer 20c. As the insulation treatment, various insulation treatments such as PTFE coating, transparent fluororesin “CYTOP (registered trademark of AGC Asahi Glass Co., Ltd.)”, and fluorine plasma treatment can be applied. In addition, the insulating region can be formed by not performing gold plating or carbon coating on the outer peripheral portion. Below, this structure is explained in full detail using FIG. 4 and FIG.

図4は、図2(b)のB−B断面におけるカソード12cの外周部に対応するカソード側ガス拡散層20cの外周部に形成された絶縁領域22について示す説明図である。図4(a)は本実施形態を示しており、図4(b)は比較形態としてカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域を有しない構造を示している。また、図4(a),(b)において、それぞれ上段は断面図を示し、下段は上段の断面領域を含む平面図をカソード側セパレータ40cおよび流路形成部30cを省略して示している。   FIG. 4 is an explanatory view showing an insulating region 22 formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c in the BB cross section of FIG. FIG. 4A shows this embodiment, and FIG. 4B shows a structure without an insulating region in the outer peripheral portion of the cathode side gas diffusion layer 20c as a comparative example. 4A and 4B, the upper part shows a cross-sectional view, and the lower part shows a plan view including the upper cross-sectional area, omitting the cathode separator 40c and the flow path forming part 30c.

まず、比較形態について説明する。上記したように、シール部50が流動性シール材を硬化することにより形成される場合、その形成過程において、流動性シール材は、膜電極接合体10、ガス拡散層20a,20cおよび流路形成部30cに流入する。この結果、発電モジュールである膜電極接合体10の発電が不可となる無効領域が形成される。また、流動性シール材の流入は一様ではなく、流動性シール材が流入した部分(以下、「シール材流入部分」とも呼ぶ)と流動性シール材が流入しなかった部分(以下、「シール材非流入部分」とも呼ぶ)とが存在する混在領域が形成される。従って、単位セル100には、十分な発電が可能な有効領域の外側の外周領域に、内側から外側へ向かって順に混在領域および無効領域が形成される。   First, a comparative example will be described. As described above, when the seal portion 50 is formed by curing the fluid sealing material, in the formation process, the fluid sealing material includes the membrane electrode assembly 10, the gas diffusion layers 20a and 20c, and the flow path formation. It flows into the part 30c. As a result, an ineffective area is formed in which the membrane electrode assembly 10 that is a power generation module cannot generate power. In addition, the inflow of the fluid sealing material is not uniform, and the portion where the fluid sealing material flows (hereinafter also referred to as “sealing material inflow portion”) and the portion where the fluid sealing material does not flow (hereinafter referred to as “seal”). A mixed region is also formed, which is also referred to as a “material non-inflow portion”. Therefore, in the unit cell 100, a mixed region and an invalid region are formed in order from the inside toward the outside in the outer peripheral region outside the effective region where sufficient power generation is possible.

アノード側では、シール材非流入部分のガス拡散層20aに対して、ガス導入流路42iを介してガス流路42mの溝状流路42mpに供給されたアノードガスとしての水素(H2)が供給され、対応するアノード12aに水素が十分に供給される。 On the anode side, hydrogen (H 2 ) as the anode gas supplied to the groove-like flow path 42mp of the gas flow path 42m through the gas introduction flow path 42i with respect to the gas diffusion layer 20a in the seal material non-inflow portion. Then, hydrogen is sufficiently supplied to the corresponding anode 12a.

これに対してカソード側では、以下の問題が発生する。ガス拡散層20cには、通常、カソードガスとしての空気(Air)が図中矢印の方向に沿って流れる。このとき、ガス拡散層20cのシール材流入部分に挟まれたシール材非流入部分は、空気が滞留するとともに空気の流入が不足する領域(いわゆるエア溜まり、「エア供給不足領域」とも呼ぶ)となる。この結果、シール材非流入部分に対応するカソード12cの外周部では、供給される空気が不足するとともに、アノード12aから電解質膜11を介する透過水素の流入により酸素分圧、具体的には、酸素濃度が低下する。この結果、過酸化水素の発生増加を招き、これにより発生するOHラジカルによって電解質膜11を構成する樹脂の破壊を招いて、電解質膜11の劣化(いわゆる膜痩せ)が発生する。   On the other hand, the following problems occur on the cathode side. Normally, air (Air) as a cathode gas flows through the gas diffusion layer 20c along the direction of the arrow in the figure. At this time, the seal material non-inflow portion sandwiched between the seal material inflow portions of the gas diffusion layer 20c is a region where air stays and the inflow of air is insufficient (so-called air accumulation, also referred to as “air supply insufficient region”). Become. As a result, the air supplied to the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the non-inflow portion of the sealing material is insufficient, and the oxygen partial pressure, specifically oxygen, is introduced by the inflow of permeated hydrogen from the anode 12a through the electrolyte membrane 11. The concentration decreases. As a result, the generation of hydrogen peroxide is increased, and the OH radicals generated thereby cause the resin constituting the electrolyte membrane 11 to be destroyed, thereby causing deterioration of the electrolyte membrane 11 (so-called film thinning).

本実施形態では、図3に示すように、カソード12cの外周部に対応するカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている。具体的には、図4(a)に示すように、カソード側ガス拡散層20cにおいて、シール材流入部分に挟まれたシール材流入領域が存在する混在領域(エア供給不足領域、図4(b)参照)を含む外周部に絶縁領域22が形成されている。この結果、エア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, an insulating region 22 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c. Specifically, as shown in FIG. 4 (a), in the cathode side gas diffusion layer 20c, a mixed region (air supply shortage region, FIG. 4 (b) where the seal material inflow region sandwiched between the seal material inflow portions exists. The insulating region 22 is formed in the outer peripheral portion including the reference). As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide.

図5は、図2(c)のC−C断面におけるカソード12cの外周部に対応するカソード側ガス拡散層20cの外周部に形成された絶縁領域22について示す説明図である。図5(a)は本実施形態を示しており、図5(b)は比較形態としてカソード側ガス拡散層20cの外周端よりも外周部絶縁領域を有しない構造を示している。   FIG. 5 is an explanatory view showing an insulating region 22 formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c in the CC cross section of FIG. 2 (c). FIG. 5A shows this embodiment, and FIG. 5B shows a structure having no outer peripheral insulating region than the outer peripheral end of the cathode-side gas diffusion layer 20c as a comparative example.

