JP6285701B2 - FUEL CELL STACK, FUEL CELL STACK MANUFACTURING METHOD, BATTERY SUB ASSEMBLY, BATTERY SUB ASSEMBLY MANUFACTURING METHOD, AND SEPARATOR WITH TEMPORARY OR FIXED GASKET - Google Patents

FUEL CELL STACK, FUEL CELL STACK MANUFACTURING METHOD, BATTERY SUB ASSEMBLY, BATTERY SUB ASSEMBLY MANUFACTURING METHOD, AND SEPARATOR WITH TEMPORARY OR FIXED GASKET Download PDF

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Description

本発明は、燃料電池スタック、燃料電池スタックの製造方法、電池サブアッセンブリ、電池サブアッセンブリの製造方法、及びガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack , a fuel cell stack manufacturing method , a battery subassembly, a battery subassembly manufacturing method, and a separator in which a gasket is temporarily fixed or permanently fixed .

電解質膜と触媒層を含む膜電極接合体が、ガスケットを介してバイポーラプレート（セパレータ）に挟まれてなる燃料電池セルにおいて、バイポーラプレートに形成された突起をガスケットに形成された凹溝に嵌め込むことにより、燃料電池の内部と外部との間のシール性を高めたものが知られている（特許文献１の［００４０］）。   In a fuel cell in which a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane and a catalyst layer is sandwiched by a bipolar plate (separator) via a gasket, a protrusion formed on the bipolar plate is fitted into a concave groove formed on the gasket. Thus, a fuel cell with improved sealing performance between the inside and the outside of the fuel cell is known ([0040] of Patent Document 1).

特表２００９−５１０６６８号公報Special table 2009-510668 gazette

しかしながら、上記従来技術では、複数の燃料電池セルを積層して電池スタックを組み立てる場合に、バイポーラプレートの突起とガスケットの凹溝とを嵌め込む作業が容易でない。特に、電池スタックの構成部品である膜電極接合体、ガスケット、バイポーラプレートをこの順序で積み重ねてゆくと、バイポーラプレートよりガスケットの方が柔らかい材料で構成されているため、バイポーラプレートの突起をガスケットの凹溝に嵌め込みつつガスケットに対してバイポーラプレートを重ねる作業が困難であり、バイポーラプレートの突起とガスケットの凹溝との嵌め込みが不確実となって電池のシール性が確保できないという問題があった。   However, in the prior art, when assembling a battery stack by stacking a plurality of fuel cells, it is not easy to fit the protrusions of the bipolar plate and the groove of the gasket. In particular, when membrane electrode assemblies, gaskets, and bipolar plates, which are battery stack components, are stacked in this order, the gasket is made of a softer material than the bipolar plate. There is a problem that it is difficult to stack the bipolar plate on the gasket while being fitted in the concave groove, and the fitting between the protrusion of the bipolar plate and the concave groove of the gasket is uncertain, so that the sealing property of the battery cannot be secured.

本発明が解決しようとする課題は、ガスケットによるシール信頼性に優れた燃料電池スタック、燃料電池スタックの製造方法、電池サブアッセンブリ、電池サブアッセンブリの製造方法、及びガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータを提供することである。 Problems to be solved by the present invention include a fuel cell stack excellent in sealing reliability by a gasket, a method for manufacturing a fuel cell stack , a battery subassembly, a method for manufacturing a battery subassembly, and a gasket temporarily or permanently fixed It is to provide a separator .

本発明は、外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリを複数積層する燃料電池スタックの製造方法において、
前記一方の面と前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成された複数の前記セパレータと、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有する複数の前記第１のガスケットと、前記第２嵌合部を有する複数の前記第２のガスケットと、複数の前記膜電極接合体とを準備し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面を前記第１のガスケットが前記補強層に圧接されるように接着により仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定することを、複数回行うことにより、複数の前記電池サブアッセンブリを作製し、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリを、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の前記他方の面と前記セパレータの前記他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接されるように、積層することを特徴とし、この燃料電池スタックの製造方法によって上記課題を解決する。 The present invention provides a membrane electrode assembly in which a reinforcing layer is provided on an outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and one surface of the separator facing the membrane electrode assembly. In a method of manufacturing a fuel cell stack in which a plurality of battery subassemblies including at least a first gasket provided and pressed against the reinforcing layer and a second gasket provided on the other surface of the separator are stacked.
The plurality of first separators having a plurality of separators each having a first fitting portion formed on each of the one surface and the other surface, and a second fitting portion that fits into the first fitting portion. A plurality of second gaskets having the second fitting portion, and a plurality of the membrane electrode assemblies,
The second fitting portion of the first gasket is fitted to the first fitting portion of the one surface of the separator to temporarily fix or permanently fix the membrane electrode to the one surface of the separator. The one surface of the joined body is temporarily fixed or permanently fixed by adhesion so that the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the second surface is connected to the first fitting portion on the other surface of the separator. A plurality of the battery subassemblies are produced by fitting the second fitting portion of the gasket and temporarily fixing or permanently fixing the gasket a plurality of times.
At least a plurality of the battery subassemblies, wherein the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator are non-adheringly stacked between the battery subassemblies; Are stacked so as to be in pressure contact with the reinforcing layer, and this problem is solved by the method of manufacturing the fuel cell stack.

また本発明は、外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記セパレータの前記膜電極接合体と対向する一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリを複数備え、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層され、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面が、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接されるように接着により仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されていることを特徴とし、この燃料電池スタックによって上記課題を解決する。
また本発明は、外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリの製造方法であって、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる電池サブアッセンブリの製造方法であり、
前記一方の面と前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成された前記セパレータと、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有する前記第１のガスケットと、前記第２嵌合部を有する前記第２のガスケットと、前記膜電極接合体とを準備し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面を前記第１のガスケットが前記補強層に圧接されるように接着により仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定することを特徴とし、この電池サブアッセンブリの製造方法によって上記課題を解決する。
また本発明は、外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリであって、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる電池サブアッセンブリであり、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面が、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接された状態で接着により仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されていることを特徴とし、この電池サブアッセンブリによって上記課題を解決する。
また、本発明は、外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体の一方の面と重ね合わされるセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接される第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備えるセパレータであって、
少なくとも、前記膜電極接合体及び前記セパレータからなる複数の電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる、ガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータであり、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されており、
前記セパレータの前記一方の面が、前記膜電極接合体の前記一方の面に、接着により仮固定又は本固定される状態では、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接される、ガスケットが仮固定又は本固定されたことを特徴とし、このガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータによって上記課題を解決する。
なお、上記発明において、前記第１嵌合部は、前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに前記セパレータの厚さ方向に凹むように形成された凹部であってもよい。また、少なくとも一つの前記第１のガスケット又は前記第２のガスケットの少なくとも一部は、前記第２嵌合部としての基部と、前記基部から突出して前記補強層に圧接される２つの突起とからなる断面形状を備えてもよい。 Further, the present invention provides a membrane electrode assembly in which a reinforcing layer is provided at an outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and one surface of the separator facing the membrane electrode assembly. A plurality of battery subassemblies comprising at least a first gasket provided in pressure contact with the reinforcing layer and a second gasket provided on the other surface of the separator;
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, Laminated in pressure contact with the reinforcing layer,
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The one surface of the membrane electrode assembly is temporarily fixed or permanently fixed by adhesion so that the first gasket is pressed against the reinforcing layer to the one surface of the separator,
The second fitting portion of the second gasket is fitted and temporarily fixed or permanently fixed to the first fitting portion of the other surface of the separator. Solve the above problems.
The present invention also provides a membrane electrode assembly in which a reinforcing layer is provided at an outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and one surface of the separator facing the membrane electrode assembly. into a first gasket which is pressed against the reinforcing layer is provided, a process for the preparation of the other second gasket and Ru comprising at least a battery subassembly, which is provided on a surface of the separator,
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, A method for manufacturing a battery subassembly provided in a fuel cell stack that is stacked in pressure contact with a reinforcing layer ,
The separator having a first fitting portion formed on each of the one surface and the other surface; the first gasket having a second fitting portion that fits into the first fitting portion; Preparing the second gasket having the second fitting portion and the membrane electrode assembly;
The second fitting portion of the first gasket is fitted to the first fitting portion of the one surface of the separator to temporarily fix or permanently fix the membrane electrode to the one surface of the separator. The one surface of the joined body is temporarily fixed or permanently fixed by adhesion so that the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the second surface is connected to the first fitting portion on the other surface of the separator. The second fitting portion of the gasket is fitted and temporarily fixed or permanently fixed, and the above problem is solved by the method of manufacturing the battery subassembly.
The present invention also provides a membrane electrode assembly in which a reinforcing layer is provided at an outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and one surface of the separator facing the membrane electrode assembly. a first gasket and a second battery subassembly and Ru comprising at least a gasket provided on the other surface of the separator which is pressed against the reinforcing layer provided,
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, A battery sub-assembly provided in a fuel cell stack stacked in pressure contact with a reinforcing layer ;
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The one surface of the membrane electrode assembly is temporarily fixed or permanently fixed to the one surface of the separator by bonding in a state where the first gasket is pressed against the reinforcing layer,
The second fitting portion of the second gasket is fitted and temporarily fixed or permanently fixed to the first fitting portion of the other surface of the separator, and by this battery subassembly, Solve the above problems.
In addition, the present invention provides a separator that is superimposed on one surface of a membrane electrode assembly in which a reinforcing layer is provided on an outer edge portion, and the reinforcing layer that is provided on one surface of the separator that faces the membrane electrode assembly. a first gasket being pressed, a second at least comprising Ru separator and a gasket provided on the other surface of the separator, the
At least a plurality of battery subassemblies comprising the membrane electrode assembly and the separator are overlapped with each other between the battery subassemblies so that the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator are not bonded. The separator is provided with a fuel cell stack laminated in a state where the second gasket is pressed against the reinforcing layer, and the gasket is temporarily fixed or permanently fixed.
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The second fitting portion of the second gasket is fitted to the first fitting portion of the other surface of the separator and temporarily fixed or permanently fixed;
In a state where the one surface of the separator is temporarily fixed or permanently fixed to the one surface of the membrane electrode assembly by adhesion, the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the gasket is temporarily The above-mentioned problem is solved by a separator which is fixed or permanently fixed and this gasket is temporarily fixed or permanently fixed.
In the above invention, the first fitting portion is a recess formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator so as to be recessed in the thickness direction of the separator. Also good. Further, at least a part of the first gasket or the second gasket includes a base as the second fitting portion and two protrusions that protrude from the base and are pressed against the reinforcing layer. It may have a cross-sectional shape.

