JP6104096B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を有する電極が設けられる電解質膜・電極構造体を、プレート面が波形状に成形された一対の金属セパレータで挟持する燃料電池に関する。   In the present invention, an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes having an electrode catalyst layer and a gas diffusion layer are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of metal separators whose plate surfaces are formed in a corrugated shape. The present invention relates to a fuel cell.

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固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体(MEA)を、一対のセパレータによって挟持した発電セルを構成している。燃料電池は、通常、複数の発電セルが積層されて燃料電池スタックを構成するとともに、定置用の他、燃料電池車両に組み込まれることにより、車載用燃料電池システムとして使用されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) provided with an anode electrode and a cathode electrode on both sides of a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is formed by a pair of separators. The sandwiched power generation cell is configured. A fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell system by stacking a plurality of power generation cells to form a fuel cell stack and incorporating it into a fuel cell vehicle in addition to a stationary one.

上記の燃料電池では、波形状に成形された金属セパレータが使用されている。金属セパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路(以下、反応ガス流路ともいう)と、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路(以下、反応ガス流路ともいう)とが設けられている。さらに、各発電セル毎又は複数の発電セル毎に、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が金属セパレータの面方向に沿って設けられている。   In the above fuel cell, a metal separator formed into a wave shape is used. In the plane of the metal separator, a fuel gas flow path (hereinafter also referred to as a reaction gas flow path) for flowing a fuel gas to the anode electrode, and an oxidant gas flow path (hereinafter referred to as a reactive gas flow path) for flowing an oxidant gas to the cathode electrode. A reaction gas channel). Further, a cooling medium flow path for flowing the cooling medium is provided along the surface direction of the metal separator for each power generation cell or for each of the plurality of power generation cells.

この種の燃料電池では、良好なイオン伝導性を確保するために、電解質膜を保湿する必要がある。このため、反応ガスである酸化剤ガス(例えば、空気)や燃料ガス(例えば、水素ガス)を加湿して燃料電池に供給する方式が採用されている。   In this type of fuel cell, it is necessary to moisturize the electrolyte membrane in order to ensure good ion conductivity. For this reason, a method is employed in which an oxidizing gas (for example, air) or a fuel gas (for example, hydrogen gas), which is a reactive gas, is humidified and supplied to the fuel cell.

その際、加湿用の水分が、電解質膜に吸収されずに液状化され、反応ガス流路に滞留する場合がある。一方、燃料電池では、発電反応によりカソード電極に生成水が発生するとともに、アノード電極には、前記生成水が電解質膜を介して逆拡散している。このため、反応ガス流路には、水分が凝縮して滞留する場合がある。従って、例えば、カソード電極の端部やアノード電極の端部等に高電位や電位勾配が発生すると、滞留水により金属セパレータから金属の溶出が惹起され、溶出した金属が電解質膜に取り込まれることがある。これにより、電解質膜は、金属イオンによる劣化が著しくなるという問題がある。   At this time, moisture for humidification may be liquefied without being absorbed by the electrolyte membrane and stay in the reaction gas flow path. On the other hand, in the fuel cell, generated water is generated at the cathode electrode by a power generation reaction, and the generated water is back-diffused through the electrolyte membrane in the anode electrode. For this reason, moisture may condense and stay in the reaction gas channel. Therefore, for example, when a high potential or a potential gradient occurs at the end of the cathode electrode or the end of the anode electrode, elution of the metal from the metal separator is caused by the retained water, and the eluted metal may be taken into the electrolyte membrane. is there. As a result, the electrolyte membrane has a problem that the deterioration due to metal ions becomes significant.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池用金属セパレータが知られている。この燃料電池用金属セパレータは、金属基材の表面に、Zr、Nb、Taから選択されるいずれか1種の非貴金属からなる、膜厚が5nm以上100nm未満の耐酸性金属皮膜を有している。燃料電池用金属セパレータは、耐酸性金属皮膜の上にAu、Ptから選択される1種以上の貴金属、及び、Zr、Nb、Taから選択される1種以上の非貴金属を含み、且つこの非貴金属を5〜65原子%含んでなる、膜厚が2nm以上の導電性合金皮膜を有している。   Thus, for example, a metal separator for a fuel cell disclosed in Patent Document 1 is known. This metal separator for a fuel cell has an acid-resistant metal film having a film thickness of 5 nm or more and less than 100 nm made of any one non-noble metal selected from Zr, Nb, and Ta on the surface of a metal substrate. Yes. The metal separator for a fuel cell includes one or more kinds of noble metals selected from Au and Pt and one or more kinds of non-noble metals selected from Zr, Nb, and Ta on the acid-resistant metal film. It has a conductive alloy film containing 5 to 65 atomic% of noble metal and having a thickness of 2 nm or more.

そして、耐酸性金属皮膜は、PVD法において、前記金属基材を50℃以上に加熱しつつ、−50V以下に電圧印加することにより前記金属基材の上に成膜したものである。   The acid-resistant metal film is formed on the metal substrate by applying a voltage of −50 V or less while heating the metal substrate to 50 ° C. or higher in the PVD method.

特許第4516628号公報Japanese Patent No. 4516628

しかしながら、上記の特許文献1では、金属基材に表面処理を施して金属セパレータを構成している。このため、金属セパレータ自体の製造コストが相当に高騰してしまい、経済的ではないという問題がある。   However, in said patent document 1, the metal base material is surface-treated and the metal separator is comprised. For this reason, the manufacturing cost of the metal separator itself is considerably increased, which is not economical.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、金属セパレータからの金属イオンの溶出を阻止し、固体高分子電解質膜の劣化を可及的に抑制することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem and prevents elution of metal ions from the metal separator and suppresses deterioration of the solid polymer electrolyte membrane as much as possible with a simple and economical configuration. An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of satisfying the requirements.

本発明は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を有する電極が設けられる電解質膜・電極構造体を、プレート面が波形状に成形された一対の金属セパレータで挟持するとともに、前記金属セパレータには、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池に関するものである。   In the present invention, an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes having an electrode catalyst layer and a gas diffusion layer are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of metal separators whose plate surfaces are formed in a corrugated shape. In addition, the metal separator relates to a fuel cell in which a reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the electrode surface is formed.

この燃料電池では、金属セパレータの外周部に、樹脂枠部材が一体に設けられている。金属セパレータ及び樹脂枠部材には、電解質膜・電極構造体に接する凸部と前記電解質膜・電極構造体から離間する凹部とが交互に成形されている。凹部に沿って複数本の反応ガス流路溝が形成されることにより、反応ガス流路が設けられている。そして、反応ガス流路溝は、反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する幅方向外方に配置され端部反応ガス流路溝を有し、前記端部反応ガス流路溝は、電極触媒層の外周端部に対向するとともに、樹脂枠部材に設けられている。 In this fuel cell, a resin frame member is integrally provided on the outer periphery of the metal separator. On the metal separator and the resin frame member, convex portions in contact with the electrolyte membrane / electrode structure and concave portions separated from the electrolyte membrane / electrode structure are alternately formed. The reaction gas channel is provided by forming a plurality of reaction gas channel grooves along the recess. The reaction gas flow channel groove has an end reaction gas flow channel disposed outward in the width direction intersecting the reaction gas flow direction of the reaction gas flow channel, and the end reaction gas flow channel is While facing the outer peripheral end of the electrode catalyst layer, it is provided on the resin frame member.

また、この燃料電池では、反応ガス流路溝は、発電領域内で反応ガスを流通させ、且つ反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する幅方向外方に配置される端部反応ガス流路溝を有し、前記端部反応ガス流路溝は、樹脂枠部材に設けられている。   Further, in this fuel cell, the reaction gas channel groove distributes the reaction gas in the power generation region, and the end reaction gas flow arranged outside in the width direction intersecting the reaction gas flow direction of the reaction gas channel. The end reaction gas channel groove is provided in the resin frame member.

さらに、この燃料電池では、樹脂枠部材には、反応ガスを電解質膜・電極構造体との積層方向に流通させる反応ガス連通孔と、反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを接続するバッファ部とが一体に設けられることが好ましい。   Further, in this fuel cell, the resin frame member is provided with a reaction gas communication hole for allowing the reaction gas to flow in the stacking direction of the electrolyte membrane / electrode structure, and a buffer for connecting the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole. The part is preferably provided integrally.