まず、比較形態について説明する。図2(c)の説明においてもふれたように、カソードガス導入用貫通孔44ciの流路形成部30c側であって、シール部50と流路形成部30cとの間には、流動性シール材の流路形成部30cへの流入を防止するためのシーリングプレート60cが配置されている。従って、シーリングプレート60cの下側にあるカソード側ガス拡散層20cの領域は、流路形成部30cから直接的に空気が供給されないため、空気が流入し難く酸素分圧が低下し、エア供給不足領域となる。この結果、図4のエア溜まりと同様に、過酸化水素の発生増加を招き、電解質膜11の膜痩せが発生する。   First, a comparative example will be described. As mentioned in the description of FIG. 2C, the fluidity seal is provided between the seal portion 50 and the flow passage forming portion 30c on the flow passage forming portion 30c side of the through hole 44ci for introducing the cathode gas. A sealing plate 60c for preventing the material from flowing into the flow path forming portion 30c is disposed. Accordingly, in the cathode gas diffusion layer 20c below the sealing plate 60c, air is not directly supplied from the flow path forming portion 30c, so that it is difficult for air to flow in, the oxygen partial pressure is reduced, and air supply is insufficient. It becomes an area. As a result, similarly to the air pool in FIG. 4, the generation of hydrogen peroxide is increased, and the membrane of the electrolyte membrane 11 is thinned.

本実施形態では、図3に示すように、カソード12cの外周部に対応するカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている。具体的には、図5(a)に示すように、シーリングプレート60cが配置されているエア供給不足領域を含むカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている。この結果、シーリングプレート60c下のエア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。なお、以上説明したシーリングプレート60c下のエア供給不足領域には、図4で説明したエア溜りによるエア供給不足領域も含まれる場合があり、この領域も絶縁領域22に含まれるので、同様に、膜痩せを抑制することが可能である。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, an insulating region 22 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c. Specifically, as shown in FIG. 5A, the insulating region 22 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c including the air supply insufficient region where the sealing plate 60c is disposed. As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region under the sealing plate 60c, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide. In addition, the air supply shortage region under the sealing plate 60c described above may include the air supply shortage region due to the air reservoir described in FIG. 4, and this region is also included in the insulating region 22. It is possible to suppress film thinning.

以上のように、図4では、アノードガス導入用貫通孔46aiにつながるアノードガスのガス導入流路42iに配置されたシーリングプレート60aの領域の断面を例に説明した。図示は省略するが、アノードオフガス排出用貫通孔46aoにつながるガス排出流路42oに配置されたシーリングプレート60aの領域においても同様である。また、図5では、カソードガス導入用貫通孔44ci側における流路形成部30cとカソード側ガス拡散層20cとの間にシーリングプレート60cが配置された部分の断面を例に説明した。図示は省略するが、カソードオフガス排出用貫通孔44co側における流路形成部30cとカソード側ガス拡散層20cとの間にシーリングプレート60cが配置された部分においても同様である。また、図示は省略するが、アノード側に配置されたシーリングプレート60aの部分以外の短辺方向の他の部分およびカソード側に配置されたシーリングプレート60cの部分以外の長辺方向の他の部分においても同様に、カソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されているので、カソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、膜痩せを抑制することが可能である。   As described above, in FIG. 4, the cross section of the region of the sealing plate 60 a disposed in the anode gas introduction passage 42 i connected to the anode gas introduction through hole 46 ai has been described as an example. Although not shown, the same applies to the region of the sealing plate 60a disposed in the gas discharge passage 42o connected to the anode off-gas discharge through hole 46ao. In FIG. 5, the cross section of the portion where the sealing plate 60c is disposed between the flow path forming portion 30c and the cathode side gas diffusion layer 20c on the cathode gas introduction through hole 44ci side is described as an example. Although not shown, the same applies to the portion where the sealing plate 60c is disposed between the flow path forming portion 30c and the cathode side gas diffusion layer 20c on the cathode offgas discharge through hole 44co side. Although not shown, in other parts in the short side direction other than the part of the sealing plate 60a disposed on the anode side and in other parts in the long side direction other than the part of the sealing plate 60c disposed on the cathode side. Similarly, since the insulating region 22 is formed in the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c and to suppress the film thinning.

A3.変形構成:
図6は、カソード側のガス流路を溝状のガス流路とした場合の変形例を示す説明図である。図6(a)は図4に対応する断面を示し、図6(b)は図5に対応する断面を示している。上記実施形態では、カソード側のガス流路を流路形成部30cで形成したが、アノード側と同様に、カソード側セパレータ40c’に複数の溝状流路42cmpを有するガス流路42cm、ガス導入流路42ciおよびガス排出流路42co(不図示)が形成された場合にも、同様に適用可能である。この場合も、図6(a)に示すように、カソード側ガス拡散層20cの外周部において、シール材流入部分に挟まれたシール材流入領域が存在する混在領域(エア供給不足領域、図4(b)参照)を含む外周部に絶縁領域22が形成されている。また、図6(b)に示すように、シーリングプレート60cが配置されているエア供給不足領域を含むカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている。
A3. Modified configuration:
FIG. 6 is an explanatory view showing a modification in the case where the gas flow path on the cathode side is a groove-shaped gas flow path. 6A shows a cross section corresponding to FIG. 4, and FIG. 6B shows a cross section corresponding to FIG. In the above embodiment, the cathode-side gas flow path is formed by the flow path forming portion 30c. However, as with the anode side, the gas flow path 42cm having a plurality of groove-shaped flow paths 42cmp in the cathode-side separator 40c ′, the gas introduction The same applies to the case where the flow path 42ci and the gas discharge flow path 42co (not shown) are formed. Also in this case, as shown in FIG. 6A, in the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c, there is a mixed region (air supply shortage region, FIG. 4) where the seal material inflow region sandwiched between the seal material inflow portions exists. An insulating region 22 is formed on the outer periphery including (b). Further, as shown in FIG. 6B, an insulating region 22 is formed on the outer periphery of the cathode side gas diffusion layer 20c including the air supply insufficient region where the sealing plate 60c is disposed.

なお、本実施形態では、カソード側ガス拡散層20cの外周部の全体に絶縁領域22が形成されている場合を例に説明したが、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する外周部の部分を少なくとも含むように絶縁領域が形成されていればよい。   In this embodiment, the case where the insulating region 22 is formed on the entire outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c has been described as an example. However, the outer peripheral portion corresponding to the air supply shortage region where film thinning occurs is described. The insulating region may be formed so as to include at least the portion.

B.第2実施形態:
図7は、本発明の第2実施形態としての単位セル100Bの流路形成部30cとカソード側ガス拡散層20cとカソード12cとをカソード側セパレータ40cの側から見た平面図である。なお、図7では、図3と同様に、カソード側セパレータ40cを破線で示すとともに、流路形成部30cの外周端を二点鎖線枠で示し、カソード側ガス拡散層20cの外周端を実線枠で示し、カソード12cの外周端を一点鎖線枠で示している。本実施形態の単位セル100Bは、流路形成部30cの外周部に、絶縁処理された電気絶縁性の絶縁領域32を有する構造となっている点に特徴を有している。絶縁処理としては、同様に、PTFE被膜や、透明フッ素樹脂「サイトップ(AGC旭硝子株式会社の登録商標)」塗布、フッ素プラズマ処理等の種々の絶縁処理が適用可能である。ただし、流路形成部30cの外周部では、液水が滞留すると氷点下において凍結してガス流路を閉塞してガス欠を発生させる可能性があるため、水の接触角が内側の内周部よりも小さな接触角となるように、すなわち、撥水性が高くなるように、絶縁処理することが望ましい。
B. Second embodiment:
FIG. 7 is a plan view of the flow path forming portion 30c, the cathode side gas diffusion layer 20c, and the cathode 12c of the unit cell 100B as the second embodiment of the present invention as seen from the cathode side separator 40c side. In FIG. 7, as in FIG. 3, the cathode separator 40c is indicated by a broken line, the outer peripheral end of the flow path forming portion 30c is indicated by a two-dot chain line frame, and the outer peripheral end of the cathode side gas diffusion layer 20c is indicated by a solid line frame. The outer peripheral end of the cathode 12c is indicated by a one-dot chain line frame. The unit cell 100B of the present embodiment is characterized in that it has a structure having an electrically insulating insulating region 32 that is insulated on the outer periphery of the flow path forming portion 30c. As the insulation treatment, various insulation treatments such as PTFE coating, transparent fluororesin “CYTOP (registered trademark of AGC Asahi Glass Co., Ltd.)”, and fluorine plasma treatment can be applied. However, at the outer peripheral portion of the flow path forming portion 30c, if liquid water stays, it may freeze below freezing point and close the gas flow path to generate a gas shortage. It is desirable to insulate so that the contact angle becomes smaller, that is, the water repellency becomes higher.