本発明によれば、一つのセパレータ、一つの膜電極接合体及び二つのガスケットからなる電池サブアッセンブリを予め組み立てるので、一つのセパレータの両面それぞれの第１嵌合部に、二つのガスケットの第２嵌合部をそれぞれ嵌合して仮固定又は本固定する場合に、セパレータを適宜引っ繰り返して第１嵌合部を視認できる姿勢にしながら、相対的に柔軟性のあるガスケットを把持し、相対的に剛性のあるセパレータに対して嵌合作業を行うことができる。これにより、セパレータの第１嵌合部とガスケットの第２嵌合部との嵌合状態が確実となり、ガスケットによるシール信頼性が向上する。そして、こうして予め作製した複数の電池サブアッセンブリを積層することで、簡便に燃料電池スタックを製造することができる。   According to the present invention, since the battery subassembly including one separator, one membrane electrode assembly, and two gaskets is assembled in advance, the second fittings of the two gaskets are provided on the first fitting portions on both sides of the one separator. When the fitting part is fitted and temporarily fixed or permanently fixed, the relatively flexible gasket is gripped while the separator is appropriately repeated to make the first fitting part visible. It is possible to perform a fitting operation on a highly rigid separator. Thereby, the fitting state of the 1st fitting part of a separator and the 2nd fitting part of a gasket becomes reliable, and the sealing reliability by a gasket improves. And a fuel cell stack can be simply manufactured by laminating a plurality of battery subassemblies prepared in advance in this way.

本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池の基本構造（単電池）を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the basic structure (unit cell) of the direct methanol type fuel cell which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池スタックを構成する電池サブアッセンブリの製造工程（その１）の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing process (the 1) of the battery subassembly which comprises the direct methanol type fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池スタックを構成する電池サブアッセンブリの製造工程（その２）の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing process (the 2) of the battery subassembly which comprises the direct methanol type fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池スタックを構成する電池サブアッセンブリの製造工程（その３）の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing process (the 3) of the battery subassembly which comprises the direct methanol type fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池スタックを構成する電池サブアッセンブリの製造工程（その４）の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the manufacturing process (the 4) of the battery subassembly which comprises the direct methanol type fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池スタックの全体を示す分解断面図である。1 is an exploded cross-sectional view showing an entire direct methanol fuel cell stack according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池の膜電極接合体を示す正面図である。It is a front view which shows the membrane electrode assembly of the direct methanol type fuel cell which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池のセパレータの一方面（表）を示す正面図である。It is a front view which shows the one surface (table | surface) of the separator of the direct methanol type fuel cell which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池のセパレータの他方面（裏）を示す正面図である。It is a front view which shows the other side (back) of the separator of the direct methanol type fuel cell which concerns on one embodiment of this invention. 図５Ａ，図５ＢのＶＣ−ＶＣ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VC-VC line | wire of FIG. 5A and FIG. 5B. 図５Ａ，図５ＢのＶＤ−ＶＤ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the VD-VD line | wire of FIG. 5A and FIG. 5B. 本発明の一実施の形態に係るダイレクトメタノール型燃料電池のガスケットを示す正面図である。It is a front view which shows the gasket of the direct methanol type fuel cell which concerns on one embodiment of this invention. 図６Ａのａ−ａ線，ｂ−ｂ線及びｃ−ｃ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the aa line of FIG. 6A, a bb line, and cc line. 本発明の一実施の形態に係る燃料電池スタックのメタノール及び空気の第１供給系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st supply system of methanol and air of the fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る燃料電池スタックのメタノール及び空気の第２供給系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd supply system of methanol and air of the fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係る燃料電池スタックのマニホールド部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manifold part of the fuel cell stack which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る燃料電池スタックのメタノール及び空気の第１供給系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st supply system of methanol and air of the fuel cell stack which concerns on other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態に係る燃料電池スタックのメタノール及び空気の第２供給系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd supply system of methanol and air of the fuel cell stack which concerns on other embodiment of this invention.

《単電池の基本構成》
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の一実施の形態に係る燃料電池１は、メタノールを燃料として発電するダイレクトメタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）であり、図１にその基本構造を示す。図１は、ＤＭＦＣを構成する単電池の基本構造であって、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane-electrode assembly）１１と、膜電極接合体１１を挟む板状のアノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５と、アノードセパレータ１４の外側の表面に設けられたアノード集電体１２及びカソードセパレータ１５の外側の表面に設けられたカソード集電体１３と、アノードセパレータ１４の内側に設けられたガスケット１８及びカソードセパレータ１５の内側に設けられたガスケット１９と、を備える。 <Basic configuration of single cell>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A fuel cell 1 according to an embodiment of the present invention is a direct methanol fuel cell (DMFC) that generates power using methanol as a fuel, and FIG. 1 shows a basic structure thereof. FIG. 1 shows a basic structure of a unit cell constituting a DMFC, which includes a membrane-electrode assembly (MEA) 11, plate-like anode separators 14 and cathode separators 15 sandwiching the membrane-electrode assembly 11. The anode current collector 12 provided on the outer surface of the anode separator 14 and the cathode current collector 13 provided on the outer surface of the cathode separator 15, and the gasket 18 and cathode separator provided on the inner side of the anode separator 14. 15, and a gasket 19 provided on the inside.

本例の膜電極接合体１１は、水素イオン（陽イオン）伝導性を有する高分子電解質膜１１１と、アノード触媒層１１２と、カソード触媒層１１３と、アノードガス拡散層１１４と、カソードガス拡散層１１５とを含んで構成されている。アノード触媒層１１２とアノードガス拡散層１１４がアノード（燃料極，メタノールが供給される極）を構成し、カソード触媒層１１３とカソードガス拡散層１１５がカソード（空気極，酸素が供給される極，以下、空気が供給されるものとする）を構成する。なお以下において、アノード触媒層１１２及びカソード触媒層１１３を総称する場合は単に触媒層１１２，１１３ともいい、アノードガス拡散層１１４及びカソードガス拡散層１１５を総称する場合は単にガス拡散層１１４，１１５ともいう。   The membrane electrode assembly 11 of this example includes a polymer electrolyte membrane 111 having hydrogen ion (cation) conductivity, an anode catalyst layer 112, a cathode catalyst layer 113, an anode gas diffusion layer 114, and a cathode gas diffusion layer. 115. The anode catalyst layer 112 and the anode gas diffusion layer 114 constitute an anode (fuel electrode, electrode to which methanol is supplied), and the cathode catalyst layer 113 and the cathode gas diffusion layer 115 serve as cathode (air electrode, electrode to which oxygen is supplied), Hereinafter, it is assumed that air is supplied). In the following description, when the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are collectively referred to as the catalyst layers 112 and 113, they are also simply referred to as the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115. Also called.

高分子電解質膜１１１と、その表面及び裏面にそれぞれ積層されるアノード触媒層１１２及びカソード触媒層１１３と、さらにその表面及び裏面にそれぞれ積層されるアノードガス拡散層１１４及びカソードガス拡散層１１５は、四角形、円形、楕円形、多角形など燃料電池１の外形形状に応じた適宜の形状とされる。特に限定されないが、一般的にはアノード触媒層１１２及びカソード触媒層１１３の外縁は、高分子電解質膜１１１の外縁より小さい外縁を有し、アノードガス拡散層１１４及びカソードガス拡散層１１５の外縁は、それぞれアノード触媒層１１２及びカソード触媒層１１３の各外縁形状とほぼ同じ外縁形状とされる。   The polymer electrolyte membrane 111, the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 laminated on the front and back surfaces, respectively, and the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115 laminated on the front and back surfaces, respectively, The shape is appropriate according to the outer shape of the fuel cell 1, such as a quadrangle, a circle, an ellipse, or a polygon. Although not particularly limited, generally, the outer edges of the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 have outer edges smaller than the outer edges of the polymer electrolyte membrane 111, and the outer edges of the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115 are The outer edge shapes of the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are almost the same as the outer edge shapes.

高分子電解質膜１１１としては、特に限定されるものではなく、通常の高分子電解質型燃料電池に適用される、固体高分子電解質膜などの高分子電解質膜を使用することができる。例えば、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質膜である、米国ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（商品名，登録商標）、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（商品名，登録商標）、旭硝子(株)社製のＦｌｅｍｉｏｎ（商品名，登録商標）などを使用することができる。高分子電解質膜１１１の厚さは特に限定されないが、通常２５〜２５０μｍである。   The polymer electrolyte membrane 111 is not particularly limited, and a polymer electrolyte membrane such as a solid polymer electrolyte membrane that is applied to a normal polymer electrolyte fuel cell can be used. For example, a polymer electrolyte membrane made of perfluorocarbon sulfonic acid, Nafion (trade name, registered trademark) manufactured by DuPont, USA, Aciplex (trade name, registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. Flemion (trade name, registered trademark) or the like can be used. The thickness of the polymer electrolyte membrane 111 is not particularly limited, but is usually 25 to 250 μm.

アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３は、例えば白金系の金属触媒などの電極触媒と、当該電極触媒を担持する導電性炭素粒子（カーボン粉末）と、水素イオン伝導性を有する高分子電解質とで構成されている。これらアノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３の厚さは特に限定されないが、通常５〜５０μｍである。   The anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are made of, for example, an electrode catalyst such as a platinum-based metal catalyst, conductive carbon particles (carbon powder) carrying the electrode catalyst, and a polymer electrolyte having hydrogen ion conductivity. It is configured. The thicknesses of the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are not particularly limited, but are usually 5 to 50 μm.

アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３における担体である導電性炭素粒子としては、導電性を有する細孔の発達したカーボン材料を用いるのが好ましく、例えばカーボンブラック、活性炭、カーボンファイバーおよびカーボンチューブなどを使用することができる。カーボンブラックとしては、例えばチャネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラックおよびアセチレンブラックなどが挙げられる。また、活性炭は、種々の炭素原子を含む材料を炭化処理および賦活処理することによって得ることができる。   As the conductive carbon particles which are carriers in the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113, it is preferable to use a carbon material having conductive pores, such as carbon black, activated carbon, carbon fiber and carbon tube. Can be used. Examples of carbon black include channel black, furnace black, thermal black, and acetylene black. Activated carbon can be obtained by carbonizing and activating materials containing various carbon atoms.