さらにまた、この燃料電池では、それぞれの電極触媒層は、表面積が異なっており、固体高分子電解質膜の外周には、一方の電極の前記電極触媒層のみが存在する部位が設けられることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell, it is preferable that each electrode catalyst layer has a different surface area, and a portion where only the electrode catalyst layer of one electrode exists is provided on the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane. .

また、この燃料電池では、反応ガス流路のガス流れ方向前端又はガス流れ方向後端は、電極触媒層の外方に位置することが好ましい。   Moreover, in this fuel cell, it is preferable that the front end or the rear end in the gas flow direction of the reaction gas channel is located outside the electrode catalyst layer.

さらに、この燃料電池では、金属セパレータの外周端部は、樹脂枠部材の外周端部まで延在することが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell, it is preferable that the outer peripheral end portion of the metal separator extends to the outer peripheral end portion of the resin frame member.

本発明では、端部反応ガス流路溝は、樹脂枠部材に設けられている。このため、金属セパレータ自体は、特に高電位や電位勾配が発生し易い電極触媒層の外周端部に対向して配置されることがなく、前記金属セパレータの外側端部から金属イオンが溶出することを確実に抑制することができる。従って、電解質膜・電極構造体の外周部の劣化を抑制することが可能になる。   In the present invention, the end reaction gas channel groove is provided in the resin frame member. For this reason, the metal separator itself is not particularly arranged to face the outer peripheral end of the electrode catalyst layer where a high potential or potential gradient is likely to occur, and metal ions are eluted from the outer end of the metal separator. Can be reliably suppressed. Accordingly, it is possible to suppress deterioration of the outer peripheral portion of the electrolyte membrane / electrode structure.

これにより、簡単且つ経済的な構成で、金属セパレータからの金属イオンの溶出を阻止し、固体高分子電解質膜の劣化を可及的に抑制することができる。   Thereby, with a simple and economical configuration, elution of metal ions from the metal separator can be prevented, and deterioration of the solid polymer electrolyte membrane can be suppressed as much as possible.

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。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 前記燃料電池の、図1中、II−II線断面説明図である。FIG. 2 is a sectional view of the fuel cell taken along line II-II in FIG. 1. 前記燃料電池を構成する第1金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成する第2金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 2nd metal separator which comprises the said fuel cell. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4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。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 前記燃料電池の、図7中、VIII−VIII線断面説明図である。FIG. 8 is a sectional view of the fuel cell taken along line VIII-VIII in FIG. 7. 前記燃料電池を構成する第1金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成する第2金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 2nd metal separator which comprises the said fuel cell. 本発明の第5の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7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。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 前記燃料電池の、図13中、XIV−XIV線断面説明図である。It is XIV-XIV sectional view explanatory drawing in FIG. 13 of the said fuel cell. 本発明の第8の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 8th Embodiment of this invention.

図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10は、例えば、立位姿勢で水平方向(矢印A方向)に積層されることにより、車載用燃料電池スタックとして使用される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention is stacked in the horizontal direction (in the direction of arrow A) in a standing posture, for example, so that the in-vehicle fuel cell stack Used as.

燃料電池10は、電解質膜・電極構造体12と、前記電解質膜・電極構造体12を挟持する第1金属セパレータ14及び第2金属セパレータ16とを備える。第1金属セパレータ14及び第2金属セパレータ16は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板を、波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有して構成される。   The fuel cell 10 includes an electrolyte membrane / electrode structure 12, and a first metal separator 14 and a second metal separator 16 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 12. The first metal separator 14 and the second metal separator 16 are, for example, pressed into a corrugated shape from a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal plate whose surface has been subjected to anticorrosion treatment. Thus, it has a concave-convex shape in cross section.

電解質膜・電極構造体12は、固体高分子電解質膜18と、前記固体高分子電解質膜18を挟持するカソード電極20及びアノード電極22とを備える。図2に示すように、カソード電極20及びアノード電極22は、カーボンペーパ等からなるカソード側ガス拡散層20a及びアノード側ガス拡散層22aと、カソード電極触媒層20b及びアノード電極触媒層22bとを有する。カソード電極触媒層20b及びアノード電極触媒層22bは、白金、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がカソード側ガス拡散層20a及びアノード側ガス拡散層22aの表面に一様に塗布される。また、固体高分子電解質膜18に、直接、塗布、スプレー、転写等を用いて製造してもよく、種々の製法が採用可能である。   The electrolyte membrane / electrode structure 12 includes a solid polymer electrolyte membrane 18, and a cathode electrode 20 and an anode electrode 22 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 18. As shown in FIG. 2, the cathode electrode 20 and the anode electrode 22 include a cathode side gas diffusion layer 20a and an anode side gas diffusion layer 22a made of carbon paper or the like, and a cathode electrode catalyst layer 20b and an anode electrode catalyst layer 22b. . In the cathode electrode catalyst layer 20b and the anode electrode catalyst layer 22b, porous carbon particles having platinum and a platinum alloy supported thereon are uniformly applied to the surfaces of the cathode side gas diffusion layer 20a and the anode side gas diffusion layer 22a. . In addition, the solid polymer electrolyte membrane 18 may be directly manufactured by coating, spraying, transfer, or the like, and various manufacturing methods can be employed.

カソード電極触媒層20bは、アノード電極触媒層22bよりも全周に亘って小さな平面寸法を有する。カソード側ガス拡散層20aは、アノード側ガス拡散層22aよりも大きな平面寸法を有する。   The cathode electrode catalyst layer 20b has a smaller planar dimension over the entire circumference than the anode electrode catalyst layer 22b. The cathode side gas diffusion layer 20a has a larger planar dimension than the anode side gas diffusion layer 22a.

なお、カソード電極触媒層20bは、アノード電極触媒層22bよりも大きな若しくは同一の平面寸法を有していてもよい。カソード側ガス拡散層20aは、アノード側ガス拡散層22aと同一の平面寸法を有していてもよく、又は、前記カソード側ガス拡散層20aは、前記アノード側ガス拡散層22aよりも小さな平面寸法を有していてもよい。また、以下の第2以降の実施形態においても、同様である。   The cathode electrode catalyst layer 20b may have a larger or the same planar dimension as the anode electrode catalyst layer 22b. The cathode-side gas diffusion layer 20a may have the same planar dimension as the anode-side gas diffusion layer 22a, or the cathode-side gas diffusion layer 20a has a smaller planar dimension than the anode-side gas diffusion layer 22a. You may have. The same applies to the following second and subsequent embodiments.

図1に示すように、燃料電池10の長辺方向である矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、具体的には、後述する樹脂枠部材32の矢印B方向の一端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔24a、冷却媒体入口連通孔26a及び燃料ガス出口連通孔28bが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔24aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給し、冷却媒体入口連通孔26aは、冷却媒体を供給し、燃料ガス出口連通孔28bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔24a、冷却媒体入口連通孔26a及び燃料ガス出口連通孔28bは、それぞれ積層方向である矢印A方向に互いに連通して設けられるとともに、矢印C方向(鉛直方向)に配列する。   As shown in FIG. 1, one end edge of the fuel cell 10 in the direction of the arrow B (the horizontal direction in FIG. 1) is specifically in the direction of the arrow B of the resin frame member 32 described later. An oxidant gas inlet communication hole 24a, a cooling medium inlet communication hole 26a, and a fuel gas outlet communication hole 28b are provided at one end edge. The oxidant gas inlet communication hole 24a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, the cooling medium inlet communication hole 26a supplies a cooling medium, and the fuel gas outlet communication hole 28b has a fuel gas, for example, hydrogen. The contained gas is discharged. The oxidant gas inlet communication hole 24a, the cooling medium inlet communication hole 26a, and the fuel gas outlet communication hole 28b are provided to communicate with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction, and are arranged in the direction of arrow C (vertical direction). .

燃料電池10の矢印B方向の他端縁部には、具体的には、樹脂枠部材32の矢印B方向の他端縁部には、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔28a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔26b、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24bが設けられる。燃料ガス入口連通孔28a、冷却媒体出口連通孔26b及び酸化剤ガス出口連通孔24bは、それぞれ矢印A方向に互いに連通するとともに、矢印C方向に配列する。   Specifically, the other end edge of the fuel cell 10 in the arrow B direction, specifically, the other end edge of the resin frame member 32 in the arrow B direction, a fuel gas inlet communication hole 28a for supplying fuel gas, A cooling medium outlet communication hole 26b for discharging the cooling medium and an oxidant gas outlet communication hole 24b for discharging the oxidant gas are provided. The fuel gas inlet communication hole 28a, the coolant outlet communication hole 26b, and the oxidant gas outlet communication hole 24b communicate with each other in the direction of arrow A and are arranged in the direction of arrow C.