図8は、流路形成部30cの外周部に形成された絶縁領域32について示す説明図である。図8(a)は、図7のB−B断面、すなわち、第1実施形態の単位セル100の図4に対応する断面を示している。また、図8(b)は、図7のC−C断面、すなわち、第1実施形態の単位セル100の図5に対応する断面を示している。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing the insulating region 32 formed on the outer periphery of the flow path forming portion 30c. FIG. 8A shows a cross section corresponding to FIG. 4 of the unit cell 100 of the first embodiment, that is, the BB cross section of FIG. FIG. 8B shows a CC cross section of FIG. 7, that is, a cross section corresponding to FIG. 5 of the unit cell 100 of the first embodiment.

本実施形態の単位セル100Bでは、図8(a)に示すように、図4のエア供給不足領域を含むカソード12cの外周部に対応する流路形成部30cの外周部に絶縁領域32が形成されている。また、図8(b)に示すように、図5のエア供給不足領域を含むカソード12cの外周部に対応する流路形成部30cの外周部に絶縁領域32が形成されている。この結果、エア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。   In the unit cell 100B of the present embodiment, as shown in FIG. 8A, an insulating region 32 is formed in the outer peripheral portion of the flow path forming portion 30c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c including the air supply insufficient region in FIG. Has been. Further, as shown in FIG. 8B, an insulating region 32 is formed on the outer peripheral portion of the flow path forming portion 30c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c including the air supply shortage region of FIG. As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide.

なお、本実施形態では、流路形成部30cの外周部の全体に絶縁領域32が形成されている場合を例に説明したが、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する外周部の部分を少なくとも含むように絶縁領域が形成されていればよい。   In the present embodiment, the case where the insulating region 32 is formed on the entire outer peripheral portion of the flow path forming portion 30c has been described as an example. However, the portion of the outer peripheral portion corresponding to the insufficient air supply region where film thinning occurs It suffices if the insulating region is formed so as to include at least.

C.第3実施形態:
図9は、本発明の第3実施形態としての単位セル100Cのカソード側ガス拡散層20cとカソード12cとをカソード側セパレータ40cの側から見た平面図である。なお、図9では、流路形成部30cを省略するとともに、カソード側ガス拡散層20cの外周端を実線枠で示し、カソード12cの外周端を一点鎖線枠で示している。本実施形態の単位セル100Cは、カソード側セパレータ40cの外周部に、絶縁処理された電気絶縁性の絶縁領域41を有する構造となっている点に特徴を有している。絶縁処理としては、同様に、PTFE被膜や、透明フッ素樹脂「サイトップ(AGC旭硝子株式会社の登録商標)」塗布、フッ素プラズマ処理等の種々の絶縁処理が適用可能である。また、金属材料を用いたセパレータの場合には、耐腐食性向上および接触抵抗低減を目的として、金メッキ処理やカーボンコート処理が行われるが、これらの処理を行わないことによっても、これらの処理を行った場合に比べて電気抵抗が高くなるので、外周部に対してこれらの処理を行わないことによって絶縁領域を形成することも可能である。ただし、カソード側セパレータ40cの外周部に隣接する流路形成部30cにおいて、液水が滞留すると氷点下において凍結してガス流路を閉塞してガス欠を発生させる可能性があるため、水の接触角が内側の内周部よりも小さな接触角となるように、すなわち、撥水性が高くなるように、絶縁処理することが望ましい。なお、この撥水性を高める処理については、図6に示した溝状のガス流路の場合においては、特に重要である。
C. Third embodiment:
FIG. 9 is a plan view of the cathode side gas diffusion layer 20c and the cathode 12c of the unit cell 100C according to the third embodiment of the present invention as viewed from the cathode separator 40c side. In FIG. 9, the flow path forming portion 30c is omitted, the outer peripheral end of the cathode side gas diffusion layer 20c is indicated by a solid line frame, and the outer peripheral end of the cathode 12c is indicated by a one-dot chain line frame. The unit cell 100C of this embodiment is characterized in that it has a structure having an electrically insulating insulating region 41 that is insulated on the outer periphery of the cathode separator 40c. As the insulation treatment, various insulation treatments such as PTFE coating, transparent fluororesin “CYTOP (registered trademark of AGC Asahi Glass Co., Ltd.)”, and fluorine plasma treatment can be applied. In the case of a separator using a metal material, a gold plating process or a carbon coating process is performed for the purpose of improving the corrosion resistance and reducing the contact resistance, but these processes can be performed by not performing these processes. Since the electric resistance is higher than that in the case where it is performed, it is possible to form an insulating region by not performing these treatments on the outer peripheral portion. However, in the flow path forming portion 30c adjacent to the outer peripheral portion of the cathode separator 40c, if liquid water stays, it may freeze below freezing point to close the gas flow path and generate gas shortage. It is desirable to insulate so that the corner has a smaller contact angle than that of the inner peripheral portion, that is, the water repellency is increased. Note that the process for increasing the water repellency is particularly important in the case of the groove-shaped gas flow path shown in FIG.

図10は、カソード側セパレータ40cの外周部に形成された絶縁領域41について示す説明図である。図10(a)は、図9のB−B断面、すなわち、第1実施形態の単位セル100の図4に対応する断面を示している。また、図10(b)は、図9のC−C断面、すなわち、第1実施形態の単位セル100の図5に対応する断面を示している。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing the insulating region 41 formed on the outer peripheral portion of the cathode-side separator 40c. FIG. 10A shows a cross section corresponding to FIG. 4 of the unit cell 100 of the first embodiment, that is, the BB cross section of FIG. FIG. 10B shows a CC cross section of FIG. 9, that is, a cross section corresponding to FIG. 5 of the unit cell 100 of the first embodiment.