アノード触媒層１１２及びカソード触媒層１１３における電極触媒としては、特に限定されないが、白金または白金合金を用いるのが好ましい。白金合金としては、白金以外の白金族の金属（ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム）、鉄、チタン、金、銀、クロム、マンガン、モリブデン、タングステン、アルミニウム、ケイ素、レニウム、亜鉛およびスズからなる群より選択される１種以上の金属と、白金との合金であるのが好ましい。特にアノード触媒層１１２にあっては、中間生成物である一酸化炭素が白金触媒を被毒する問題があるため、耐一酸化炭素被毒性を有するルテニウムなどを含むことが望ましい。また、上記白金合金には、白金と上記金属との金属間化合物が含有されていてもよい。さらに、白金からなる電極触媒と白金合金からなる電極触媒を混合して得られる電極触媒混合物を用いてもよい。なお、下記に示すカソード触媒と同じ電極触媒を用いても、異なる電極触媒を用いてもよい。   The electrode catalyst in the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 is not particularly limited, but it is preferable to use platinum or a platinum alloy. Platinum alloys include platinum group metals other than platinum (ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium), iron, titanium, gold, silver, chromium, manganese, molybdenum, tungsten, aluminum, silicon, rhenium, zinc, and tin. An alloy of platinum and one or more metals selected from the group is preferably used. In particular, in the anode catalyst layer 112, there is a problem that carbon monoxide as an intermediate product poisons the platinum catalyst. Therefore, it is preferable that the anode catalyst layer 112 contains ruthenium or the like having carbon monoxide resistance. The platinum alloy may contain an intermetallic compound of platinum and the metal. Furthermore, an electrode catalyst mixture obtained by mixing an electrode catalyst made of platinum and an electrode catalyst made of a platinum alloy may be used. In addition, you may use the same electrode catalyst as a cathode catalyst shown below, or a different electrode catalyst.

アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３に含有されて、上記触媒担持粒子に付着させる上記高分子電解質としては、高分子電解質膜１１１を構成する高分子電解質を用いることができる。アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３ならびに高分子電解質膜１１１を構成する高分子電解質は、同じ種類であっても、異なる種類であってもよい。例えば、上述した米国ＤｕＰｏｎｔ社製のＮａｆｉｏｎ（商品名，登録商標）、旭化成（株）製のＡｃｉｐｌｅｘ（商品名，登録商標）、旭硝子(株)社製のＦｌｅｍｉｏｎ（商品名，登録商標）などを使用することができる。   As the polymer electrolyte contained in the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 and attached to the catalyst-supporting particles, a polymer electrolyte constituting the polymer electrolyte membrane 111 can be used. The polymer electrolyte constituting the anode catalyst layer 112, the cathode catalyst layer 113, and the polymer electrolyte membrane 111 may be of the same type or different types. For example, Nafion (trade name, registered trademark) manufactured by DuPont, Inc., Aciplex (trade name, registered trademark) manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd., Flemion (trade name, registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., etc. Can be used.

アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３における高分子電解質は、触媒担持粒子を被覆し、三次元に水素イオン伝導経路を確保するために、アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３を構成する触媒担持粒子の質量に比例した量で、アノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３に含まれていることが好ましい。特に、カソード触媒層１１３に含まれる高分子電解質の質量は、カソード触媒層の質量に対して１５％〜５０％であることが望ましい。パーフルオロカーボンスルホン酸からなる高分子電解質の質量が１５％以上であると、十分な水素イオン伝導性が確保でき、５０％以下であると、フラッディングの回避が可能であり、より高い電池出力を実現することができる。   The polymer electrolyte in the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 covers the catalyst-supporting particles, and the catalyst-supporting particles constituting the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 in order to secure a three-dimensional hydrogen ion conduction path. The anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are preferably contained in an amount proportional to the mass of the catalyst. In particular, the mass of the polymer electrolyte contained in the cathode catalyst layer 113 is desirably 15% to 50% with respect to the mass of the cathode catalyst layer. If the mass of the polymer electrolyte made of perfluorocarbon sulfonic acid is 15% or more, sufficient hydrogen ion conductivity can be secured, and if it is 50% or less, flooding can be avoided and higher battery output is achieved. can do.

アノードガス拡散層１１４およびカソードガス拡散層１１５は、それぞれアノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３の上側に配置され、アノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５のアノード流路１６及びカソード流路１７から流入したメタノールや空気をアノード触媒層１１２およびカソード触媒層１１３効率よく導く機能と導電性があれば特に限定されず、当該分野において公知の種々のガス拡散層を用いることができる。これらのガス拡散層１１４，１１５を構成する基材としては、ガス透過性を持たせるために、発達したストラクチャー構造を有するカーボン微粉末、造孔材、カーボンペーパーまたはカーボンクロスなどを用いて作製された、導電性多孔質基材を用いることができる。また、排水性を向上させるために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を代表とする撥水性材料（高分子）を上記基材の内部に分散させて、上記基材は撥水処理を施してもよい。さらに、電子伝導性を持たせるために、カーボン繊維、金属繊維またはカーボン微粉末などの電子伝導性材料で上記基材を構成してもよい。なお、カソード側およびアノード側において同じガス拡散層を用いても異なるガス拡散層を用いてもよい。アノードガス拡散層１１４およびカソードガス拡散層１１５の厚さは特に限定されないが、通常１００〜５００μｍである。   The anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115 are disposed above the anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113, respectively, and methanol flowing in from the anode channel 16 and the cathode channel 17 of the anode separator 14 and the cathode separator 15 The anode catalyst layer 112 and the cathode catalyst layer 113 are not particularly limited as long as they have a function and conductivity that efficiently guide air, and various gas diffusion layers known in the art can be used. As the base material constituting these gas diffusion layers 114 and 115, in order to provide gas permeability, carbon fine powder having a developed structure structure, pore former, carbon paper, carbon cloth, or the like is used. In addition, a conductive porous substrate can be used. In order to improve drainage, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetra A water repellent material (polymer) typified by a fluororesin such as fluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE) may be dispersed inside the base material, and the base material may be subjected to a water repellent treatment. Furthermore, in order to give electronic conductivity, you may comprise the said base material with electronic conductive materials, such as a carbon fiber, a metal fiber, or a carbon fine powder. The same gas diffusion layer or different gas diffusion layers may be used on the cathode side and the anode side. The thickness of the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115 is not particularly limited, but is usually 100 to 500 μm.

膜電極接合体１１は、図１に示すように高分子電解質膜１１１の機械的強度を高めて膨張・収縮を抑制するために、高分子電解質膜１１１の上面及び下面の外縁部のそれぞれに額縁状の補強層１１６Ａ，１１６Ｂを設けてもよい。この補強層１１６Ａ，１１６Ｂは、所望の剛性を有する材料であれば特に限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートＰＥＴ、ポリエチレンナフタレートＰＥＮ、ポリテトラフルオロエチレンＰＴＦＥなどからなるフィルムを用いることができる。   As shown in FIG. 1, the membrane electrode assembly 11 has a picture frame on each of the outer edge portions of the upper surface and the lower surface of the polymer electrolyte membrane 111 in order to increase the mechanical strength of the polymer electrolyte membrane 111 and suppress expansion / contraction. The reinforcing layers 116A and 116B may be provided. The reinforcing layers 116A and 116B are not particularly limited as long as they have a desired rigidity. For example, a film made of polyethylene terephthalate PET, polyethylene naphthalate PEN, polytetrafluoroethylene PTFE, or the like can be used.

一対のアノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５は、膜電極接合体１１の外形形状に応じた適宜の外形形状とされ、膜電極接合体１１の両主面に接して配置され、膜電極接合体１１を機械的に固定するための導電性を有する部材である。アノードセパレータ１４のうちの膜電極接合体１１と接触する面には、アノードに燃料であるメタノールを供給し、電極反応生成物、未反応のメタノールを含む物質を反応場から外部に運び去るためのアノード流路１６が形成され、同様に、カソードセパレータ１５のうちの膜電極接合体１１と接触する面には、カソードに空気を供給し、電極反応生成物、未反応のメタノールを含む物質を反応場から外部に運び去るためのカソード流路１７が形成されている。   The pair of anode separator 14 and cathode separator 15 has an appropriate outer shape corresponding to the outer shape of the membrane electrode assembly 11 and is disposed in contact with both main surfaces of the membrane electrode assembly 11. It is a member having conductivity for mechanically fixing. The surface of the anode separator 14 that is in contact with the membrane electrode assembly 11 is supplied with methanol as a fuel to the anode to carry away the electrode reaction product and the substance containing unreacted methanol from the reaction field to the outside. Similarly, the anode channel 16 is formed, and the surface of the cathode separator 15 in contact with the membrane electrode assembly 11 is supplied with air to the cathode to react the electrode reaction product and the substance containing unreacted methanol. A cathode channel 17 is formed for carrying it away from the field.

こうしたアノード流路１６およびカソード流路１７は、それぞれアノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５の表面に溝を設けることによって形成されている。特に制限されるものではないが、アノード流路１６およびカソード流路１７は、例えば複数の直線状溝部と、隣接する直線状溝部を上流から下流へと連結する複数のターン状溝部とで構成されたサーペンタイン（蛇行）形状を有する。これらアノード流路１６およびカソード流路１７を含むアノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５の具体的構成例の詳細は後述する。なお以下において、アノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５を総称する場合は単にセパレータ１４，１５といい、アノード流路１６およびカソード流路１７を総称する場合は単に流路１６，１７ともいう。また、図１〜図３に示す燃料電池の基本構造においては、アノード流路１６及びカソード流路１７を紙面に垂直な溝部で示したが、具体的な構造としては図５Ａ〜図５Ｄに示すように紙面に垂直な溝部や紙面に平行な溝部で構成することができる。   The anode channel 16 and the cathode channel 17 are formed by providing grooves on the surfaces of the anode separator 14 and the cathode separator 15, respectively. Although not particularly limited, the anode flow channel 16 and the cathode flow channel 17 are constituted by, for example, a plurality of linear groove portions and a plurality of turn-shaped groove portions that connect adjacent linear groove portions from upstream to downstream. It has a serpentine shape. Details of specific configuration examples of the anode separator 14 and the cathode separator 15 including the anode channel 16 and the cathode channel 17 will be described later. Hereinafter, the anode separator 14 and the cathode separator 15 are collectively referred to as separators 14 and 15, and the anode channel 16 and the cathode channel 17 are also simply referred to as channels 16 and 17. In the basic structure of the fuel cell shown in FIGS. 1 to 3, the anode channel 16 and the cathode channel 17 are shown as grooves perpendicular to the paper surface. Specific structures are shown in FIGS. 5A to 5D. Thus, it can be constituted by a groove portion perpendicular to the paper surface or a groove portion parallel to the paper surface.