図3に示すように、第1金属セパレータ14は、金属プレート30と前記金属プレート30の外周に一体成形された電気絶縁性を有する樹脂枠部材32とを備える。金属プレート30と樹脂枠部材32との接合部は、第1金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12側に突出する凸部に設けられる。   As shown in FIG. 3, the first metal separator 14 includes a metal plate 30 and an electrically insulating resin frame member 32 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 30. The joint between the metal plate 30 and the resin frame member 32 is provided on a convex portion that protrudes toward the electrolyte membrane / electrode structure 12 of the first metal separator 14.

樹脂枠部材32は、耐食性を有する材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルサルホン(PES)又は液晶ポリマー(LCP)等が使用される。樹脂枠部材32は、第1金属セパレータ14と略同一の厚さを有する。なお、第1金属セパレータ14は、底辺と両端の連通孔を含む3辺が樹脂枠で構成されていてもよい。また、以下に説明する第2金属セパレータ16でも、同様である。   The resin frame member 32 is made of a material having corrosion resistance, such as polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), or liquid crystal polymer (LCP). The resin frame member 32 has substantially the same thickness as the first metal separator 14. In addition, as for the 1st metal separator 14, three sides including the communication hole of a base and both ends may be comprised with the resin frame. The same applies to the second metal separator 16 described below.

第1金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12に向かう面14aには、燃料ガス入口連通孔28aと燃料ガス出口連通孔28bとに連通する燃料ガス流路(反応ガス流路)34が形成される。燃料ガス流路34は、矢印B方向に延在する凸部36aと凹部36bとが、矢印C方向に交互に形成されることにより、各凹部36bに沿って形成される複数本の燃料ガス流路溝34aを有する。凸部36aは、電解質膜・電極構造体12に接する一方、凹部36bは、前記電解質膜・電極構造体12から離間する。   A fuel gas flow path (reactive gas flow path) 34 communicating with the fuel gas inlet communication hole 28a and the fuel gas outlet communication hole 28b is formed on the surface 14a of the first metal separator 14 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12. Is done. The fuel gas flow path 34 has a plurality of fuel gas streams formed along each recess 36b by alternately forming protrusions 36a and recesses 36b extending in the direction of arrow B in the direction of arrow C. It has a road groove 34a. The convex portion 36 a is in contact with the electrolyte membrane / electrode structure 12, while the concave portion 36 b is separated from the electrolyte membrane / electrode structure 12.

図2及び図3に示すように、燃料ガス流路34を構成する燃料ガス流路溝34aは、前記燃料ガス流路34の燃料ガス流れ方向(矢印B方向)に交差する幅方向(矢印C方向)外方に配置され、且つ、アノード電極触媒層22bの外周端部22beに対向する端部燃料ガス流路溝34aeを有する。端部燃料ガス流路溝34aeは、少なくとも一方の幅方向の端部に設けられていればよく、また、2本以上設けてもよい。さらに、端部燃料ガス流路溝34aeは、肉厚な樹脂枠部材32に溝を彫り込んで形成してもよい。   As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel gas flow channel groove 34 a constituting the fuel gas flow channel 34 has a width direction (arrow C) that intersects the fuel gas flow direction (arrow B direction) of the fuel gas flow channel 34. Direction) and has an end fuel gas flow channel groove 34ae disposed outward and facing the outer peripheral end 22be of the anode electrode catalyst layer 22b. The end part fuel gas flow path groove 34ae should just be provided in the edge part of at least one width direction, and may be provided two or more. Further, the end fuel gas channel groove 34 ae may be formed by carving a groove in the thick resin frame member 32.

端部燃料ガス流路溝34aeは、樹脂枠部材32に設けられる。図3に示すように、燃料ガス流路34の矢印B方向両端は、それぞれ距離L1の範囲を含む領域が樹脂枠部材32により構成される。すなわち、樹脂枠部材32の内周端部位置が、電解質膜・電極構造体12の発電領域の外周端部位置になるように、距離L1が設定される。   The end fuel gas channel groove 34 ae is provided in the resin frame member 32. As shown in FIG. 3, at both ends in the arrow B direction of the fuel gas flow path 34, regions including the range of the distance L <b> 1 are configured by the resin frame member 32. That is, the distance L <b> 1 is set so that the inner peripheral end position of the resin frame member 32 is the outer peripheral end position of the power generation region of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

第1金属セパレータ14には、燃料ガス入口連通孔28aの近傍に複数の供給孔部35aが形成されるとともに、燃料ガス出口連通孔28bの近傍に複数の排出孔部35bが形成される。供給孔部35aは、燃料ガス入口連通孔28aと燃料ガス流路34とを連通する一方、排出孔部35bは、燃料ガス出口連通孔28bと前記燃料ガス流路34とを連通する。   In the first metal separator 14, a plurality of supply holes 35a are formed in the vicinity of the fuel gas inlet communication hole 28a, and a plurality of discharge holes 35b are formed in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 28b. The supply hole 35a communicates the fuel gas inlet communication hole 28a and the fuel gas flow path 34, while the discharge hole 35b communicates the fuel gas outlet communication hole 28b and the fuel gas flow path 34.

図4に示すように、第2金属セパレータ16は、金属プレート40と前記金属プレート40の外周に一体成形された電気絶縁性を有する樹脂枠部材42とを備える。第1金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12側に突出する凸部には、金属プレート30と樹脂枠部材32との接合部が設けられる。金属プレート40と樹脂枠部材42との接合部は、第2金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体12側に突出する凸部に設けられる。   As shown in FIG. 4, the second metal separator 16 includes a metal plate 40 and an electrically insulating resin frame member 42 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 40. A joint between the metal plate 30 and the resin frame member 32 is provided on the convex portion of the first metal separator 14 that protrudes toward the electrolyte membrane / electrode structure 12 side. The joint between the metal plate 40 and the resin frame member 42 is provided on a convex portion that protrudes toward the electrolyte membrane / electrode structure 12 side of the second metal separator 16.

樹脂枠部材42は、耐食性を有する材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルサルホン(PES)又は液晶ポリマー(LCP)等が使用される。樹脂枠部材42は、第2金属セパレータ16と略同一の厚さを有する。   For the resin frame member 42, a material having corrosion resistance, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyphenylene sulfide (PPS), polyimide (PI), polyethersulfone (PES), or liquid crystal polymer (LCP) is used. The resin frame member 42 has substantially the same thickness as the second metal separator 16.

第2金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体12に向かう面16aには、酸化剤ガス入口連通孔24aと酸化剤ガス出口連通孔24bとに連通する酸化剤ガス流路(反応ガス流路)44が形成される。酸化剤ガス流路44は、矢印B方向に延在する凸部45aと凹部45bとが、矢印C方向に交互に形成されることにより、各凹部45bに沿って形成される複数本の酸化剤ガス流路溝44aを有する。凸部45aは、電解質膜・電極構造体12に接する一方、凹部45bは、前記電解質膜・電極構造体12から離間する。   On the surface 16a of the second metal separator 16 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12, an oxidant gas flow path (reactive gas flow path) communicating with the oxidant gas inlet communication hole 24a and the oxidant gas outlet communication hole 24b. 44 is formed. The oxidant gas flow path 44 has a plurality of oxidants formed along the respective recesses 45b by alternately forming the protrusions 45a and the recesses 45b extending in the arrow B direction in the arrow C direction. A gas channel groove 44a is provided. The convex portion 45 a is in contact with the electrolyte membrane / electrode structure 12, while the concave portion 45 b is separated from the electrolyte membrane / electrode structure 12.

図2及び図4に示すように、酸化剤ガス流路44を構成する酸化剤ガス流路溝44aは、前記酸化剤ガス流路44の酸化剤ガス流れ方向(矢印B方向)に交差する幅方向(矢印C方向)外方に配置され、且つ、カソード電極触媒層20bの外周端部20beに対向する端部酸化剤ガス流路溝44aeを有する。端部酸化剤ガス流路溝44aeは、少なくとも一方の幅方向の端部に設けられていればよく、また、2本以上設けてもよい。さらに、端部酸化剤ガス流路溝44aeは、肉厚な樹脂枠部材42に溝を彫り込んで形成してもよい。   As shown in FIGS. 2 and 4, the oxidant gas flow channel groove 44 a constituting the oxidant gas flow channel 44 has a width that intersects the oxidant gas flow direction (arrow B direction) of the oxidant gas flow channel 44. It has an end oxidant gas flow channel groove 44ae disposed outward in the direction (arrow C direction) and facing the outer peripheral end 20be of the cathode electrode catalyst layer 20b. The end oxidant gas flow path grooves 44ae may be provided at least at one end in the width direction, and two or more end oxidant gas flow path grooves 44ae may be provided. Further, the end oxidant gas flow path groove 44 ae may be formed by engraving the thick resin frame member 42.