本実施形態の単位セル100Cでは、図10(a)に示すように、図4のエア供給不足領域を含むカソード12cの外周部に対応するカソード側セパレータ40cの外周部に絶縁領域41が形成されている。また、図10(b)に示すように、図5のエア供給不足領域を含むカソード12cの外周部に対応するカソード側セパレータ40cの外周部に絶縁領域41が形成されている。この結果、エア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。   In the unit cell 100C of this embodiment, as shown in FIG. 10A, an insulating region 41 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side separator 40c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c including the air supply shortage region of FIG. ing. Further, as shown in FIG. 10B, an insulating region 41 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side separator 40c corresponding to the outer peripheral portion of the cathode 12c including the air supply shortage region of FIG. As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide.

なお、本実施形態では、カソード側セパレータ40cの外周部の全体に絶縁領域41が形成されている場合を例に説明したが、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する外周部の部分を少なくとも含むように絶縁領域が形成されていればよい。   In the present embodiment, the case where the insulating region 41 is formed on the entire outer peripheral portion of the cathode separator 40c has been described as an example. However, the outer peripheral portion corresponding to the air supply shortage region where film thinning occurs is used. It is only necessary that the insulating region is formed so as to include at least.

D.第4実施形態:
図11は、本発明の第4実施形態としての単位セル100Dについて示す説明図である。図11は、第1実施形態の単位セル100の図5に対応する断面を示している。本実施形態の単位セル100Dでは、図11に示すように、エア供給不足領域発生の要因となっている導電性のシーリングプレート60cの全体に絶縁処理された電気絶縁性の絶縁領域61が形成されている点に特徴を有している。絶縁処理としては、PTFE被膜や、透明フッ素樹脂「サイトップ(AGC旭硝子株式会社の登録商標)」塗布、フッ素プラズマ処理等の種々の絶縁処理が適用可能である。この結果、シーリングプレート60c下のエア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。
D. Fourth embodiment:
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a unit cell 100D as the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 shows a cross section corresponding to FIG. 5 of the unit cell 100 of the first embodiment. In the unit cell 100D of the present embodiment, as shown in FIG. 11, an electrically insulating insulating region 61 that is insulated is formed on the entire conductive sealing plate 60c that is a cause of the air supply shortage region. It has a feature in that. As the insulation treatment, various insulation treatments such as PTFE coating, transparent fluororesin “CYTOP (registered trademark of AGC Asahi Glass Co., Ltd.)”, and fluorine plasma treatment can be applied. As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region under the sealing plate 60c, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide.

なお、本実施形態では、シーリングプレート60cの全体に絶縁領域61が形成されている場合を例に説明したが、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する部分を少なくとも含むように絶縁領域が形成されていればよい。   In the present embodiment, the case where the insulating region 61 is formed on the entire sealing plate 60c has been described as an example. However, the insulating region includes at least a portion corresponding to the air supply shortage region where film thinning occurs. It only has to be formed.

図12は、シーリングプレートに絶縁領域が形成される場合の変形例を示す説明図である。なお、図12は、図11と同様に、第1実施解体の単位セル100の図5に対応し、上段は断面を示し、下段は上段の断面領域を含む平面を示している。変形例の単位セル100D’におけるシーリングプレート60Dcは、金属部材等の導電性部材で形成されたカソード側セパレータ40DCのカソードガス導入用貫通孔44ciおよびカソードオフガス排出用貫通孔44coに対応する部分を、スリット49の部分で流路形成部30cに沿って内側に折り曲げることにより形成される。絶縁領域61は、折り曲げ形成されたシーリングプレート60Dcの部分に対して絶縁処理することにより形成される。   FIG. 12 is an explanatory view showing a modification in the case where an insulating region is formed on the sealing plate. FIG. 12 corresponds to FIG. 5 of the unit cell 100 of the first dismantling as in FIG. 11, and the upper part shows a cross section and the lower part shows a plane including the upper cross-sectional area. The sealing plate 60Dc in the unit cell 100D ′ of the modified example includes portions corresponding to the cathode gas introduction through hole 44ci and the cathode off gas discharge through hole 44co of the cathode side separator 40DC formed of a conductive member such as a metal member. It is formed by bending the slit 49 inward along the flow path forming portion 30c. The insulating region 61 is formed by performing an insulating process on the bent portion of the sealing plate 60Dc.

なお、流路形成部30cへのカソードガスとしての空気の供給および流路形成部30cからのカソードオフガスの排出は、スリット49部分を介して実行される。   The supply of air as the cathode gas to the flow path forming unit 30c and the discharge of the cathode off gas from the flow path forming unit 30c are executed through the slit 49 portion.

本変形例においても、絶縁領域61が形成される領域は、シーリングプレート60Dcの全体である必要はなく、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する部分を少なくとも含むように絶縁領域が形成されていればよい。   Also in this modification, the region where the insulating region 61 is formed does not need to be the entire sealing plate 60Dc, and the insulating region is formed so as to include at least a portion corresponding to the air supply shortage region where film thinning occurs. It only has to be.

E.第5実施形態:
図13は、本発明の第5実施形態としての単位セル100Eについて示す説明図である。図13は、第1実施形態の単位セル100の図4に対応する断面を示している。本実施系形態の単位セル100Eでは、図13に示すように、カソード12cの外周部のエア供給不足領域を含む領域において、流路形成部30cの外周部とカソード側ガス拡散層20cの外周部との間に絶縁性フィルム70によって電気絶縁性の絶縁領域が形成されている。絶縁性フィルム70としては、例えば、カプトン(東レ・デュポン株式会社の商標)フィルムなどのポリイミドフィルムなど、種々の絶縁性部材が用いられる。厚さは、他の層の厚さとの関係から適宜選択設定される。例えば、12.5μm程度の厚さの絶縁性部材が利用される。この結果、本実施形態の単位セル100Eにおいても、エア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。
E. Fifth embodiment:
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a unit cell 100E as the fifth embodiment of the present invention. FIG. 13 shows a cross section corresponding to FIG. 4 of the unit cell 100 of the first embodiment. In the unit cell 100E of the present embodiment, as shown in FIG. 13, in the region including the air supply shortage region in the outer peripheral portion of the cathode 12c, the outer peripheral portion of the flow path forming portion 30c and the outer peripheral portion of the cathode side gas diffusion layer 20c. An electrically insulating insulating region is formed by the insulating film 70 therebetween. As the insulating film 70, for example, various insulating members such as a polyimide film such as a Kapton (trademark of Toray DuPont) film are used. The thickness is appropriately selected and set based on the relationship with the thickness of other layers. For example, an insulating member having a thickness of about 12.5 μm is used. As a result, also in the unit cell 100E of the present embodiment, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide. Become.

図14は、絶縁領域が絶縁性フィルムによって形成される場合の変形例を示す説明図である。図14(a)の単位セル100E’は、カソード12cとガス拡散層20cとの間に絶縁性フィルム70が配置されている場合を示している。また、図14(b)の単位セル100E’’は流路形成部30cとカソード側セパレータ40cとの間に絶縁性フィルム70が配置されている場合を示している。いずれの場合にも、エア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。   FIG. 14 is an explanatory view showing a modification in the case where the insulating region is formed of an insulating film. A unit cell 100E 'of FIG. 14A shows a case where an insulating film 70 is disposed between the cathode 12c and the gas diffusion layer 20c. Further, the unit cell 100E ″ of FIG. 14B shows a case where the insulating film 70 is disposed between the flow path forming portion 30c and the cathode side separator 40c. In any case, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide.