ガスケット１８，１９は、アノードセパレータ１４及びカソードセパレータ１５の外形形状に応じた形状とされ、枠状（額縁状）又は環状であり、単電池に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの外部へのリーク防止や混合を防止するため、それぞれアノードおよびカソード（特にアノードガス拡散層１１４およびカソードガス拡散層１１５）の周囲に配置される。このようなガスケット１８，１９としては、ゴムなどの当該分野で公知のものを用いることができる。なお、図１に示すガスケット１８，１９は、燃料電池１の基本構造を説明するためのものであり、これらガスケット１８，１９の具体的構成例の詳細は後述する。   The gaskets 18 and 19 have a shape corresponding to the outer shape of the anode separator 14 and the cathode separator 15 and have a frame shape (frame shape) or an annular shape. The fuel gas and the oxidant gas supplied to the unit cell are connected to the outside. In order to prevent leakage and mixing, they are arranged around the anode and the cathode (in particular, the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115), respectively. As such gaskets 18 and 19, those known in the art such as rubber can be used. Note that the gaskets 18 and 19 shown in FIG. 1 are for explaining the basic structure of the fuel cell 1, and details of specific configuration examples of these gaskets 18 and 19 will be described later.

アノード集電体１２及びカソード集電体１３としては、導電性を有する、たとえば厚さ１〜３ｍｍの金属板（銅板など）に３〜４μｍの金コーティングが施されたものを用いることができる。アノード集電体１２は導電性を有するアノードセパレータ１４の外側の表面に設けられ、カソード集電体１３は導電性を有するカソードセパレータ１５の外側の表面に設けられる。なお、図１に示す単電池１である燃料電池を直列に複数接続することで、図２及び図３に示す電池スタックを構成する場合に、導電性を有するセパレータ１４，１５を電気的に接続すれば単電池１の間の集電体１２，１３は省略することができ、両端にのみアノード集電体１２及びカソード集電体１３を設ければよい。そして、燃料電池スタック２の組立完成状態において、アノード集電体１２は電力負荷の陰極（マイナス）に接続され、カソード集電体１３は電力負荷の陽極（プラス）に接続されて燃料電池１からの電力が電力負荷に供給される。   As the anode current collector 12 and the cathode current collector 13, a conductive metal plate having a thickness of 1 to 3 mm, for example, a metal plate (such as a copper plate) coated with 3 to 4 μm of gold can be used. The anode current collector 12 is provided on the outer surface of the conductive anode separator 14, and the cathode current collector 13 is provided on the outer surface of the conductive cathode separator 15. In addition, when the battery stack shown in FIGS. 2 and 3 is configured by connecting a plurality of fuel cells, which are the single cells 1 shown in FIG. 1, in series, the electrically conductive separators 14 and 15 are electrically connected. Thus, the current collectors 12 and 13 between the single cells 1 can be omitted, and the anode current collector 12 and the cathode current collector 13 need only be provided at both ends. When the fuel cell stack 2 is assembled, the anode current collector 12 is connected to the cathode (minus) of the power load, and the cathode current collector 13 is connected to the anode (plus) of the power load. Is supplied to the power load.

以上のように構成された燃料電池１において、図１に示すように上述したアノードセパレータ１４のアノード流路１６入口にメタノールを供給し、カソードセパレータ１５のカソード流路１７の入口に空気を供給すると、アノードにおいては、
［数１］ ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−
という酸化反応が生じ、カソードにおいては、
［数２］ １／２Ｏ２＋６Ｈ＋＋６ｅ−→３Ｈ２Ｏ
という還元反応が生じる。これによりアノードとカソードとの間に電流が流れることになる。
《膜電極接合体，セパレータ，ガスケットの具体的構成》 In the fuel cell 1 configured as described above, when methanol is supplied to the inlet of the anode passage 16 of the anode separator 14 and air is supplied to the inlet of the cathode passage 17 of the cathode separator 15 as shown in FIG. In the anode,
[Equation 1] CH 3 OH + H 2 O → CO 2 + 6H + + 6e −
Oxidation reaction occurs, and at the cathode,
[Equation 2] 1 / 2O 2 + 6H + + 6e − → 3H 2 O
The reduction reaction occurs. As a result, a current flows between the anode and the cathode.
<< Specific structure of membrane electrode assembly, separator and gasket >>

上述した燃料電池の単電池１は、要求される起電力に応じて複数直列に接続される。これを燃料電池スタック２と称するが、次に、燃料電池スタック２の一実施の形態について説明する。図４は上述した膜電極接合体１１であって、燃料電池スタック２を構成する膜電極接合体１１を示す正面図（背面図も同じ形状）、図５Ａ及び図５Ｂは上述したセパレータ１４，１５であって、燃料電池スタック２を構成するセパレータを示す正面図（図５Ａ）及び背面図（図５Ｂ）、図６Ａは上述したガスケット１８，１９であって燃料電池スタック２を構成するガスケットを示す正面図である。なお、本例の燃料電池スタック２を構成するセパレータはアノードセパレータ１４およびカソードセパレータ１５ともに同一形状のものを使用するため、以下の説明では代表的にセパレータ１４と称する。また本例の燃料電池スタック２を構成するガスケットについても図１に示すガスケット１８，１９ともに同一形状のものを使用するため、以下の説明では代表的にガスケット１８と称する。   A plurality of the unit cells 1 of the fuel cell described above are connected in series according to the required electromotive force. This will be referred to as the fuel cell stack 2. Next, an embodiment of the fuel cell stack 2 will be described. FIG. 4 shows the membrane electrode assembly 11 described above, which is a front view showing the membrane electrode assembly 11 constituting the fuel cell stack 2 (the rear view has the same shape), and FIGS. 5A and 5B show the separators 14 and 15 described above. FIG. 6A is a front view (FIG. 5A) and a rear view (FIG. 5B) showing separators constituting the fuel cell stack 2, and FIG. 6A shows the gaskets 18 and 19 described above and constituting the fuel cell stack 2. It is a front view. In addition, since the separator which comprises the fuel cell stack 2 of this example uses the same shape for both the anode separator 14 and the cathode separator 15, in the following description, the separator 14 is typically referred to. In addition, since the gaskets 18 and 19 shown in FIG. 1 have the same shape as the gasket constituting the fuel cell stack 2 of this example, they are typically referred to as gaskets 18 in the following description.

図４に示す本例の膜電極接合体１１は、全体として四角形（本例では四隅以外は正方形）をなす平板状の部材であって、中央部に高分子電解質膜１１１、アノード触媒層１１２、カソード触媒層１１３、アノードガス拡散層１１４、カソードガス拡散層１１５が図１に示す積層構造で積層された発電部１１０を有し、外周部に額縁状の補強層１１６Ａ，１１６Ｂを有する。既述したとおり、高分子電解質膜１１１は、額縁状補強層１１６Ａ，１１６Ｂの中央部に形成された方形状の開口部１１６Ｃより大きい外形とされ、特に本例では額縁状補強層１１６Ａ，１１６Ｂの外形より小さい外形とされている。また、アノード触媒層１１２、カソード触媒層１１３、アノードガス拡散層１１４、カソードガス拡散層１１５は、額縁状補強層１１６Ａ，１１６Ｂの中央部に形成された方形状の開口部１１６Ｃと同じか若干小さい外形とされ、図４に示す膜電極接合体１１の表面側にはアノードガス拡散層１１４又はカソードガス拡散層１１５の一方が露出し、図４に示す膜電極接合体１１の裏面側にはアノードガス拡散層１１４又はカソードガス拡散層１１５の他方が露出している。本例の膜電極接合体１１においては、発電部１１０の外形は長方形とされているが、正方形としてもよい。   The membrane electrode assembly 11 of this example shown in FIG. 4 is a flat plate member having a rectangular shape as a whole (in this example, a square other than the four corners), and a polymer electrolyte membrane 111, an anode catalyst layer 112, The cathode catalyst layer 113, the anode gas diffusion layer 114, and the cathode gas diffusion layer 115 have the power generation unit 110 stacked in the stacked structure shown in FIG. 1, and have frame-shaped reinforcing layers 116A and 116B on the outer periphery. As described above, the polymer electrolyte membrane 111 has an outer shape larger than the rectangular opening 116C formed in the center of the frame-shaped reinforcing layers 116A and 116B. In particular, in this example, the polymer-electrolyte membrane 111 has the frame-shaped reinforcing layers 116A and 116B. The outer shape is smaller than the outer shape. Further, the anode catalyst layer 112, the cathode catalyst layer 113, the anode gas diffusion layer 114, and the cathode gas diffusion layer 115 are the same as or slightly smaller than the rectangular opening 116C formed in the center of the frame-shaped reinforcing layers 116A and 116B. One of the anode gas diffusion layer 114 and the cathode gas diffusion layer 115 is exposed on the surface side of the membrane electrode assembly 11 shown in FIG. 4, and the anode is on the back side of the membrane electrode assembly 11 shown in FIG. The other of the gas diffusion layer 114 or the cathode gas diffusion layer 115 is exposed. In the membrane electrode assembly 11 of this example, the outer shape of the power generation unit 110 is rectangular, but it may be square.