端部酸化剤ガス流路溝44aeは、樹脂枠部材42に設けられる。図4に示すように、酸化剤ガス流路44の矢印B方向両端は、それぞれ距離L2の範囲を含む領域が樹脂枠部材42により構成される。すなわち、樹脂枠部材42の内周端部位置が、電解質膜・電極構造体12の発電領域の外周端部位置になるように、距離L2が設定される。なお、樹脂枠部材32、42は、第1金属セパレータ14又は第2金属セパレータ16のいずれか一方のみに設けられていればよい。   The end oxidant gas passage groove 44 ae is provided in the resin frame member 42. As shown in FIG. 4, at both ends in the arrow B direction of the oxidant gas flow path 44, regions including the range of the distance L <b> 2 are configured by the resin frame member 42. That is, the distance L <b> 2 is set so that the inner peripheral end position of the resin frame member 42 is the outer peripheral end position of the power generation region of the electrolyte membrane / electrode structure 12. The resin frame members 32 and 42 may be provided only on either the first metal separator 14 or the second metal separator 16.

図1に示すように、第1金属セパレータ14の面14bと第2金属セパレータ16の面16bとの間には、冷却媒体入口連通孔26aと冷却媒体出口連通孔26bとに連通する冷却媒体流路46が形成される。   As shown in FIG. 1, between the surface 14b of the first metal separator 14 and the surface 16b of the second metal separator 16, a cooling medium flow communicating with the cooling medium inlet communication hole 26a and the cooling medium outlet communication hole 26b. A path 46 is formed.

図1及び図2に示すように、第1金属セパレータ14の面14a、14bには、この第1金属セパレータ14の外周端部を周回して、第1シール部材48が一体化されるとともに、第2金属セパレータ16の面16a、16bには、この第2金属セパレータ16の外周端部を周回して、第2シール部材50が一体化される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first seal member 48 is integrated with the surfaces 14 a and 14 b of the first metal separator 14 around the outer peripheral end of the first metal separator 14. The second seal member 50 is integrated with the surfaces 16 a and 16 b of the second metal separator 16 around the outer peripheral end of the second metal separator 16.

図2に示すように、第1シール部材48は、固体高分子電解質膜18の先端縁部に当接する第1凸状シール48aと、第2シール部材50に当接する第2凸状シール48bとを有する。第2シール部材50は、シール面が平面形状を有する平面シールを構成する。なお、第2凸状シール48bに代えて、第2シール部材50に第2凸状シール(図示せず)を設けてもよい。   As shown in FIG. 2, the first seal member 48 includes a first convex seal 48 a that abuts on the leading edge of the solid polymer electrolyte membrane 18, and a second convex seal 48 b that abuts the second seal member 50. Have The second seal member 50 constitutes a flat seal having a flat seal surface. Instead of the second convex seal 48b, the second seal member 50 may be provided with a second convex seal (not shown).

第1シール部材48及び第2シール部材50には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。   The first seal member 48 and the second seal member 50 include, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber, and cushioning materials. Alternatively, an elastic seal member such as a packing material is used.

このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔24aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔28aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔26a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。   First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet communication hole 24a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 28a. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 26a.

このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔24aから第2金属セパレータ16の酸化剤ガス流路44に導入され、矢印B方向に移動して電解質膜・電極構造体12のカソード電極20に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔28aから供給孔部35aを通って第1金属セパレータ14の燃料ガス流路34に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路34に沿って矢印B方向に移動し、電解質膜・電極構造体12のアノード電極22に供給される。   Therefore, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 44 of the second metal separator 16 from the oxidant gas inlet communication hole 24a, moves in the arrow B direction, and the cathode electrode 20 of the electrolyte membrane / electrode structure 12. To be supplied. On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 34 of the first metal separator 14 from the fuel gas inlet communication hole 28a through the supply hole portion 35a. The fuel gas moves in the direction of arrow B along the fuel gas flow path 34 and is supplied to the anode electrode 22 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

従って、各電解質膜・電極構造体12では、カソード電極20に供給される酸化剤ガスと、アノード電極22に供給される燃料ガスとが、カソード電極触媒層20b及びアノード電極触媒層22b内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。   Accordingly, in each electrolyte membrane / electrode structure 12, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 20 and the fuel gas supplied to the anode electrode 22 are electrically supplied in the cathode electrode catalyst layer 20b and the anode electrode catalyst layer 22b. It is consumed by chemical reaction to generate electricity.

次いで、カソード電極20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24bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極22に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部35bを通り燃料ガス出口連通孔28bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode electrode 20 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 24b. Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 22 passes through the discharge hole portion 35b and is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas outlet communication hole 28b.

また、冷却媒体入口連通孔26aに供給された冷却媒体は、第1金属セパレータ14と第2金属セパレータ16との間の冷却媒体流路46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12を冷却した後、冷却媒体出口連通孔26bから排出される。   The cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 26 a is introduced into the cooling medium flow path 46 between the first metal separator 14 and the second metal separator 16 and then flows in the direction of arrow B. The cooling medium is discharged from the cooling medium outlet communication hole 26b after the electrolyte membrane / electrode structure 12 is cooled.

この場合、第1の実施形態では、図2及び図4に示すように、第2金属セパレータ16は、酸化剤ガス流路44を設けるとともに、前記酸化剤ガス流路44を構成する酸化剤ガス流路溝44aは、カソード電極触媒層20bの外周端部20beに対向する端部酸化剤ガス流路溝44aeを有している。そして、端部酸化剤ガス流路溝44aeは、樹脂枠部材42に設けられている。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, the second metal separator 16 is provided with an oxidant gas flow path 44 and an oxidant gas constituting the oxidant gas flow path 44. The channel groove 44a has an end oxidant gas channel groove 44ae facing the outer peripheral end 20be of the cathode electrode catalyst layer 20b. The end oxidant gas flow channel 44 ae is provided in the resin frame member 42.

一方、カソード電極触媒層20bは、アノード電極触媒層22bよりも小さな平面寸法を有しており、前記カソード電極触媒層20bの外周端部20beは、前記アノード電極触媒層22bの外周端部22beよりも内方に距離Sだけ離間している。このため、固体高分子電解質膜18の片面にのみアノード電極触媒層22bが存在する半電極領域付近(距離Sの範囲)では、高電位や電位勾配が発生し易い。   On the other hand, the cathode electrode catalyst layer 20b has a smaller planar dimension than the anode electrode catalyst layer 22b, and the outer peripheral end portion 20be of the cathode electrode catalyst layer 20b is larger than the outer peripheral end portion 22be of the anode electrode catalyst layer 22b. Is also spaced inward by a distance S. For this reason, a high potential or a potential gradient is likely to occur in the vicinity of the half electrode region (distance S) where the anode electrode catalyst layer 22b exists only on one surface of the solid polymer electrolyte membrane 18.

その際、第1金属セパレータ14には、アノード電極触媒層22bのみが存在する領域に亘って樹脂枠部材32が設けられている。これにより、特に高電位や電位勾配により第1金属セパレータ14の外側端部から金属イオンの溶出を阻止することができる。しかも、アノード電極触媒層22bが存在する半電極領域付近(距離Sの範囲)に対向する端部燃料ガス流路溝34aeを有するため、外周端部22beに水分が滞留することがない。   At that time, the first metal separator 14 is provided with a resin frame member 32 over a region where only the anode electrode catalyst layer 22b exists. Thereby, the elution of metal ions can be prevented from the outer end portion of the first metal separator 14 by a particularly high potential or potential gradient. In addition, since the end fuel gas flow channel groove 34ae faces the vicinity of the half electrode region (range of the distance S) where the anode electrode catalyst layer 22b exists, moisture does not stay in the outer peripheral end portion 22be.