なお、本実施系形態および変形例では、エア供給不足領域の内周側から流路形成部30cの外周端までを覆う絶縁性フィルム70によって絶縁領域が形成されている場合を説明したが、膜痩せが発生するエア供給不足領域に対応する部分を少なくとも含むように配置された絶縁性フィルムによって絶縁領域が形成されていればよい。   In the present embodiment and the modification, the case where the insulating region is formed by the insulating film 70 covering the inner peripheral side of the air supply shortage region to the outer peripheral end of the flow path forming portion 30c has been described. It suffices that the insulating region is formed by an insulating film disposed so as to include at least a portion corresponding to the air supply shortage region in which the thinning occurs.

F.第6実施形態:
図15は、本発明の第6実施形態としての単位セル100Fの構成を概略的に示す斜視図である。図16は図15のA−A断面を概略的に示す断面図であり、図17は図15のB−B断面を概略的に示す断面図である。
F. Sixth embodiment:
FIG. 15 is a perspective view schematically showing a configuration of a unit cell 100F as the sixth embodiment of the present invention. 16 is a cross-sectional view schematically showing the AA cross section of FIG. 15, and FIG. 17 is a cross-sectional view schematically showing the BB cross section of FIG.

単位セル100Fは、図16,17に示すように、第1〜第5実施形態の単位セル100〜100E(図1〜5,7〜14参照)とは異なり、カソード側の流路形成部30cを省略し、カソード側セパレータ40Fcおよびアノード側セパレータ40Faのどちらにも溝状のガス流路が形成された構造を有している。ただし、単位セル100Fは、一対のセパレータ40Fa,40Fcによって、膜電極接合体10およびガス拡散層20a,20cが挟持されている点は、他の実施形態の単位セル100〜100Eと同様である。また、単位セル100Fは、一対のセパレータ40Fa,40Fcの間における膜電極接合体10、ガス拡散層20a,20cの外周部、および、一対のセパレータ40Fa,40Fcの間における各貫通孔の周囲にシール部50が形成されている点も、他の実施形態の単位セル100〜100Eと同様である。さらにまた、単位セル100Fは、カソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている点は、第1実施形態の単位セル100と同様である。 As shown in FIGS. 16 and 17, the unit cell 100F is different from the unit cells 100 to 100E (see FIGS. 1 to 5 and 7 to 14) of the first to fifth embodiments, and the flow path forming part 30c on the cathode side. Is omitted, and both the cathode side separator 40Fc and the anode side separator 40Fa have a structure in which a groove-like gas flow path is formed. However, the unit cell 100F is the same as the unit cells 100 to 100E of the other embodiments in that the membrane electrode assembly 10 and the gas diffusion layers 20a and 20c are sandwiched between a pair of separators 40Fa and 40Fc. The unit cell 100F is sealed around the membrane electrode assembly 10 between the pair of separators 40Fa and 40Fc, the outer periphery of the gas diffusion layers 20a and 20c, and the periphery of each through hole between the pair of separators 40Fa and 40Fc. The point where the part 50 is formed is the same as that of the unit cells 100 to 100E of the other embodiments. Furthermore, the unit cell 100F is the same as the unit cell 100 of the first embodiment in that the insulating region 22 is formed on the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer 20c .

図15は、図1とは反対に、カソード側セパレータ40Fcを下側とし、アノード側セパレータ40Faを上側とした斜視図を示している。また、図15は、カソード側セパレータ40Fcのガス拡散層20c側の面のガス流路の概略を主に示すために、アノード側セパレータ40Faを破線で示すとともに、他の要素(膜電極接合体10、ガス拡散層20a,20c、シール部50)を省略して示している。   FIG. 15 shows a perspective view of the cathode side separator 40Fc on the lower side and the anode side separator 40Fa on the upper side, contrary to FIG. FIG. 15 shows the anode-side separator 40Fa by a broken line and mainly shows other elements (membrane electrode assembly 10) in order to mainly show the outline of the gas flow path on the surface of the cathode-side separator 40Fc on the gas diffusion layer 20c side. The gas diffusion layers 20a and 20c and the seal portion 50) are omitted.

カソード側セパレータ40Fcは、カソード側ガス拡散層20cの表面に積層されている(図16,17参照)。また、カソード側セパレータ40Fcは、カソード側ガス拡散層20cの側に、その表面に沿って酸化剤ガス(カソードガス)としての空気を流すためのガス流路42cmと、ガス流路42cmへ外部からカソードガスを導入するためのガス導入流路42ciおよびガス流路42cmから外部へカソードオフガスを排出するためのガス排出流路42co(不図示)と、を構成する凹凸形状を有している。ガス流路42cmは、複数の溝状流路42cmpに区分されている。ガス導入流路42ciおよびガス排出流路42coについては、複数の溝状流路に区分されていても区分されていなくてもよい。   The cathode side separator 40Fc is laminated on the surface of the cathode side gas diffusion layer 20c (see FIGS. 16 and 17). Further, the cathode side separator 40Fc has a gas flow path 42cm for flowing air as an oxidant gas (cathode gas) along the surface thereof on the cathode side gas diffusion layer 20c side, and the gas flow path 42cm from the outside. It has a concavo-convex shape constituting a gas introduction flow path 42ci for introducing a cathode gas and a gas discharge flow path 42co (not shown) for discharging the cathode off-gas from the gas flow path 42cm to the outside. The gas flow path 42 cm is divided into a plurality of groove-shaped flow paths 42 cmp. The gas introduction flow path 42ci and the gas discharge flow path 42co may or may not be divided into a plurality of groove-shaped flow paths.

アノード側セパレータ40Faは、アノード側ガス拡散層20aの表面に積層されている(図16,17参照)。また、アノード側セパレータ40Faは、アノード側ガス拡散層20aの側に、その表面に沿って燃料ガス(アノードガス)としての水素を流すためのガス流路42amと、ガス流路42amへ外部からカソードガスを導入するためのガス導入流路42ai(不図示)およびガス流路42amから外部へアノードオフガスを排出するためのガス排出流路42ao(不図示)と、を構成する凹凸形状を有している。ガス流路42amも、カソード側のガス流路42cmと同様に、複数の溝状流路42ampに区分されている。ガス導入流路42aiおよびガス排出流路42aoについても、カソード側のガス導入流路42ciおよびガス排出流路42coと同様に、複数の溝状流路に区分されていても区分されていなくてもよい。   The anode side separator 40Fa is laminated on the surface of the anode side gas diffusion layer 20a (see FIGS. 16 and 17). The anode-side separator 40Fa has a gas channel 42am for flowing hydrogen as a fuel gas (anode gas) along the surface thereof on the anode-side gas diffusion layer 20a side, and a cathode from the outside to the gas channel 42am. It has a concavo-convex shape constituting a gas introduction flow path 42ai (not shown) for introducing gas and a gas discharge flow path 42ao (not shown) for discharging anode off gas from the gas flow path 42am to the outside. Yes. The gas flow path 42am is also divided into a plurality of groove-shaped flow paths 42amp, like the cathode-side gas flow path 42cm. The gas introduction flow path 42ai and the gas discharge flow path 42ao may also be divided into a plurality of groove-like flow paths as in the cathode gas introduction flow path 42ci and the gas discharge flow path 42co. Good.