また膜電極接合体１１の外周部であって触媒層１１２，１１３及びガス拡散層１１４，１１５より外方領域の補強層１１６Ａ，１１６Ｂには、各辺に二つずつの開口部１１７Ａ〜１１７Ｈが形成されている。これら開口部１１７Ａ〜１１７Ｈは、後述するセパレータ１４のマニホールド１４４Ａ〜１４４Ｈに対応した位置に形成され、膜電極接合体１１とセパレータ１４とを重ねた場合にマニホールド１４４Ａ〜１４４Ｈを含むような大きさとされている。なお、長方形に形成された発電部１１０に対して、短辺側に沿って形成された相対的に小さい開口部１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｅ，１１７Ｆ（以下、小径開口部ともいう）は、図５Ａに示す正面側に重ねられる場合は同図のマニホールド１４４Ｇ，１４４Ｂ，１４４Ｈ，１４４Ａに重ね合わされ、図５Ｂに示す背面側に重ねられる場合は同図のマニホールド１４４Ｅ，１４４Ｃ，１４４Ｆ，１４４Ｄに重ね合わされる。また、長辺側に沿って形成された相対的に大きい開口部１１７Ｃ，１１７Ｄ，１１７Ｇ，１１７Ｈ（以下、大径開口部ともいう）は、図５Ａに示す正面側に重ねられる場合は同図のマニホールド１４４Ｃ，１４４Ｅ，１４４Ｄ，１４４Ｆに重ね合わされ、図５Ｂに示す背面側に重ねられる場合は同図のマニホールド１４４Ａ，１４４Ｈ，１４４Ｂ，１４４Ｇに重ね合わされる。すなわち、本例の膜電極接合体１１は発電部１１０が長方形に形成され、後述するセパレータ１４の中央の反応領域１４２も同じ長方形とされ、かつ正面と背面で９０°位相した形状とされているので、膜電極接合体１１とセパレータ１４を重ねる場合には、正面側と背面側とで９０°回転させた姿勢で重ねることになる。   The reinforcing layers 116A and 116B, which are the outer peripheral portion of the membrane electrode assembly 11 and outside the catalyst layers 112 and 113 and the gas diffusion layers 114 and 115, have two openings 117A to 117H on each side. Is formed. These openings 117A to 117H are formed at positions corresponding to the manifolds 144A to 144H of the separator 14 described later, and are sized to include the manifolds 144A to 144H when the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 are overlapped. ing. Note that relatively small openings 117A, 117B, 117E, and 117F (hereinafter also referred to as small-diameter openings) formed along the short side of the power generation unit 110 formed in a rectangular shape are illustrated in FIG. 5A. When superimposed on the front side shown in the figure, it is overlaid on the manifolds 144G, 144B, 144H, 144A in the same figure, and on the back side shown in FIG. 5B, it is superimposed on the manifolds 144E, 144C, 144F, 144D in the figure. When relatively large openings 117C, 117D, 117G, and 117H (hereinafter also referred to as large-diameter openings) formed along the long side are overlaid on the front side shown in FIG. When overlaid on the manifolds 144C, 144E, 144D, and 144F and overlaid on the back side shown in FIG. 5B, the manifolds 144A, 144H, 144B, and 144G are overlaid. That is, in the membrane electrode assembly 11 of this example, the power generation unit 110 is formed in a rectangular shape, a reaction region 142 in the center of the separator 14 described later is also formed in the same rectangular shape, and has a shape that is 90 ° in phase between the front and the back. Therefore, when the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 are stacked, they are stacked in a posture rotated by 90 ° between the front side and the back side.

図５Ａ及び図５Ｂに示すセパレータ１４は、全体として四角形をなす平板状の部材であって、カーボンや、カーボンと合成樹脂との合成材、あるいは金属などによって構成され、したがって導電性を有する。このセパレータ１４は、膜電極接合体１１を挟み込んだ状態で互いに電気的に接触した状態で多数積層されるため、セパレータ１４自体が集電体としても機能する。   The separator 14 shown in FIGS. 5A and 5B is a flat plate member having a rectangular shape as a whole, and is made of carbon, a synthetic material of carbon and synthetic resin, metal, or the like, and thus has conductivity. Since many separators 14 are stacked in a state of being in electrical contact with each other with the membrane electrode assembly 11 interposed therebetween, the separator 14 itself also functions as a current collector.

図５Ａに示すセパレータ１４の一方の面（以下、正面とする）には、メタノールなどの燃料もしくは空気などの酸化剤を流通させるために細溝１４１が形成されている。すなわち、正面の中央部における大半の領域は、矩形状（本例では長方形）の反応領域１４２とされており、その反応領域１４２の全体を埋め尽くすように、互いに密着しかつ平行な多数条の細溝１４１が４箇所で直角に屈曲して全体としてジグザグ状乃至蛇行状に形成されている。この細溝１４１は、セパレータ１４が膜電極接合体１１を挟み込んで密着した状態で燃料や酸化剤を流通させるためのアノード流路１６又はカソード流路１７となる部分であり、したがってその本数や幅、屈曲パターンなどは、膜電極接合体１１の燃料極側もしくは酸化剤極側の全体に燃料もしくは酸化剤を均等かつ十分に分散させて流す目的を達成する範囲で適宜に設定することができる。   A narrow groove 141 is formed on one surface (hereinafter referred to as a front surface) of the separator 14 shown in FIG. 5A in order to distribute a fuel such as methanol or an oxidant such as air. That is, most of the region in the center of the front surface is a reaction region 142 having a rectangular shape (rectangular in this example), and a large number of parallel strips are in close contact with each other so as to fill the entire reaction region 142. The narrow grooves 141 are bent at right angles at four locations to form a zigzag shape or a meandering shape as a whole. The narrow groove 141 is a portion that becomes the anode flow path 16 or the cathode flow path 17 for circulating the fuel and the oxidant in a state where the separator 14 is in close contact with the membrane electrode assembly 11 interposed therebetween. The bent pattern or the like can be appropriately set within a range that achieves the purpose of flowing the fuel or oxidant uniformly and sufficiently dispersed throughout the fuel electrode side or the oxidant electrode side of the membrane electrode assembly 11.

図５Ａに示す例では、多数本の一群の細溝１４１の幅は、反応領域１４２の幅の１／３程度であり、一群の細溝１４１の一方の端部は所定のコーナー部（図５Ａでは左上のコーナー部）を構成している二辺のうちの一方の辺（図５Ａでは左辺）側に向けて開口している。また一群の細溝１４１の他方の端部は、セパレータ１４の中心に対して点対称となる位置に位置し、具体的には、前記コーナー部に対して対角線上である他のコーナー部を構成している二辺のうち一方の辺（図５Ａでは右下の右辺）側に向けて開口している。そして、細溝１４１におけるこれらの端部のそれぞれに対応してスリット１４３Ａ，１４３Ｂが形成されている。図５Ｃは、図５ＡのＶＣ−ＶＣ線に沿う断面図であり、図５ＢのＶＣ−ＶＣ線に沿う断面図の上下逆の断面図でもある。また、図５Ｄは、図５ＡのＶＤ−ＶＤ線に沿う断面図であり、図５ＢのＶＤ−ＶＤ線に沿う断面図の上下逆の断面図でもある。これらのスリット１４３Ａ，１４３Ｂは、上記の多数条の一群の細溝１４１の幅とほぼ等しい長さを有し、セパレータ１４の表裏両面に開口するように貫通して形成されている。   In the example shown in FIG. 5A, the width of the large group of narrow grooves 141 is about １ ／ of the width of the reaction region 142, and one end of the group of narrow grooves 141 has a predetermined corner (see FIG. 5A). In FIG. 5A, the opening is directed toward one side (the left side in FIG. 5A). In addition, the other end of the group of narrow grooves 141 is located at a point symmetric with respect to the center of the separator 14, and specifically constitutes another corner that is diagonal to the corner. The two openings are open toward one side (the lower right side in FIG. 5A). Then, slits 143A and 143B are formed corresponding to each of these end portions in the narrow groove 141. 5C is a cross-sectional view taken along the line VC-VC in FIG. 5A, and is also a cross-sectional view upside down of the cross-sectional view taken along the line VC-VC in FIG. 5B. 5D is a cross-sectional view taken along line VD-VD in FIG. 5A, and is a cross-sectional view upside down of the cross-sectional view taken along line VD-VD in FIG. 5B. These slits 143 </ b> A and 143 </ b> B have a length substantially equal to the width of the group of narrow grooves 141 described above, and are formed so as to penetrate both the front and back surfaces of the separator 14.

各スリット１４３Ａ，１４３Ｂに対応してマニホールド１４４Ａ，１４４Ｂが形成されている。その構成を具体的に説明すると、図５Ａの左上のコーナー部であって反応領域１４２の外側の左辺にはマニホールド１４４Ａが形成されている。このマニホールド１４４Ａは、多数のセパレータ１４を積層した場合に各セパレータ１４のマニホールドが互いに連通してメタノール又は空気の供給路を形成するためのものであって、セパレータ１４の表裏両面側に開口するようにセパレータ１４を貫通して形成されている。なお、その長さは、セパレータ１４の各辺の中央部にまでは到らない長さに設定されている。   Manifolds 144A and 144B are formed corresponding to the slits 143A and 143B. Specifically, the structure is formed with a manifold 144A in the upper left corner of FIG. 5A and on the left side outside the reaction region 142. This manifold 144A is for forming a supply path for methanol or air by communicating with each other when a large number of separators 14 are stacked, and is open to both the front and back sides of the separator 14. Are formed through the separator 14. The length is set to a length that does not reach the center of each side of the separator 14.

このマニホールド１４４Ａとこれに対応しているスリット１４３Ａとは、図５Ｃに示すように互いに連通している。すなわち、セパレータ１４の背面（図５Ｂ）におけるスリット１４３Ａと、マニホールド１４４Ａにおけるスリット１４３Ａと平行になっている部分との間の連通部１４５Ａは、スリット１４３Ａの長さと同じ幅で窪んでいる。この窪んでいる部分１４５Ａは、セパレータ１４の背面に膜電極接合体１１が密着した場合に該膜電極接合体１１との間に隙間ができる部分であり、したがってこの窪んだ部分がマニホールド１４４Ａとスリット１４３Ａとを連通する連通部１４５Ａとなっている。   The manifold 144A and the corresponding slit 143A communicate with each other as shown in FIG. 5C. That is, the communication portion 145A between the slit 143A on the back surface of the separator 14 (FIG. 5B) and the portion of the manifold 144A parallel to the slit 143A is recessed with the same width as the length of the slit 143A. The recessed portion 145A is a portion where a gap is formed between the membrane electrode assembly 11 and the membrane electrode assembly 11 when the membrane electrode assembly 11 is in close contact with the back surface of the separator 14, and thus the recessed portion is formed between the manifold 144A and the slit. It is the communication part 145A which connects 143A.