しかも、第1金属セパレータ14には、樹脂枠部材32よりも内方に、例えば、金やカーボン等のめっき処理を施すことができる一方、導電性を有する耐食性被膜を設けることも可能になる。   In addition, the first metal separator 14 can be plated with, for example, gold or carbon, inward of the resin frame member 32, and can also be provided with a corrosion-resistant film having conductivity.

従って、簡単且つ経済的な構成で、第1金属セパレータ14からの金属イオンの溶出を阻止し、固体高分子電解質膜18の劣化を可及的に抑制することができるという効果が得られる。   Therefore, it is possible to obtain an effect that the elution of the metal ions from the first metal separator 14 can be prevented and the deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 18 can be suppressed as much as possible with a simple and economical configuration.

また、第2金属セパレータ16には、酸化剤ガス流路44を設けるとともに、前記酸化剤ガス流路44を構成する酸化剤ガス流路溝44aは、アノード電極触媒層22bの外周端部22beに対向する端部酸化剤ガス流路溝44aeを有している。そして、端部酸化剤ガス流路溝44aeは、樹脂枠部材42に設けられている。これにより、第2金属セパレータ16は、上記の第1金属セパレータ14と同様の効果が得られる。   The second metal separator 16 is provided with an oxidant gas flow path 44, and an oxidant gas flow path groove 44a constituting the oxidant gas flow path 44 is formed at the outer peripheral end 22be of the anode electrode catalyst layer 22b. Opposite end oxidant gas channel grooves 44ae are provided. The end oxidant gas flow channel 44 ae is provided in the resin frame member 42. Thereby, the second metal separator 16 has the same effect as the first metal separator 14 described above.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池60の要部断面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 60 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池60は、電解質膜・電極構造体12と、前記電解質膜・電極構造体12を挟持する第1金属セパレータ62及び第2金属セパレータ64とを備える。第1金属セパレータ62は、金属プレート66と前記金属プレート66の外周に一体成形された樹脂枠部材68とを備える。樹脂枠部材68は、所望の樹脂強度を維持するために、金属プレート66に比べて肉厚に構成される。樹脂枠部材68の内周端部には、金属プレート66の外周端部と重なり一体化される重合部位70が設けられる。   The fuel cell 60 includes an electrolyte membrane / electrode structure 12, and a first metal separator 62 and a second metal separator 64 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 12. The first metal separator 62 includes a metal plate 66 and a resin frame member 68 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 66. The resin frame member 68 is configured to be thicker than the metal plate 66 in order to maintain a desired resin strength. At the inner peripheral end portion of the resin frame member 68, a superposition site 70 that overlaps and is integrated with the outer peripheral end portion of the metal plate 66 is provided.

第2金属セパレータ64は、金属プレート72と前記金属プレート72の外周に一体成形された樹脂枠部材74とを備える。樹脂枠部材74は、所望の樹脂強度を維持するために、金属プレート72に比べて肉厚に構成される。樹脂枠部材74の内周端部には、金属プレート72の外周端部と重なり一体化される重合部位76が設けられる。なお、第1の実施形態及び第3以降の実施形態においても、樹脂枠部材は、金属プレートよりも肉厚に構成することができる。   The second metal separator 64 includes a metal plate 72 and a resin frame member 74 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 72. The resin frame member 74 is configured to be thicker than the metal plate 72 in order to maintain a desired resin strength. An overlapping portion 76 that overlaps and is integrated with the outer peripheral end of the metal plate 72 is provided at the inner peripheral end of the resin frame member 74. In the first embodiment and the third and subsequent embodiments, the resin frame member can be configured to be thicker than the metal plate.

このように構成される第2の実施形態では、樹脂枠部材68には、端部燃料ガス流路溝34aeが形成されるとともに、樹脂枠部材74には、端部酸化剤ガス流路溝44aeが形成されている。このため、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, the end fuel gas flow path groove 34ae is formed in the resin frame member 68, and the end oxidant gas flow path groove 44ae is formed in the resin frame member 74. Is formed. For this reason, the effect similar to said 1st Embodiment is acquired.

図6は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池80の要部断面説明図である。   FIG. 6 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 80 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池80は、電解質膜・電極構造体12と、前記電解質膜・電極構造体12を挟持する第1金属セパレータ82及び第2金属セパレータ84とを備える。第1金属セパレータ82は、金属プレート86と前記金属プレート86の外周に一体成形された樹脂枠部材88とを備える。樹脂枠部材88の内周端部には、金属プレート86の電解質膜・電極構造体12側に折れ曲がった外周端部を挟持するように埋設する埋設部位90が設けられる。   The fuel cell 80 includes an electrolyte membrane / electrode structure 12 and a first metal separator 82 and a second metal separator 84 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 12. The first metal separator 82 includes a metal plate 86 and a resin frame member 88 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 86. An embedded portion 90 is provided at the inner peripheral end of the resin frame member 88 so as to sandwich the outer peripheral end of the metal plate 86 that is bent toward the electrolyte membrane / electrode structure 12 side.

第2金属セパレータ84は、金属プレート92と前記金属プレート92の外周に一体成形された樹脂枠部材94とを備える。樹脂枠部材94の内周端部には、金属プレート92の電解質膜・電極構造体12側に折れ曲がった外周端部を挟持するように埋設する埋設部位96が設けられる。   The second metal separator 84 includes a metal plate 92 and a resin frame member 94 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 92. An embedded portion 96 is provided at the inner peripheral end portion of the resin frame member 94 so as to sandwich the outer peripheral end portion of the metal plate 92 that is bent toward the electrolyte membrane / electrode structure 12 side.

このように構成される第3の実施形態では、樹脂枠部材88には、端部燃料ガス流路溝34aeが形成されるとともに、樹脂枠部材94には、端部酸化剤ガス流路溝44aeが形成されている。従って、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   In the third embodiment configured as described above, the end fuel gas flow path groove 34ae is formed in the resin frame member 88, and the end oxidant gas flow path groove 44ae is formed in the resin frame member 94. Is formed. Therefore, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained.

図7は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池100の要部分解斜視説明図である。   FIG. 7 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell 100 according to the fourth embodiment of the present invention.

燃料電池100は、電解質膜・電極構造体102と、前記電解質膜・電極構造体102を挟持する第1金属セパレータ104及び第2金属セパレータ106とを備える。電解質膜・電極構造体102は、図7及び図8に示すように、固体高分子電解質膜108と、前記固体高分子電解質膜108を挟持するカソード電極20及びアノード電極22とを備える。   The fuel cell 100 includes an electrolyte membrane / electrode structure 102 and a first metal separator 104 and a second metal separator 106 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 102. As shown in FIGS. 7 and 8, the electrolyte membrane / electrode structure 102 includes a solid polymer electrolyte membrane 108, and a cathode electrode 20 and an anode electrode 22 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 108.

固体高分子電解質膜108は、カソード電極20及びアノード電極22よりも大きな平面寸法に設定され、外周縁部が前記カソード電極20及び前記アノード電極22の外周端部から外方に突出する。   The solid polymer electrolyte membrane 108 is set to have a larger plane size than the cathode electrode 20 and the anode electrode 22, and the outer peripheral edge protrudes outward from the outer peripheral ends of the cathode electrode 20 and the anode electrode 22.

図9に示すように、第1金属セパレータ104は、金属プレート110と前記金属プレート110の外周に一体成形された樹脂枠部材112とを備える。第1金属セパレータ104の電解質膜・電極構造体102に向かう面104aには、酸化剤ガス流路44が形成されるとともに、樹脂枠部材112には、前記酸化剤ガス流路44を構成する端部酸化剤ガス流路溝44aeが設けられる。   As shown in FIG. 9, the first metal separator 104 includes a metal plate 110 and a resin frame member 112 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 110. An oxidant gas flow path 44 is formed on the surface 104 a of the first metal separator 104 facing the electrolyte membrane / electrode structure 102, and an end constituting the oxidant gas flow path 44 is formed on the resin frame member 112. A partial oxidant gas flow channel 44ae is provided.

樹脂枠部材112には、酸化剤ガス流路44の入口側に複数のエンボス114aを有する入口バッファ部114が設けられるとともに、前記酸化剤ガス流路44の出口側に複数のエンボス116aを有する出口バッファ部116が設けられる。   The resin frame member 112 is provided with an inlet buffer portion 114 having a plurality of embosses 114 a on the inlet side of the oxidant gas flow path 44, and an outlet having a plurality of embossments 116 a on the outlet side of the oxidant gas flow path 44. A buffer unit 116 is provided.