アノード側セパレータ40Faのガス流路が形成された面とは反対側の面およびカソード側セパレータ40Fcのガス流路が形成された面とは反対側の面には、隣接する単位セル100Cが積層された際に、互いに組み合わさる位置に、それぞれ、冷却水を流すための溝状の冷却水流路43a,43cを構成する凹凸形状を有している。冷却水流路43a,43cは、それぞれ、複数の溝状流路43ap,43cpに区分されている。   Adjacent unit cells 100C are stacked on the surface of the anode separator 40Fa opposite to the surface where the gas flow path is formed and the surface of the cathode side separator 40Fc opposite to the surface where the gas flow path is formed. The groove-shaped cooling water flow paths 43a and 43c for flowing the cooling water are respectively provided at the positions where they are combined with each other. The cooling water flow paths 43a and 43c are divided into a plurality of groove-shaped flow paths 43ap and 43cp, respectively.

なお、ガス流路および冷却水流路の構造としては、サーペンタイン型やストレート型等の種々の構造が適用される。セパレータ40Fa,40Fcは、ガス不透過で導電性を有する部材、例えば、ステンレス鋼などの金属や、カーボンを圧縮してガス不透過として緻密性カーボンや、焼成カーボン等が用いられて、成型や射出成形、切削成形等により形成される。   In addition, various structures, such as a serpentine type and a straight type, are applied as a structure of a gas flow path and a cooling water flow path. The separators 40Fa and 40Fc are made of gas-impermeable and conductive members, such as metal such as stainless steel, and dense carbon, baked carbon, or the like that is compressed by gas and impermeable to gas. It is formed by molding, cutting molding or the like.

図15に示したように、セパレータ40Fa,40Fcは、矩形の外形形状を有している。そして、カソード側セパレータ40Fcには、複数のカソードガス導入用貫通孔44ciと冷却水導入用貫通孔48ciとアノードオフガス排出用貫通孔46coとが、一方の短辺(図の右下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40Fcには、冷却水排出用貫通孔48coとアノードガス導入用貫通孔46ciとカソードオフガス排出用貫通孔44coとが、他方の短辺(図の左上辺)に沿って形成されている。同様に、アノード側セパレータ40Faには、複数のカソードガス導入用貫通孔44aiと冷却水導入用貫通孔48aiとアノードオフガス排出用貫通孔46aoとが、一方の短辺(図の右下辺)に沿って形成されている。また、セパレータ40Faには、冷却水排出用貫通孔48aoとアノードガス導入用貫通孔46aiとカソードオフガス排出用貫通孔44aoとが、他方の短辺(図の左上辺)に沿って形成されている。   As shown in FIG. 15, the separators 40Fa and 40Fc have a rectangular outer shape. The cathode separator 40Fc includes a plurality of cathode gas introduction through holes 44ci, a cooling water introduction through hole 48ci, and an anode off gas discharge through hole 46co along one short side (lower right side in the figure). Is formed. Further, in the separator 40Fc, a cooling water discharge through hole 48co, an anode gas introduction through hole 46ci, and a cathode off gas discharge through hole 44co are formed along the other short side (upper left side in the figure). . Similarly, the anode separator 40Fa has a plurality of cathode gas introduction through holes 44ai, cooling water introduction through holes 48ai, and anode off gas discharge through holes 46ao along one short side (lower right side in the figure). Is formed. Further, in the separator 40Fa, a cooling water discharge through hole 48ao, an anode gas introduction through hole 46ai, and a cathode off gas discharge through hole 44ao are formed along the other short side (upper left side in the figure). .

図18は、単位セル100Fのカソード側ガス拡散層20cおよびカソード12cをカソード側セパレータ40Fcの側から見た平面図である。なお、図18は、図3と同様に、流路形成部30cを省略するとともに、カソード側セパレータ40Fを破線で示し、カソード側ガス拡散層20cの外周端を実線枠で示し、カソード12cの外周端を一点鎖線枠で示している。単位セル100Fは、第1実施形態の単位セル100(図3参照)と同様に、カソード側ガス拡散層20cの外周部に、絶縁処理された電気絶縁性の絶縁領域22を有する構造となっている点に特徴を有している。   FIG. 18 is a plan view of the cathode-side gas diffusion layer 20c and the cathode 12c of the unit cell 100F as viewed from the cathode-side separator 40Fc side. 18 omits the flow path forming portion 30c, shows the cathode-side separator 40F with a broken line, shows the outer peripheral end of the cathode-side gas diffusion layer 20c with a solid line frame, and shows the outer periphery of the cathode 12c. The end is shown with the dashed-dotted line frame. Similar to the unit cell 100 of the first embodiment (see FIG. 3), the unit cell 100F has a structure having an electrically insulating insulating region 22 that is insulated on the outer periphery of the cathode-side gas diffusion layer 20c. It has a feature in that.

図16に示すように、本実施形態の単位セル100Fにおいても、第1実施形態と同様に(図5参照)、カソードガスをガス流路42cmに導くガス導入流路42cmiに対応する位置にシーリングプレート60cが配置されているため、シーリングプレート60cの下側にはエア供給不足領域が発生する。しかしながら、本実施形態の単位セル100Fにおいても、シーリングプレート60cが配置されているエア供給不足領域を含むカソード側ガス拡散層20cの外周部に絶縁領域22が形成されている。この結果、シーリングプレート60c下のエア供給不足領域に対応するカソード12cの外周部における電気化学反応を抑制し、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。なお、図16では、カソードガスのガス導入流路42cmi部分の断面を例に説明した。図示は省略するが、カソードオフガスのガス排出流路42cmo部分においても同様である。なお、以上説明したシーリングプレート60c下のエア供給不足領域には、図4で説明したエア溜りによるエア供給不足領域も含まれる場合があり、この領域も絶縁領域22に含まれるので、同様に、膜痩せを抑制することが可能である。   As shown in FIG. 16, also in the unit cell 100F of the present embodiment, as in the first embodiment (see FIG. 5), sealing is performed at a position corresponding to the gas introduction flow path 42cmi that guides the cathode gas to the gas flow path 42cm. Since the plate 60c is disposed, an air supply insufficient region is generated below the sealing plate 60c. However, also in the unit cell 100F of the present embodiment, the insulating region 22 is formed on the outer peripheral portion of the cathode side gas diffusion layer 20c including the air supply insufficient region where the sealing plate 60c is disposed. As a result, it is possible to suppress the electrochemical reaction in the outer peripheral portion of the cathode 12c corresponding to the air supply shortage region under the sealing plate 60c, and to suppress the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide. In FIG. 16, the cross section of the gas introduction flow path 42 cmi portion of the cathode gas has been described as an example. Although not shown, the same applies to the cathode discharge gas discharge channel 42 cmo. In addition, the air supply shortage region under the sealing plate 60c described above may include the air supply shortage region due to the air reservoir described in FIG. 4, and this region is also included in the insulating region 22. It is possible to suppress film thinning.