他方のスリット１４３Ｂとこれに対応するマニホールド１４４Ｂとは、上述したスリット１４３Ａおよびこれに対応するマニホールド１４４Ａと同様の関係で構成され、またこれらスリット１４３Ａおよびマニホールド１４４Ａに対して、セパレータ１４の中心について点対称となる位置に設けられている。具体的に説明すると、スリット１４３Ａは、図５Ａにおける右下のコーナー部であって反応領域１４２の外側の右辺に形成され、多数条の一群の細溝１４１の他方の端部が連通している。また、図５Ａの右下のコーナー部であって反応領域１４２の外側には、マニホールド１４４Ｂが形成されている。このマニホールド１４４Ｂは、多数のセパレータ１４を積層した場合に各セパレータ１４のマニホールドが互いに連通してメタノール又は空気の排出路を形成するためのものであって、セパレータ１４の表裏両面側に開口するようにセパレータ１４を貫通して形成されている。なお、その長さは、セパレータ１４の各辺の中央部にまでは到らない長さに設定されている。   The other slit 143B and the corresponding manifold 144B are configured in the same relationship as the above-described slit 143A and the corresponding manifold 144A, and the center of the separator 14 is pointed with respect to the slit 143A and the manifold 144A. It is provided at a symmetrical position. More specifically, the slit 143A is formed in the lower right corner portion in FIG. 5A and on the right side outside the reaction region 142, and the other end portion of the group of narrow grooves 141 communicates with a plurality of strips. . Further, a manifold 144B is formed in the lower right corner of FIG. 5A and outside the reaction region 142. The manifold 144B is used to form a methanol or air discharge passage when a plurality of separators 14 are stacked so that the manifolds of the separators 14 communicate with each other. Are formed through the separator 14. The length is set to a length that does not reach the center of each side of the separator 14.

マニホールド１４４Ｂとこれに対応しているスリット１４３Ｂとは、図５Ｄに示すように互いに連通している。すなわち、セパレータ１４の背面（図５Ｂ）におけるスリット１４３Ｂと、マニホールド１４４Ｂにおけるスリット１４３Ｂと平行になっている部分との間の連通部１４５Ｂは、スリット１４３Ｂの長さと同じ幅で窪んでいる。この窪んでいる部分１４５Ｂは、セパレータ１４の背面に膜電極接合体１１が密着した場合に膜電極接合体１１との間に隙間ができる部分であり、したがってこの窪んだ部分がマニホールド１４４Ｂとスリット１４３Ｂとを連通する連通部１４５Ｂとなっている。   The manifold 144B and the corresponding slit 143B communicate with each other as shown in FIG. 5D. That is, the communication portion 145B between the slit 143B on the back surface of the separator 14 (FIG. 5B) and the portion of the manifold 144B parallel to the slit 143B is recessed with the same width as the length of the slit 143B. This recessed portion 145B is a portion where a gap is formed between the membrane electrode assembly 11 and the membrane electrode assembly 11 when the membrane electrode assembly 11 is in close contact with the back surface of the separator 14, and thus the recessed portion is the manifold 144B and the slit 143B. It becomes the communication part 145B which communicates.

そして、上述した細溝１４１およびこれが連通している各スリット１４３Ａ，１４３Ｂを一つの領域としてその外側を取り囲むようにガスケット用溝１４６Ｚが形成されている。また、マニホールド１４３Ａを取り囲む他のガスケット用溝１４６Ａと、マニホールド１４３Ｂを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｂと、マニホールド１４４Ｇを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｇと、マニホールド１４４Ｈを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｈと、がそれぞれ形成されている。これらガスケット用溝１４６Ａ，１４６Ｂ，１４５Ｇ，１４６Ｈ，１４６Ｚが本発明の第１嵌合部に相当する。   And the groove | channel 146Z for gaskets is formed so that the slit 143A and 143B which this may communicate with the above-mentioned narrow groove 141 and this may be surrounded as one area | region. Further, another gasket groove 146A surrounding the manifold 143A, still another gasket groove 146B surrounding the manifold 143B, still another gasket groove 146G surrounding the manifold 144G, and still another gasket groove surrounding the manifold 144H. 146H, respectively. These gasket grooves 146A, 146B, 145G, 146H, and 146Z correspond to the first fitting portion of the present invention.

次に、図５Ｂに示すセパレータ１４の他方の面（以下、背面とする）の構造について説明すると、背面は上述した図５Ａに示す正面の構造を左右いずれかに９０度回転させた構造とされている。念のため具体的に説明すると、図５Ｂに示すように、メタノール水溶液などの燃料もしくは空気などの酸化剤を流通させるために細溝１４１が形成されている。すなわち、背面の中央部における大半の領域は、矩形状（本例では長方形）の反応領域１４２とされており、その反応領域１４２の全体を埋め尽くすように、互いに密着しかつ平行な多数条の細溝１４１が４箇所で直角に屈曲して全体としてジグザグ状乃至蛇行状に形成されている。この細溝１４１は、セパレータ１４が膜電極接合体１１を挟み込んで膜電極接合体１１に密着した状態で空気もしくは燃料を流通させるためのアノード流路１６又はカソード流路１７となる部分であり、したがってその本数や幅、屈曲パターンなどは、膜電極接合体１１の空気極側もしくは燃料極側の全体に空気もしくは燃料を均等かつ十分に分散させて流す目的を達成する範囲で適宜に設定することができる。   Next, the structure of the other surface (hereinafter referred to as the back surface) of the separator 14 shown in FIG. 5B will be described. The back surface is a structure obtained by rotating the front structure shown in FIG. ing. More specifically, as shown in FIG. 5B, a narrow groove 141 is formed to circulate a fuel such as a methanol aqueous solution or an oxidant such as air. That is, most of the region at the center of the back surface is a reaction region 142 having a rectangular shape (in this example, a rectangle), and a large number of parallel strips are in close contact with each other so as to fill the entire reaction region 142. The narrow grooves 141 are bent at right angles at four locations to form a zigzag shape or a meandering shape as a whole. The narrow groove 141 is a portion that becomes an anode channel 16 or a cathode channel 17 for circulating air or fuel in a state where the separator 14 sandwiches the membrane electrode assembly 11 and is in close contact with the membrane electrode assembly 11. Accordingly, the number, width, bent pattern, etc. are appropriately set within a range that achieves the purpose of evenly and sufficiently dispersing and flowing air or fuel throughout the air electrode side or the fuel electrode side of the membrane electrode assembly 11. Can do.

図５Ｂに示す例では、多数本の一群の細溝１４１の幅は、反応領域１４２の幅の１／３程度であり、一群の細溝１４１の端部は所定のコーナー部（図５Ｂでは右上のコーナー部）を構成している二辺のうちの一方の辺（図５Ｂでは上辺）側に向けて開口している。また一群の細溝１４１の他方の端部は、セパレータ１４の中心に対して点対称となる位置に位置し、具体的には、前記コーナー部に対して対角線上のある他のコーナー部を構成している二辺のうち一方の辺（図５Ｂでは左下の下辺）側に向けて開口している。そして、細溝１４１におけるこれらの端部のそれぞれに対応してスリット１４３Ｃ，１４３Ｄが形成されている。これらのスリット１４３Ｃ，１４３Ｄは前述したスリット１４３Ａ，１４３Ｂと同様の構成であって、上記の多数条の一群の細溝１４１の幅とほぼ等しい長さを有し、セパレータ１４の表裏両面に開口するように貫通して形成されている。   In the example shown in FIG. 5B, the width of the group of narrow grooves 141 is about 1/3 of the width of the reaction region 142, and the end of the group of narrow grooves 141 is a predetermined corner portion (in the upper right in FIG. 5B). The opening is directed toward one side (the upper side in FIG. 5B) of the two sides constituting the corner portion. In addition, the other end of the group of narrow grooves 141 is located at a point symmetric with respect to the center of the separator 14, and specifically, constitutes another corner portion diagonal to the corner portion. The two openings are open toward one side (the lower left side in FIG. 5B). Then, slits 143C and 143D are formed corresponding to each of these end portions in the narrow groove 141. These slits 143C and 143D have the same configuration as the slits 143A and 143B described above, have a length substantially equal to the width of the group of narrow grooves 141 described above, and open on both the front and back surfaces of the separator 14. So as to penetrate through.

各スリット１４３Ｃ，１４３Ｄに対応してマニホールド１４４Ｃ，１４４Ｄが形成されている。具体的に説明すると、図５Ｂの右上のコーナー部であって反応領域１４２の外側の上辺にはマニホールド１４４Ｃが形成されている。このマニホールド１４４Ｃは、多数のセパレータ１４を積層した場合に各セパレータ１４のマニホールドが互いに連通して供給路を形成するためのものであって、セパレータ１４の表裏両面側に開口するようにセパレータ１４を貫通して形成されている。なお、その長さは、セパレータ１４の各辺の中央部にまでは到らない長さに設定されている。   Manifolds 144C and 144D are formed corresponding to the slits 143C and 143D. More specifically, a manifold 144C is formed at the upper right corner of FIG. This manifold 144C is used to form a supply path by connecting the manifolds of the separators 14 when a large number of separators 14 are stacked, and the separators 14 are opened so as to open on both the front and back sides of the separators 14. It is formed through. The length is set to a length that does not reach the center of each side of the separator 14.

このマニホールド１４４Ｃとこれに対応しているスリット１４３Ｃとは互いに連通しており、その連通構造は前述した図５Ｃに示すスリット１４３Ａとマニホールド１４４Ａとの連通構造と同様である。すなわち、セパレータ１４の正面（図５Ａ）におけるスリット１４３Ｃと、マニホールド１４４Ｃにおけるスリット１４３Ｃと平行になっている部分との間の連通部１４５Ｃは、スリット１４４Ｃの長さと同じ幅で窪んでいる。この窪んでいる部分１４５Ｃは、セパレータ１４の背面に膜電極接合体１１が密着した場合に膜電極接合体１１との間に隙間ができる部分であり、したがってこの窪んだ部分がマニホールド１４４Ｃとスリット１４３Ｃとを連通する連通部１４５Ｃとなっている。   The manifold 144C and the corresponding slit 143C communicate with each other, and the communication structure is the same as the communication structure between the slit 143A and the manifold 144A shown in FIG. 5C described above. That is, the communication portion 145C between the slit 143C on the front surface of the separator 14 (FIG. 5A) and the portion of the manifold 144C parallel to the slit 143C is recessed with the same width as the length of the slit 144C. The recessed portion 145C is a portion where a gap is formed between the membrane electrode assembly 11 and the membrane electrode assembly 11 when the membrane electrode assembly 11 is in close contact with the back surface of the separator 14, and thus the recessed portion is the manifold 144C and the slit 143C. It becomes the communication part 145C which communicates.