図10に示すように、第2金属セパレータ106は、金属プレート118と前記金属プレート118の外周に一体成形された樹脂枠部材120とを備える。第2金属セパレータ106の電解質膜・電極構造体102に向かう面106aには、燃料ガス入口連通孔28aと燃料ガス出口連通孔28bとを連通する燃料ガス流路34が形成されるとともに、樹脂枠部材120には、前記燃料ガス流路34を構成する端部燃料ガス流路溝34aeが設けられる。   As shown in FIG. 10, the second metal separator 106 includes a metal plate 118 and a resin frame member 120 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 118. A surface 106a of the second metal separator 106 facing the electrolyte membrane / electrode structure 102 is formed with a fuel gas flow path 34 that connects the fuel gas inlet communication hole 28a and the fuel gas outlet communication hole 28b, and a resin frame. The member 120 is provided with an end fuel gas flow channel groove 34 ae constituting the fuel gas flow channel 34.

樹脂枠部材120には、燃料ガス流路34の入口側に複数のエンボス122aを有する入口バッファ部122が設けられるとともに、前記燃料ガス流路34の出口側に複数のエンボス124aを有する出口バッファ部124が設けられる。図7に示すように、列に隣接する第1金属セパレータ104の面104bと第2金属セパレータ106の面106bとの間には、冷却媒体流路46が形成される。   The resin frame member 120 is provided with an inlet buffer part 122 having a plurality of embosses 122a on the inlet side of the fuel gas flow path 34, and an outlet buffer part having a plurality of embosses 124a on the outlet side of the fuel gas flow path 34. 124 is provided. As shown in FIG. 7, a cooling medium flow path 46 is formed between the surface 104b of the first metal separator 104 and the surface 106b of the second metal separator 106 adjacent to each other.

第1金属セパレータ104の面104a、104bには、この第1金属セパレータ104の外周端部を周回して第1シール部材126が一体成形される。第2金属セパレータ106の面106a、106bには、この第2金属セパレータ106の外周端部を周回して第2シール部材128が一体成形される。   A first seal member 126 is integrally formed on the surfaces 104 a and 104 b of the first metal separator 104 around the outer peripheral end of the first metal separator 104. A second seal member 128 is integrally formed on the surfaces 106 a and 106 b of the second metal separator 106 around the outer peripheral end of the second metal separator 106.

図8に示すように、第1シール部材126及び第2シール部材128は、互いに固体高分子電解質膜108側に突出して前記固体高分子電解質膜108を挟持する凸部シール126a、128aを有する。なお、電解質膜・電極構造体102の外周部に樹脂枠部材を設け、前記樹脂枠部材の外周端部を固体高分子電解質膜108の外周部まで延在させて、前記外周端部に凸部シール126a、128aを当接させてもよい。以下に説明する第5及び第6の実施形態でも、同様である。   As shown in FIG. 8, the first seal member 126 and the second seal member 128 have convex seals 126 a and 128 a that protrude toward the solid polymer electrolyte membrane 108 and sandwich the solid polymer electrolyte membrane 108. In addition, a resin frame member is provided on the outer peripheral portion of the electrolyte membrane / electrode structure 102, the outer peripheral end portion of the resin frame member is extended to the outer peripheral portion of the solid polymer electrolyte membrane 108, and a convex portion is formed on the outer peripheral end portion. The seals 126a and 128a may be brought into contact with each other. The same applies to the fifth and sixth embodiments described below.

このように構成される燃料電池100は、第1の実施形態に係る燃料電池10と同様に動作する。その際、第4の実施形態では、図8及び図9に示すように、第1金属セパレータ104は、酸化剤ガス流路44を設けるとともに、前記酸化剤ガス流路44を構成する酸化剤ガス流路溝44aは、カソード電極触媒層20bの外周端部20beに対向する端部酸化剤ガス流路溝44aeを有している。そして、端部酸化剤ガス流路溝44aeは、樹脂枠部材112に設けられている。   The fuel cell 100 configured as described above operates in the same manner as the fuel cell 10 according to the first embodiment. At that time, in the fourth embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the first metal separator 104 is provided with the oxidant gas flow path 44 and the oxidant gas constituting the oxidant gas flow path 44. The channel groove 44a has an end oxidant gas channel groove 44ae facing the outer peripheral end 20be of the cathode electrode catalyst layer 20b. The end oxidant gas flow channel 44 ae is provided in the resin frame member 112.

一方、第2金属セパレータ106は、図8及び図10に示すように、燃料ガス流路34を設けるとともに、前記燃料ガス流路34を構成する燃料ガス流路溝34aは、カソード電極触媒層20bの外周端部20beに対向する端部燃料ガス流路溝34aeを有している。そして、端部燃料ガス流路溝34aeは、樹脂枠部材120に設けられている。   On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 10, the second metal separator 106 is provided with a fuel gas flow path 34, and the fuel gas flow path groove 34a constituting the fuel gas flow path 34 has a cathode electrode catalyst layer 20b. The end fuel gas flow channel groove 34ae is opposed to the outer peripheral end portion 20be. The end fuel gas channel groove 34 ae is provided in the resin frame member 120.

このため、第1金属セパレータ104及び第2金属セパレータ106には、アノード電極触媒層22bのみが存在する領域(高電位や電位勾配が発生し易い領域)に亘って樹脂枠部材112、120が設けられている。従って、簡単且つ経済的な構成で、第1金属セパレータ104及び第2金属セパレータ106からの金属イオンの溶出を阻止し、固体高分子電解質膜18の劣化を可及的に抑制することができる等、上記の第1〜第3の実施形態と同様の効果が得られる。   Therefore, the first metal separator 104 and the second metal separator 106 are provided with resin frame members 112 and 120 over a region where only the anode electrode catalyst layer 22b exists (a region where a high potential or a potential gradient is likely to be generated). It has been. Therefore, elution of metal ions from the first metal separator 104 and the second metal separator 106 can be prevented with a simple and economical configuration, and deterioration of the solid polymer electrolyte membrane 18 can be suppressed as much as possible. The same effects as those in the first to third embodiments can be obtained.

図11は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池140の要部断面説明図である。なお、第4の実施形態に係る燃料電池100と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第6の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 140 according to the fifth embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the fuel cell 100 according to the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the sixth embodiment described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池140は、電解質膜・電極構造体102と、前記電解質膜・電極構造体102を挟持する第1金属セパレータ142及び第2金属セパレータ144とを備える。第1金属セパレータ142は、金属プレート146と前記金属プレート146の外周に一体成形された樹脂枠部材148とを備える。樹脂枠部材148は、所望の樹脂強度を維持するために、金属プレート146に比べて肉厚に構成される。樹脂枠部材148の内周端部には、金属プレート146の外周端部と一体化される重合部位150が設けられる。   The fuel cell 140 includes an electrolyte membrane / electrode structure 102, and a first metal separator 142 and a second metal separator 144 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 102. The first metal separator 142 includes a metal plate 146 and a resin frame member 148 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 146. The resin frame member 148 is configured to be thicker than the metal plate 146 in order to maintain a desired resin strength. A polymerization site 150 integrated with the outer peripheral end of the metal plate 146 is provided at the inner peripheral end of the resin frame member 148.

第2金属セパレータ144は、金属プレート152と前記金属プレート152の外周に一体成形された樹脂枠部材154とを備える。樹脂枠部材154は、所望の樹脂強度を維持するために、金属プレート152に比べて肉厚に構成される。樹脂枠部材154の内周端部には、金属プレート152の外周端部と重なり一体化される重合部位156が設けられる。   The second metal separator 144 includes a metal plate 152 and a resin frame member 154 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 152. The resin frame member 154 is configured to be thicker than the metal plate 152 in order to maintain a desired resin strength. A polymerization site 156 that overlaps and is integrated with the outer peripheral end of the metal plate 152 is provided at the inner peripheral end of the resin frame member 154.

このように構成される第5の実施形態では、樹脂枠部材148に端部酸化剤ガス流路溝44aeが形成されるとともに、樹脂枠部材154に端部燃料ガス流路溝34aeが形成されている。このため、上記の第4の実施形態と同様の効果が得られる。   In the fifth embodiment configured as described above, the end oxidant gas passage groove 44ae is formed in the resin frame member 148, and the end fuel gas passage groove 34ae is formed in the resin frame member 154. Yes. For this reason, the effect similar to said 4th Embodiment is acquired.