また、図17に示すように、本実施形態の単位セル100Fでは、有効領域よりも外周側にガス流路とは直接的に繋がっていない閉塞した空間領域42caが形成される場合がある。なお、有効領域は、カソード側のガス流路42cmおよびアノード側のガス流路42amを介してアノードガス(水素)およびカソードガス(空気)が十分に供給される領域であって、望ましい発電特性が得られる発電部として機能する領域である。   Further, as shown in FIG. 17, in the unit cell 100F of the present embodiment, a closed space region 42ca that is not directly connected to the gas flow path may be formed on the outer peripheral side of the effective region. The effective region is a region where the anode gas (hydrogen) and the cathode gas (air) are sufficiently supplied via the cathode-side gas flow channel 42 cm and the anode-side gas flow channel 42 am. This is a region that functions as a power generation unit.

空間領域42caでは、膜電極接合体10およびガス拡散層20a,20cにおいて、シール部50を形成する流動性シール材が流入されておらず、ガス供給がなされることによって電気化学反応が発生する部分が含まれる場合がある。この反応部分には、カソード側ではガス拡散層20cの拡散によって空気が流入し、アノード側でもガス拡散層20aの拡散によって水素が流入する。拡散によって流入する水素および空気は十分ではないが、水素と空気とを比較すると水素のほうが空気に比べて流入しやすい。このため、空間領域42ca、特に反応部分は、エア供給不足領域となり、電解質膜11の膜痩せが発生する。   In the space region 42ca, in the membrane electrode assembly 10 and the gas diffusion layers 20a and 20c, the fluid sealing material forming the seal portion 50 is not flowed in, and a portion where an electrochemical reaction occurs due to gas supply. May be included. Air flows into the reaction portion by diffusion of the gas diffusion layer 20c on the cathode side, and hydrogen flows in by diffusion of the gas diffusion layer 20a on the anode side. Hydrogen and air flowing in by diffusion are not sufficient, but when hydrogen and air are compared, hydrogen flows more easily than air. For this reason, the space region 42 ca, particularly the reaction portion, becomes a region where air supply is insufficient, and the membrane failure of the electrolyte membrane 11 occurs.

しかしながら、本実施形態の単位セル100Fでは、図17に示すように、空間領域42caに含まれるカソード側ガス拡散層20cに絶縁領域22が形成されている。これにより、エア供給不足領域となる空間領域42caでは、電気化学反応が抑制され、上記した過酸化水素の増加による膜痩せを抑制することが可能となる。なお、図示は省略するが、カソード側に配置されたシーリングプレート60cの部分以外の短辺方向の他の部分においても同様である。   However, in the unit cell 100F of the present embodiment, as shown in FIG. 17, the insulating region 22 is formed in the cathode-side gas diffusion layer 20c included in the space region 42ca. As a result, the electrochemical reaction is suppressed in the space region 42ca that is the air supply shortage region, and the above-described film thinning due to the increase in hydrogen peroxide can be suppressed. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, it is the same also in other parts of the short side direction other than the part of the sealing plate 60c arrange | positioned at the cathode side.

また、本実施形態では、カソード側ガス拡散層の外周部に絶縁領域22を形成した場合を例に説明しているが、第3実施形態の単位セル100Cのようにカソード側セパレータ40FCに絶縁領域41を形成するようにしてもよい。また、第4実施形態の単位セル100Dのように導電性のシーリングプレートに絶縁領域を形成するようにしてもよい。また、第5実施形態の単位セル100Eのように絶縁性フィルム70により絶縁領域を形成するようにしてもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the insulating region 22 is formed in the outer peripheral portion of the cathode side gas diffusion layer is described as an example. However, as in the unit cell 100C of the third embodiment, the insulating region is provided in the cathode side separator 40FC. 41 may be formed. Further, an insulating region may be formed on a conductive sealing plate as in the unit cell 100D of the fourth embodiment. Moreover, you may make it form an insulation area | region with the insulating film 70 like the unit cell 100E of 5th Embodiment.

F.変形例:
F1.変形例1:
上記実施形態では、アノード側のガス流路が溝状のガス流路で、カソード側のガス流路が多孔体による流路形成部あるいは溝状のガス流路の場合を例に説明したが、アノード側のガス流路も多孔体による流路形成部であってもよい。
F. Variations:
F1. Modification 1:
In the above embodiment, the case where the anode-side gas flow path is a groove-shaped gas flow path and the cathode-side gas flow path is a flow path forming portion or a groove-shaped gas flow path made of a porous body has been described as an example. The gas flow path on the anode side may also be a flow path forming section made of a porous material.

F2.変形例2:
上記実施形態では、カソード側ガス拡散層からカソード側セパレータまでのいずれかの一層が絶縁処理されることにより絶縁領域が形成される場合を例に説明しているが、複数の層が絶縁処理されることにより絶縁領域が形成されるようにしてもよい。
F2. Modification 2:
In the above embodiment, the case where an insulating region is formed by insulating one of the layers from the cathode side gas diffusion layer to the cathode side separator has been described as an example. However, a plurality of layers are insulated. Thus, an insulating region may be formed.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…膜電極接合体
11…電解質膜
12a…アノード
12c…カソード
20a,20c…ガス拡散層
22…絶縁領域
30c…流路形成部
32…絶縁領域
40a,40c…セパレータ
40Fa,40Fc…セパレータ
41…絶縁領域
42m…ガス流路
42cmi…ガス導入流路
42cmo…ガス排出流路
42amp…溝状流路
42cmp…溝状流路
42i…ガス導入流路
42o…ガス排出流路
42ca…空間領域
42ai…ガス導入流路
42ci…ガス導入流路
42am…ガス流路
42ao…ガス排出流路
42co…ガス排出流路
42mp…溝状流路
43a,43c…冷却水流路
43ap,43cp…溝状流路
44i…カソードガス導入用貫通孔
44o…カソードオフガス排出用貫通孔
44ai,44ci…カソードガス導入用貫通孔
44ao,44co…カソードオフガス排出用貫通孔
46ai,46ci…アノードガス導入用貫通孔
46ao,46co…アノードオフガス排出用貫通孔
48ai,48ci…冷却水導入用貫通孔
48ao,48co…冷却水排出用貫通孔
49…スリット
50…シール部
60a,60c…シーリングプレート
60Dc…シーリングプレート
61…絶縁領域
70…絶縁性フィルム
100…単位セル
100B…単位セル
100C…単位セル
100D,100D’…単位セル
100E,100E’,100E’’…単位セル
100F…単位セル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Membrane electrode assembly 11 ... Electrolyte membrane 12a ... Anode 12c ... Cathode 20a, 20c ... Gas diffusion layer 22 ... Insulation region 30c ... Channel formation part 32 ... Insulation region 40a, 40c ... Separator 40Fa, 40Fc ... Separator 41 ... Insulation Area 42m ... Gas flow path 42cmi ... Gas introduction flow path 42cmo ... Gas discharge flow path 42amp ... Groove-shaped flow path 42cmp ... Groove-shaped flow path 42i ... Gas introduction flow path 42o ... Gas discharge flow path 42ca ... Spatial area 42ai ... Gas introduction Channel 42ci ... Gas inlet channel 42am ... Gas channel 42ao ... Gas outlet channel 42co ... Gas outlet channel 42mp ... Groove channel 43a, 43c ... Cooling water channel 43ap, 43cp ... Groove channel 44i ... Cathode gas Through hole for introduction 44o ... Through hole for discharging cathode off gas 44ai, 44ci ... Cathode gas Inlet through holes 44ao, 44co ... Cathode off gas discharge through holes 46ai, 46ci ... Anode gas introduction through holes 46ao, 46co ... Anode off gas discharge through holes 48ai, 48ci ... Cooling water introduction through holes 48ao, 48co ... Cooling water Discharge through-hole 49 ... Slit 50 ... Seal part 60a, 60c ... Sealing plate 60Dc ... Sealing plate 61 ... Insulating region 70 ... Insulating film 100 ... Unit cell 100B ... Unit cell 100C ... Unit cell 100D, 100D '... Unit cell 100E , 100E ', 100E''... unit cell 100F ... unit cell