他方のスリット１４３Ｄとこれに対応するマニホールド１４４Ｄとは、上述したスリット１４３Ｃおよびこれに対応するマニホールド１４４Ｃと同様の関係で構成され、またこれらスリット１４３Ｃおよびマニホールド１４４Ｃに対して、セパレータ１４の中心について点対称となる位置に設けられている。具体的に説明すると、スリット１４３Ｄは図５Ｂの左下のコーナー部であって反応領域１４２の外側の下辺に形成され、多数条の一群の細溝１４１の他方の端部が連通している。また、図５Ｂの左下のコーナー部で反応領域１４２の外側にはマニホールド１４４Ｄが形成されている。このマニホールド１４４Ｄは、多数のセパレータ１４を積層した場合に各セパレータ１４のマニホールドが互いに連通して排出路を形成するためのものであって、セパレータ１４の表裏両面側に開口するようにセパレータ１４を貫通して形成されている。なお、その長さは、セパレータ１４の各辺の中央部にまでは到らない長さに設定されている。   The other slit 143D and the corresponding manifold 144D are configured in the same relationship as the above-described slit 143C and the corresponding manifold 144C, and the center of the separator 14 is pointed with respect to the slit 143C and the manifold 144C. It is provided at a symmetrical position. Specifically, the slit 143D is formed at the lower left corner of FIG. 5B on the lower side outside the reaction region 142, and communicates with the other end of the group of narrow grooves 141 in a group of strips. Further, a manifold 144D is formed outside the reaction region 142 at the lower left corner of FIG. 5B. The manifold 144D is for forming a discharge path by communicating the manifolds of the separators 14 when a large number of separators 14 are stacked, and the separators 14 are opened so as to open on both the front and back sides of the separators 14. It is formed through. The length is set to a length that does not reach the center of each side of the separator 14.

マニホールド１４４Ｄとこれに対応しているスリット１４３Ｄとは互いに連通しており、その連通構造は前述した図５Ｄに示すスリット１４３Ｂとマニホールド１４４Ｂとの連通構造と同様である。すなわち、セパレータ１４の背面におけるスリット１４３Ｄと、マニホールド１４４Ｄにおけるスリット１４３Ｄと平行になっている部分との間の連通部１４５Ｄは、スリット１４３Ｄの長さと同じ幅で窪んでいる。この窪んでいる部分１４５Ｄは、セパレータ１４の背面に膜電極接合体１１が密着した場合に膜電極接合体１１との間に隙間ができる部分であり、したがってこの窪んだ部分がマニホールド１４４Ｄとスリット１４３Ｄとを連通する連通部１４５Ｄとなっている。   The manifold 144D and the corresponding slit 143D communicate with each other, and the communication structure is the same as the communication structure between the slit 143B and the manifold 144B shown in FIG. 5D described above. That is, the communication portion 145D between the slit 143D on the back surface of the separator 14 and the portion of the manifold 144D parallel to the slit 143D is recessed with the same width as the length of the slit 143D. The depressed portion 145D is a portion where a gap is formed between the membrane electrode assembly 11 and the membrane electrode assembly 11 when the membrane electrode assembly 11 is in close contact with the back surface of the separator 14, and thus the depressed portion is the manifold 144D and the slit 143D. It becomes the communication part 145D which communicates.

そして、上述した細溝１４１およびこれが連通している各スリット１４３Ｃ，１４３Ｄを一つの領域としてその外側を取り囲むようにガスケット用溝１４６Ｚが形成されている。また、マニホールド１４３Ａを取り囲む他のガスケット用溝１４６Ａと、マニホールド１４３Ｂを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｂと、マニホールド１４４Ｅを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｅと、マニホールド１４４Ｆを取り囲む更に他のガスケット用溝１４６Ｆと、がそれぞれ形成されている。これらガスケット用溝１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｅ，１４６Ｆ，１４６Ｚが本発明の第１嵌合部に相当する。   A gasket groove 146Z is formed so as to surround the outside of the narrow groove 141 and the slits 143C and 143D communicating therewith as one region. Further, another gasket groove 146A surrounding the manifold 143A, another gasket groove 146B surrounding the manifold 143B, another gasket groove 146E surrounding the manifold 144E, and another gasket groove surrounding the manifold 144F. 146F, respectively. These gasket grooves 146A, 146B, 146E, 146F, and 146Z correspond to the first fitting portion of the present invention.

なお、膜電極接合体１１の外周四隅とセパレータ１４の外周四隅は、中心側に窪む形状に削落され、ここに後述するエンドプレート２３，２３を固定するための固定ボルト２２が収まるようになっている。また、この削落された四隅を含む外形を、膜電極接合体１１及びセパレータ１４を積層する場合の相対位置を決めるための位置決め部としてもよい。   It should be noted that the outer peripheral four corners of the membrane electrode assembly 11 and the outer peripheral four corners of the separator 14 are cut into a shape that is recessed toward the center, so that fixing bolts 22 for fixing end plates 23 and 23 described later can be accommodated therein. It has become. Further, the outer shape including the four corners that have been scraped off may be used as a positioning portion for determining a relative position when the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 are stacked.

また、セパレータ１４には、その外周部の各辺に２つずつ、合計８つのマニホールド１４４Ａ〜１４４Ｈが形成されて、このうち図５Ａ，図５Ｂに示す例でいえば４つのマニホールド１４４Ａ，１４４Ｂ，１４４Ｃ，１４４Ｄが、細溝１４１で構成されたアノード流路１６又はカソード流路１７にメタノール又は空気を分岐させるものである。これに対して、その他の４つのマニホールド１４４Ｅ，１４４Ｆ，１４４Ｇ，１４４Ｈは、供給されたメタノール又は空気を単に通過させるだけのものである。ただし、本例の燃料電池スタック２においては、その構造の詳細は後述するが、スタック全体に対するメタノールの供給経路が互いに独立した２系統とされ、同じく空気の供給経路も互いに独立した２系統とされている。   Further, the separator 14 is formed with eight manifolds 144A to 144H, two on each side of the outer peripheral portion thereof. Of these, in the example shown in FIGS. 5A and 5B, four manifolds 144A, 144B, 144C and 144D branch methanol or air into the anode flow path 16 or the cathode flow path 17 formed by the narrow grooves 141. On the other hand, the other four manifolds 144E, 144F, 144G, and 144H simply pass the supplied methanol or air. However, in the fuel cell stack 2 of the present example, the details of the structure will be described later, but the methanol supply paths to the entire stack are two independent systems, and the air supply paths are also two independent systems. ing.

そのため、図５Ａ，図５Ｂに示すセパレータ１４においては、４つのマニホールド１４４Ｅ，１４４Ｆ，１４４Ｇ，１４４Ｈは、細溝１４１で構成されたアノード流路１６又はカソード流路１７にメタノール又は空気を分岐させずに単に通過させるものであるが、隣接する膜電極接合体１１に対面するセパレータ１４では、図５Ａ，図５Ｂに示すマニホールド１１４Ａ，１１４Ｂ，１１４Ｃ，１１４Ｄに相当するマニホールドから供給されることになり、細溝１４１で構成されたアノード流路１６又はカソード流路１７に分岐することになる。この詳細は後述する。   Therefore, in the separator 14 shown in FIGS. 5A and 5B, the four manifolds 144E, 144F, 144G, and 144H do not branch methanol or air into the anode flow path 16 or the cathode flow path 17 formed by the narrow grooves 141. The separator 14 facing the adjacent membrane electrode assembly 11 is supplied from manifolds corresponding to the manifolds 114A, 114B, 114C, and 114D shown in FIGS. 5A and 5B. It branches into the anode flow path 16 or the cathode flow path 17 constituted by the narrow grooves 141. Details of this will be described later.

図６Ａ及び図６Ｂに示す本例のガスケット１８は、ゴムなどの弾性体により構成され、セパレータ１４の正面（図５Ａ）及び背面（図５Ｂ）に形成された同じ形状のガスケット用溝１４６Ｚに嵌合する形状とされた中央環状部１８１Ｚと、セパレータ１４の正面に形成されたガスケット用溝１４６Ｃ，１４６Ｄ，１４６Ｇ，１４６Ｈ及びセパレータ１４の背面に形成されたガスケット用溝１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｅ，１４６Ｆにそれぞれ嵌合する大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄ及び小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈとを有し、本例ではこれら中央環状部１８１Ｚと大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄと小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈが一体成形により繋がって形成されている。   The gasket 18 of the present example shown in FIGS. 6A and 6B is made of an elastic body such as rubber, and is fitted in the gasket groove 146Z having the same shape formed on the front surface (FIG. 5A) and the back surface (FIG. 5B) of the separator 14. A central annular portion 181Z formed into a shape, gasket grooves 146C, 146D, 146G, 146H formed on the front surface of the separator 14 and gasket grooves 146A, 146B, 146E, 146F formed on the back surface of the separator 14; Each has a large-diameter annular portion 181C, 181D and small-diameter annular portions 181G, 181H to be fitted. In this example, the central annular portion 181Z, the large-diameter annular portions 181C, 181D, and the small-diameter annular portions 181G, 181H are integrally formed. Connected and formed.

ちなみに、図６Ａに示すガスケット１８のＸ−Ｙ平面における姿勢は、図５Ａに示すセパレータ１４の正面のＸ−Ｙ平面における姿勢と同じ姿勢であり、回転させることなくそのまま嵌合させれば、ガスケット１８の中央環状部１８１Ｚ，大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄ，小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈが、セパレータ１４の正面のガスケット用溝１４６Ｚ，１４６Ｃ，１４６Ｄ，１４６Ｇ，１４６Ｈにそれぞれ対応して嵌合することになる。これに対して、図５Ｂに示すセパレータ１４の背面については、図６Ａに示す姿勢からＸ−Ｙ平面内で右（又は左）に９０°回転させた姿勢として嵌合させれば、ガスケット１８の中央環状部１８１Ｚ，大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄ，小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈが、セパレータ１４の背面のガスケット用溝１４６Ｚ，１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｆ，１４６Ｅにそれぞれ対応して嵌合することになる。   Incidentally, the posture of the gasket 18 shown in FIG. 6A in the XY plane is the same as the posture in the XY plane of the front surface of the separator 14 shown in FIG. 5A. The 18 central annular portions 181Z, the large-diameter annular portions 181C and 181D, and the small-diameter annular portions 181G and 181H are fitted to the gasket grooves 146Z, 146C, 146D, 146G, and 146H on the front surface of the separator 14, respectively. Become. On the other hand, if the back surface of the separator 14 shown in FIG. 5B is fitted in a posture rotated 90 ° right (or left) in the XY plane from the posture shown in FIG. The central annular portion 181Z, the large-diameter annular portions 181C and 181D, and the small-diameter annular portions 181G and 181H are fitted to the gasket grooves 146Z, 146A, 146B, 146F, and 146E on the back surface of the separator 14, respectively.