図12は、本発明の第6の実施形態に係る燃料電池160の要部断面説明図である。   FIG. 12 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 160 according to the sixth embodiment of the present invention.

燃料電池160は、電解質膜・電極構造体102と、前記電解質膜・電極構造体102を挟持する第1金属セパレータ162及び第2金属セパレータ164とを備える。第1金属セパレータ162は、金属プレート166と前記金属プレート166の外周に一体成形された樹脂枠部材168とを備える。樹脂枠部材168の内周端部には、金属プレート166の電解質膜・電極構造体102側に折れ曲がった外周端部を挟持するように埋設する埋設部位170が設けられる。   The fuel cell 160 includes an electrolyte membrane / electrode structure 102, and a first metal separator 162 and a second metal separator 164 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 102. The first metal separator 162 includes a metal plate 166 and a resin frame member 168 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 166. An embedded portion 170 is provided at the inner peripheral end portion of the resin frame member 168 so as to sandwich the outer peripheral end portion of the metal plate 166 bent toward the electrolyte membrane / electrode structure 102 side.

第2金属セパレータ164は、金属プレート172と前記金属プレート172の外周に一体成形された樹脂枠部材174とを備える。樹脂枠部材174の内周端部には、金属プレート172の電解質膜・電極構造体102側に折れ曲がった外周端部を挟持するように埋設する埋設部位176が設けられる。   The second metal separator 164 includes a metal plate 172 and a resin frame member 174 integrally formed on the outer periphery of the metal plate 172. An embedded portion 176 is provided at the inner peripheral end portion of the resin frame member 174 so as to sandwich the outer peripheral end portion of the metal plate 172 that is bent toward the electrolyte membrane / electrode structure 102 side.

このように構成される第6の実施形態では、樹脂枠部材168に端部酸化剤ガス流路溝44aeが形成されるとともに、樹脂枠部材174に端部燃料ガス流路溝34aeが形成されている。このため、上記の第4及び第5の実施形態と同様の効果が得られる。   In the sixth embodiment configured as described above, the end oxidant gas passage groove 44 ae is formed in the resin frame member 168, and the end fuel gas passage groove 34 ae is formed in the resin frame member 174. Yes. For this reason, the effect similar to said 4th and 5th embodiment is acquired.

図13は、本発明の第7の実施形態に係る燃料電池180の要部分解斜視説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 13 is an exploded perspective view of the main part of a fuel cell 180 according to the seventh embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池180は、電解質膜・電極構造体12と、前記電解質膜・電極構造体12を挟持する第1金属セパレータ182及び第2金属セパレータ184とを備える。図14に示すように、第1金属セパレータ182は、金属プレート186を備える。金属プレート186の電解質膜・電極構造体12に向かう面186aには、前記面186aの外周縁部を覆って樹脂枠部材188aが一体成形される。樹脂枠部材188aには、端部燃料ガス流路溝34aeが設けられる。   The fuel cell 180 includes an electrolyte membrane / electrode structure 12, and a first metal separator 182 and a second metal separator 184 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 12. As shown in FIG. 14, the first metal separator 182 includes a metal plate 186. A resin frame member 188a is integrally formed on the surface 186a of the metal plate 186 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12 so as to cover the outer peripheral edge of the surface 186a. The resin frame member 188a is provided with an end fuel gas passage groove 34ae.

金属プレート186の冷却媒体流路46側の面186bには、前記面186bの外周縁部を覆って樹脂枠部材188bが一体成形される。なお、樹脂枠部材188bは、設けなくてもよい。金属プレート186の凸部側の面186ae、186beには、必要に応じて、金のコーティング又は導電性を有する耐食性コーティングによる被膜190を設けることが好ましい。   A resin frame member 188b is integrally formed on the surface 186b of the metal plate 186 on the cooling medium flow path 46 side so as to cover the outer peripheral edge of the surface 186b. The resin frame member 188b may not be provided. It is preferable to provide a coating 190 made of a gold coating or a conductive corrosion-resistant coating on the projection-side surfaces 186ae and 186be of the metal plate 186, if necessary.

第2金属セパレータ184は、金属プレート192を備える。金属プレート192の電解質膜・電極構造体12に向かう面192aには、前記面192aの外周縁部を覆って樹脂枠部材194aが一体成形される。樹脂枠部材194aには、端部酸化剤ガス流路溝44aeが設けられる。   The second metal separator 184 includes a metal plate 192. A resin frame member 194a is integrally formed on the surface 192a of the metal plate 192 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12 so as to cover the outer peripheral edge of the surface 192a. The resin frame member 194a is provided with an end oxidizing gas channel groove 44ae.

金属プレート192の冷却媒体流路46側の面192bには、前記面192bの外周縁部を覆って樹脂枠部材194bが一体成形される。なお、樹脂枠部材194bは、設けなくてもよい。金属プレート192の凸部側の面192ae、192beには、必要に応じて、金のコーティング又は導電性を有する耐食性コーティングによる被膜190を設けることが好ましい。   A resin frame member 194b is integrally formed on the surface 192b of the metal plate 192 on the cooling medium flow path 46 side so as to cover the outer peripheral edge of the surface 192b. The resin frame member 194b may not be provided. It is preferable to provide a coating 190 made of a gold coating or a conductive corrosion-resistant coating on the surfaces 192ae and 192be on the convex portion side of the metal plate 192 as necessary.

このように構成される第7の実施形態では、第1金属セパレータ182は、金属プレート186のセパレータ外周まで伸びている両方の面186a、186bに樹脂枠部材188a、188bが一体成形されている。このため、第1金属セパレータ182全体としての強度が一層向上するという効果が得られる。なお、第2金属セパレータ184においても、上記の第1金属セパレータ182と同様の効果が得られる。   In the seventh embodiment configured as described above, in the first metal separator 182, resin frame members 188 a and 188 b are integrally formed on both surfaces 186 a and 186 b extending to the separator outer periphery of the metal plate 186. For this reason, the effect that the intensity | strength as the 1st metal separator 182 whole improves further is acquired. The second metal separator 184 also has the same effect as the first metal separator 182 described above.

図15は、本発明の第8の実施形態に係る燃料電池200の要部断面説明図である。なお、第7の実施形態に係る燃料電池180と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 15 is an explanatory cross-sectional view of a relevant part of a fuel cell 200 according to the eighth embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the fuel cell 180 according to the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

燃料電池200は、電解質膜・電極構造体12と、前記電解質膜・電極構造体12を挟持する第1金属セパレータ202及び第2金属セパレータ204とを備える。第1金属セパレータ202は、金属プレート206を備える。金属プレート206の電解質膜・電極構造体12に向かう面206a及び反対の面206bには、予め樹脂枠部材208a、208bを構成する樹脂材が一体成形される。その後、金属プレート206の凸部側の面206ae、206beから樹脂材が除去されることにより、樹脂枠部材208a、208bが形成される。面206ae、206beには、必要に応じて導電性と耐食性とを有する被膜190が設けられる。樹脂枠部材208aには、端部燃料ガス流路溝34aeが設けられる。   The fuel cell 200 includes an electrolyte membrane / electrode structure 12, and a first metal separator 202 and a second metal separator 204 that sandwich the electrolyte membrane / electrode structure 12. The first metal separator 202 includes a metal plate 206. The resin material constituting the resin frame members 208a and 208b is integrally formed in advance on the surface 206a facing the electrolyte membrane / electrode structure 12 of the metal plate 206 and the opposite surface 206b. Thereafter, the resin frame members 208a and 208b are formed by removing the resin material from the convex-side surfaces 206ae and 206be of the metal plate 206. A coating 190 having conductivity and corrosion resistance is provided on the surfaces 206ae and 206be as necessary. The resin frame member 208a is provided with an end fuel gas passage groove 34ae.

第2金属セパレータ204は、金属プレート210を備える。金属プレート210の電解質膜・電極構造体12に向かう面210a及び反対の面210bには、予め樹脂枠部材212a、212bを構成する樹脂材が一体成形される。そお後、金属プレート210の凸部側の面210ae、210beから樹脂材が除去されることにより、樹脂枠部材212a、212bが形成される。面210ae、210beには、必要に応じて導電性と耐食性とを有する被膜190が設けられる。樹脂枠部材212aには、端部酸化剤ガス流路溝44aeが設けられる。   The second metal separator 204 includes a metal plate 210. Resin materials constituting the resin frame members 212a and 212b are integrally formed in advance on the surface 210a of the metal plate 210 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12 and the opposite surface 210b. Then, the resin frame members 212a and 212b are formed by removing the resin material from the convex-side surfaces 210ae and 210be of the metal plate 210. A coating 190 having conductivity and corrosion resistance is provided on the surfaces 210ae and 210be as necessary. The resin frame member 212a is provided with an end oxidizing gas channel groove 44ae.