Claims (7)

燃料電池であって、
電解質膜の一方の面にアノードが形成され、他方の面にカソードが形成された膜電極接合体と、
前記アノードの表面に配置されたアノード側ガス拡散層と、
前記カソードの表面に配置されたカソード側ガス拡散層と、
前記アノード側ガス拡散層および前記カソード側ガス拡散層が配置された前記膜電極接合体を挟持するアノード側セパレータおよびカソード側セパレータと、
前記アノード側ガス拡散層および前記カソード側ガス拡散層が配置された前記膜電極接合体の周囲に形成されたシール部と、
を備え、
前記カソードから前記カソード側セパレータまでを含む領域のうちの前記カソードの内側の外周部に対応する外周領域には、電気絶縁性の絶縁領域が形成されている
ことを特徴とする燃料電池。
A fuel cell,
A membrane electrode assembly in which an anode is formed on one surface of an electrolyte membrane and a cathode is formed on the other surface;
An anode-side gas diffusion layer disposed on the surface of the anode;
A cathode-side gas diffusion layer disposed on the surface of the cathode;
An anode separator and a cathode separator that sandwich the membrane electrode assembly in which the anode gas diffusion layer and the cathode gas diffusion layer are disposed;
A seal portion formed around the membrane electrode assembly in which the anode-side gas diffusion layer and the cathode-side gas diffusion layer are disposed;
With
An electrically insulating insulating region is formed in an outer peripheral region corresponding to an inner peripheral portion of the cathode in a region including the cathode to the cathode separator.
請求項1に記載の燃料電池であって、
前記絶縁領域は前記カソードの内側の外周部の全周にわたって形成されていることを特徴とする燃料電池。
The fuel cell according to claim 1,
The fuel cell according to claim 1, wherein the insulating region is formed over the entire circumference of the outer peripheral portion inside the cathode.
請求項1または請求項2に記載の燃料電池であって、
前記シール部は流動性を有する流動性シール材を硬化することによって形成されており、
前記外周領域には、少なくとも、前記シール部が形成される際に、前記カソード側ガス拡散層の外周部において、前記流動性シール材が外周側から内側へ向かって流入した領域に挟まれた領域であって前記流動性シール材が流入しなかった領域が含まれる
ことを特徴とする燃料電池。
The fuel cell according to claim 1 or 2, wherein
The seal part is formed by curing a fluid sealant having fluidity,
In the outer peripheral region, at least when the seal portion is formed, in the outer peripheral portion of the cathode-side gas diffusion layer, the region sandwiched by the region into which the fluid sealing material flows inward from the outer peripheral side And a region where the fluid sealing material has not flowed is included.
請求項3に記載の燃料電池であって、
前記カソード側ガス拡散層の表面に沿ってカソードガスを流し、前記カソード側ガス拡散層を介して前記カソードに前記カソードガスを供給するためのカソードガス流路が、(i)前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス拡散層の側の表面に溝状のガス流路により形成され、又は、(ii)前記カソード側セパレータと前記カソード側ガス拡散層との間に配置された流路形成部材により形成されており、
前記シール部が形成される際に、前記流動性シール材の前記カソードガス流路への流入を防止するための導電性のシーリングプレートが、前記シール部と前記カソードガス流路との間に配置されており、
前記外周領域には、少なくとも、前記シーリングプレートが配置された領域が含まれる
ことを特徴とする燃料電池。
The fuel cell according to claim 3 , wherein
A cathode gas flow path for flowing a cathode gas along the surface of the cathode side gas diffusion layer and supplying the cathode gas to the cathode through the cathode side gas diffusion layer includes: (i) the cathode side separator; Formed on the surface of the cathode side gas diffusion layer by a groove-like gas flow path, or (ii) formed by a flow path forming member disposed between the cathode side separator and the cathode side gas diffusion layer Has been
A conductive sealing plate for preventing the flowable sealing material from flowing into the cathode gas flow path when the seal part is formed is disposed between the seal part and the cathode gas flow path. Has been
The fuel cell, wherein the outer peripheral region includes at least a region where the sealing plate is disposed.
請求項4に記載の燃料電池であって、
前記カソードガス流路は前記溝状のガス流路により形成されており、
前記カソード側セパレータの前記カソード側ガス拡散層の側の表面に、前記カソードガス流路よりも外周側で前記カソードガス流路から独立した空間領域が形成されており、
前記外周領域には、少なくとも、前記空間領域の形成された領域が含まれる
ことを特徴とする燃料電池。
The fuel cell according to claim 4 , wherein
The cathode gas channel is formed by the groove-shaped gas channel,
On the cathode side gas diffusion layer side surface of the cathode side separator, a space region independent of the cathode gas channel is formed on the outer peripheral side of the cathode gas channel,
The fuel cell, wherein the outer peripheral region includes at least a region where the space region is formed.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記絶縁領域は、前記外周領域における前記カソード側ガス拡散層から前記カソード側セパレータまでの少なくとも一層が絶縁処理されることによって形成される
ことを特徴とする燃料電池。
A fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein
The insulating region is formed by insulating at least one layer from the cathode side gas diffusion layer to the cathode side separator in the outer peripheral region.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記絶縁領域は、前記外周領域における前記カソードから前記カソード側セパレータまでの複数の層間のうちのいずれかの層間に、絶縁性部材が配置されることによって形成される
ことを特徴とする燃料電池。
A fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein
The insulating region is formed by disposing an insulating member between any one of a plurality of layers from the cathode to the cathode-side separator in the outer peripheral region.
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