このように構成される第8の実施形態では、上記の第7の実施形態と同様の効果が得られる。   In the eighth embodiment configured as described above, the same effect as in the seventh embodiment can be obtained.

10、60、80、100、140、160、180、200…燃料電池
12、102…電解質膜・電極構造体
14、16、62、64、82、84、104、106、142、144、162、164、182、184、202、204…金属セパレータ
18、108…固体高分子電解質膜 20…カソード電極
20a…カソード側ガス拡散層 20b…カソード電極触媒層
22…アノード電極 22a…アノード側ガス拡散層
22b…アノード電極触媒層 24a…酸化剤ガス入口連通孔
24b…酸化剤ガス出口連通孔 26a…冷却媒体入口連通孔
26b…冷却媒体出口連通孔 28a…燃料ガス入口連通孔
28b…燃料ガス出口連通孔
30、40、66、72、86、92、110、118、146、152、166、172、186、192、206、210…金属プレート
32、42、68、74、88、94、112、120、148、154、168、174、188a、188b、194a、194b、208a、208b、212a、212b…樹脂枠部材
34…燃料ガス流路 34a…燃料ガス流路溝
34ae…端部燃料ガス流路溝 36a、45a…凸部
36b、45b…凹部 44…酸化剤ガス流路
44a…酸化剤ガス流路溝 44ae…端部酸化剤ガス流路溝
46…冷却媒体流路
48、50、126、128…シール部材
70、76、150、156…重合部位
90、96、170、176…埋設部位
114、122…入口バッファ部 116、124…出口バッファ部
190…被膜
10, 60, 80, 100, 140, 160, 180, 200 ... Fuel cell 12, 102 ... Electrolyte membrane / electrode structure 14, 16, 62, 64, 82, 84, 104, 106, 142, 144, 162, 164, 182, 184, 202, 204 ... metal separator 18, 108 ... solid polymer electrolyte membrane 20 ... cathode electrode 20a ... cathode side gas diffusion layer 20b ... cathode electrode catalyst layer 22 ... anode electrode 22a ... anode side gas diffusion layer 22b ... Anode electrode catalyst layer 24a ... oxidant gas inlet communication hole 24b ... oxidant gas outlet communication hole 26a ... cooling medium inlet communication hole 26b ... cooling medium outlet communication hole 28a ... fuel gas inlet communication hole 28b ... fuel gas outlet communication hole 30 40, 66, 72, 86, 92, 110, 118, 146, 152, 166, 172, 186, 19 , 206, 210 ... metal plates 32, 42, 68, 74, 88, 94, 112, 120, 148, 154, 168, 174, 188a, 188b, 194a, 194b, 208a, 208b, 212a, 212b ... resin frame members 34 ... Fuel gas passage 34a ... Fuel gas passage groove 34ae ... End fuel gas passage groove 36a, 45a ... Convex portions 36b, 45b ... Concavity 44 ... Oxidant gas passage 44a ... Oxidant gas passage groove 44ae ... End oxidant gas channel groove 46 ... cooling medium channel 48, 50, 126, 128 ... seal member 70, 76, 150, 156 ... polymerization site 90, 96, 170, 176 ... embedded site 114, 122 ... inlet buffer Part 116, 124 ... outlet buffer part 190 ... coating

Claims (6)

固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を有する電極が設けられる電解質膜・電極構造体を、プレート面が波形状に成形された一対の金属セパレータで挟持するとともに、前記金属セパレータには、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記金属セパレータの外周部に、樹脂枠部材が一体に設けられるとともに、
前記金属セパレータ及び前記樹脂枠部材には、前記電解質膜・電極構造体に接する凸部と前記電解質膜・電極構造体から離間する凹部とが交互に成形され、前記凹部に沿って複数本の反応ガス流路溝が形成されることにより、前記反応ガス流路が設けられるとともに、
前記反応ガス流路溝は、前記反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する幅方向外方に配置され端部反応ガス流路溝を有し、
前記端部反応ガス流路溝は、前記電極触媒層の外周端部に対向するとともに、前記樹脂枠部材に設けられることを特徴とする燃料電池。
The electrolyte membrane / electrode structure provided with electrodes having an electrode catalyst layer and a gas diffusion layer on both sides of the solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of metal separators whose plate surfaces are formed into wave shapes, and The metal separator is a fuel cell in which a reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the electrode surface is formed,
A resin frame member is integrally provided on the outer periphery of the metal separator,
The metal separator and the resin frame member are alternately formed with convex portions in contact with the electrolyte membrane / electrode structure and concave portions spaced apart from the electrolyte membrane / electrode structure, and a plurality of reactions along the concave portion. By forming the gas flow channel groove, the reaction gas flow channel is provided,
The reaction gas channel groove has an end reaction gas channel groove disposed outward in the width direction intersecting the reaction gas flow direction of the reaction gas channel,
The end reaction gas flow channel groove is provided on the resin frame member while facing the outer peripheral end of the electrode catalyst layer .
固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒層及びガス拡散層を有する電極が設けられる電解質膜・電極構造体を、プレート面が波形状に成形された一対の金属セパレータで挟持するとともに、前記金属セパレータには、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記金属セパレータの外周部に、樹脂枠部材が一体に設けられるとともに、
前記金属セパレータ及び前記樹脂枠部材には、前記電解質膜・電極構造体に接する凸部と前記電解質膜・電極構造体から離間する凹部とが交互に成形され、前記凹部に沿って複数本の反応ガス流路溝が形成されることにより、前記反応ガス流路が設けられるとともに、
前記反応ガス流路溝は、発電領域内で前記反応ガスを流通させ、且つ前記反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する幅方向外方に配置される端部反応ガス流路溝を有し、
前記端部反応ガス流路溝は、前記樹脂枠部材に設けられることを特徴とする燃料電池。
The electrolyte membrane / electrode structure provided with electrodes having an electrode catalyst layer and a gas diffusion layer on both sides of the solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a pair of metal separators whose plate surfaces are formed into wave shapes, and The metal separator is a fuel cell in which a reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the electrode surface is formed,
A resin frame member is integrally provided on the outer periphery of the metal separator,
The metal separator and the resin frame member are alternately formed with convex portions in contact with the electrolyte membrane / electrode structure and concave portions spaced apart from the electrolyte membrane / electrode structure, and a plurality of reactions along the concave portion. By forming the gas flow channel groove, the reaction gas flow channel is provided,
The reaction gas channel groove has an end reaction gas channel groove that is arranged outside the width direction intersecting the reaction gas flow direction of the reaction gas channel and allows the reaction gas to flow in the power generation region. And
The fuel cell, wherein the end reaction gas flow channel groove is provided in the resin frame member.
請求項1又は2記載の燃料電池において、前記樹脂枠部材には、前記反応ガスを前記電解質膜・電極構造体との積層方向に流通させる反応ガス連通孔と、
前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを接続するバッファ部と、
が一体に設けら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 resin frame member has a reaction gas communication hole through which the reaction gas flows in the stacking direction with the electrolyte membrane / electrode structure,
A buffer portion connecting the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole;
Is a fuel cell, which is integrally provided.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池において、それぞれの電極触媒層は、表面積が異なっており、前記固体高分子電解質膜の外周には、一方の前記電極の前記電極触媒層のみが存在する部位が設けられることを特徴とする燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 1, wherein each electrode catalyst layer has a different surface area, and the electrode catalyst layer of one of the electrodes is disposed on an outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane. 5. A fuel cell characterized in that there is provided a portion where only the gas exists. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記反応ガス流路のガス流れ方向前端又はガス流れ方向後端は、前記電極触媒層の外方に位置することを特徴とする燃料電池。   5. The fuel cell according to claim 1, wherein a front end or a rear end in the gas flow direction of the reaction gas flow channel is located outside the electrode catalyst layer. Fuel cell. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記金属セパレータの外周端部は、前記樹脂枠部材の外周端部まで延在することを特徴とする燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein an outer peripheral end portion of the metal separator extends to an outer peripheral end portion of the resin frame member.
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