本例のガスケット１８の中央環状部１８１Ｚは、図６Ｂ（ａ）に示すとおり、フタコブラクダの背中のように、全周にわたって共通する基部から突出する２つの突起を有する断面形状とされ、基部がセパレータ１４のガスケット用溝１４６Ｚに嵌合し、２つの突起が対面する膜電極接合体１１（の補強層１１６Ａ，１１６Ｂ）に圧接する。また、大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄ及び小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈは、図６Ｂ（ｂ）に示すとおり、全周にわたって基部から先端に向かって縮径する断面形状とされ、基部がセパレータ１４のガスケット用溝１４６Ａ，１４６Ｂ１４６Ｃ，１４６Ｄ，１４６ｅ，１４６Ｆ，１４６Ｇ，１４６Ｈに嵌合し、先端が対面するセパレータ１４に圧接する。また、中央環状部１８１Ｚと大径環状部１８１Ｃ，１８１Ｄが繋がった部分及び中央環状部１８１Ｚと小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈが繋がった部分は、図６Ｂ（ｃ）に示すとおり、図６Ｂ（ａ）及び（ｂ）に示す断面形状が共通する基部で一体化された断面形状とされ、その基部がセパレータ１４のガスケット用溝１４６Ｚ，１４６Ａ，１４６Ｂ，１４６Ｃ，１４６Ｄ，１４６Ｅ，１４６Ｆ，１４６Ｇ，１４６Ｈに嵌合し、先端が対面する膜電極接合体１１及びセパレータ１４に圧接する。こうしたガスケット１８の基部が、本発明に係る第２嵌合部に相当する。   As shown in FIG. 6B (a), the central annular portion 181Z of the gasket 18 of this example has a cross-sectional shape having two protrusions that protrude from a common base over the entire circumference, like the back of a Bactrian camel, and the base is a separator. 14 is fitted into the gasket groove 146Z, and is pressed into contact with the membrane electrode assembly 11 (reinforcing layers 116A and 116B) facing the two protrusions. Further, as shown in FIG. 6B (b), the large-diameter annular portions 181C and 181D and the small-diameter annular portions 181G and 181H have a cross-sectional shape that decreases in diameter from the base to the tip over the entire circumference. The grooves 146A, 146B, 146C, 146D, 146e, 146F, 146G, and 146H are fitted and pressed against the separator 14 whose tip faces. Further, the portion where the central annular portion 181Z and the large diameter annular portions 181C and 181D are connected and the portion where the central annular portion 181Z and the small diameter annular portions 181G and 181H are connected are shown in FIG. 6B (a). And the cross-sectional shape shown in (b) is a cross-sectional shape integrated with a common base, and the base fits into the gasket grooves 146Z, 146A, 146B, 146C, 146D, 146E, 146F, 146G, 146H of the separator 14. Then, the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 are pressed against each other. The base portion of the gasket 18 corresponds to the second fitting portion according to the present invention.

《燃料電池スタックの構成と製法》
次に、以上のように構成された膜電極接合体１１、セパレータ１４及びガスケット１８を積層して燃料電池スタック２とする方法を説明する。最初にその概要を説明し、そのあとにメタノール及び空気の供給経路を含めた詳細を説明する。 <Configuration and manufacturing method of fuel cell stack>
Next, a method of laminating the membrane electrode assembly 11, the separator 14, and the gasket 18 configured as described above to form the fuel cell stack 2 will be described. The outline will be described first, followed by details including the methanol and air supply paths.

図２Ａ〜図２Ｄは、本例の燃料電池スタック２を構成する電池サブアッセンブリ２１の製造工程を示す断面図、図３は、本例の燃料電池スタック２の全体を示す分解断面図である。本例では、図２Ａに示すようにセパレータ１４の正面又は背面の一方のガスケット用溝１４６Ａ〜１４６Ｈ，１４６Ｚに、ガスケット１８の中央環状部１８１Ｚ、大径環状部１８１Ｃ，ｌ８１Ｄ及び小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈの各基部をそれぞれ嵌合させ、接着剤などを用いて、脱落しない程度に仮固定するか又は本来の接着性にて本固定する。この工程においては、セパレータ１４のガスケット用溝１４６Ａ〜１４６Ｈ，１４６Ｚが視認でき、また柔軟性を有するガスケット１８が重力で撓まないように、装着面である正面又は背面を鉛直方向上に向けた姿勢でガスケット１８の装着作業を行うことが望ましい。なお図２Ａは、２つのガスケット１８，１８を１つのセパレータ１４の正面及び背面に装着するにあたり、どちらの面に装着したかが理解し易いように、セパレータ１４の下面から装着した図を示すが、上述したとおり実際にはセパレータ１４の装着面を上面にした姿勢でガスケット１８が装着される。   2A to 2D are cross-sectional views showing the manufacturing process of the battery subassembly 21 constituting the fuel cell stack 2 of this example, and FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing the whole fuel cell stack 2 of this example. In this example, as shown in FIG. 2A, one of the gasket grooves 146A to 146H and 146Z on the front surface or the back surface of the separator 14 has a central annular portion 181Z, large-diameter annular portions 181C and l81D, and a small-diameter annular portion 181G. Each base portion of 181H is fitted and temporarily fixed to the extent that it does not fall off using an adhesive or the like, or permanently fixed with the original adhesiveness. In this step, the gasket grooves 146A to 146H and 146Z of the separator 14 can be visually recognized, and the front surface or the rear surface as the mounting surface is directed vertically upward so that the flexible gasket 18 does not bend due to gravity. It is desirable to perform the mounting operation of the gasket 18 in a posture. Note that FIG. 2A shows a view in which the two gaskets 18 and 18 are mounted from the lower surface of the separator 14 so that it is easy to understand which surface is mounted on the front and rear surfaces of one separator 14. As described above, the gasket 18 is actually mounted in such a posture that the mounting surface of the separator 14 is the upper surface.

次いで、図２Ｂに示すようにセパレータ１４を裏返し、正面又は背面の他方のガスケット用溝１４６Ａ〜１４６Ｈ，１４６Ｚに、他のガスケット１８の中央環状部１８１Ｚ、大径環状部１８１Ｃ，ｌ８１Ｄ及び小径環状部１８１Ｇ，１８１Ｈの各基部をそれぞれ嵌合させ、接着剤などを用いて、脱落しない程度に仮固定するか又は本来の接着性にて本固定する。   Next, as shown in FIG. 2B, the separator 14 is turned over, and the other gasket groove 146A to 146H, 146Z on the front or back side has a central annular portion 181Z, large-diameter annular portions 181C, l81D, and small-diameter annular portions of the other gaskets 18. The respective base portions of 181G and 181H are fitted, and temporarily fixed to the extent that they do not fall off using an adhesive or the like, or permanently fixed with original adhesiveness.

そして図２Ｃに示すように、両面にガスケット１８，１８が仮固定又は本固定されたセパレータ１４の正面又は背面の一方に、接着剤などを用いて、膜電極接合体１１を脱落しない程度に仮固定するか又は本来の接着性にて本固定する。この場合も、同図に示すように膜電極接合体１１を上面にした姿勢でセパレータ１４を上から重ねてもよいし、逆にセパレータ１４を上面にした姿勢で膜電極接合体１１を上から重ねてもよい。ちなみに、本例では図２Ａに示す工程の後に図２Ｂに示す工程を実施したが、図２Ａに示す工程の後に図２Ｃに示す工程を実施し、その後に図２Ｂに示す工程を実施してもよい。つまり、セパレータ１４の一方面にガスケット１８を仮固定又は本固定したのち、このガスケット１８の装着面に膜電極接合体１１を仮固定又は本固定し、最後にセパレータ１４の他方面にガスケット１８を装着してもよい。   Then, as shown in FIG. 2C, the membrane electrode assembly 11 is temporarily removed using an adhesive or the like on one of the front and back surfaces of the separator 14 with the gaskets 18 and 18 temporarily fixed or permanently fixed on both surfaces. Fix it or fix it with the original adhesiveness. Also in this case, as shown in the figure, the separator 14 may be stacked from above with the membrane electrode assembly 11 facing up, or conversely, the membrane electrode assembly 11 from above with the separator 14 facing up. You may overlap. Incidentally, in this example, the process shown in FIG. 2B was performed after the process shown in FIG. 2A. However, even if the process shown in FIG. 2C is performed after the process shown in FIG. 2A, the process shown in FIG. Good. That is, after the gasket 18 is temporarily fixed or permanently fixed to one surface of the separator 14, the membrane electrode assembly 11 is temporarily fixed or permanently fixed to the mounting surface of the gasket 18, and finally the gasket 18 is attached to the other surface of the separator 14. You may wear it.

本例の膜電極接合体１１とセパレータ１４を固定する場合に、セパレータ１４の正面及び背面のいずれの面に固定してもよい。ただし、図４に示す姿勢（小径の開口部１１７Ａ，１１７Ｂ，１１７Ｅ，１１７Ｆが上下辺に位置し、大径の開口部１１７Ｃ，１１７Ｄ，１１７Ｇ，１１７Ｈが左右辺に位置した状態の姿勢）の膜電極接合体１１を、図５Ａに示す姿勢のセパレータ１４の正面に重ねるときは、膜電極接合体１１とセパレータ１４とを相対的に右または左に９０°回転させて重ねる。これに対して図４に示す姿勢の膜電極接合体１１を、図５Ｂに示す姿勢のセパレータ１４の背面に重ねるときは、そのまま重ねる。これにより、膜電極接合体１１の発電部１１０の形状とセパレータ１４の細溝１４１が形成された流路の形状が合致し、また膜電極接合体１１の外周の開口部１１７Ａ〜１１７Ｈの形状とセパレータ１４のマニホールド１４４Ａ〜１４４Ｈ廻りの形状も合致することになる。   When the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 of this example are fixed, they may be fixed to either the front surface or the back surface of the separator 14. However, the film in the posture shown in FIG. 4 (the posture in which the small-diameter openings 117A, 117B, 117E, and 117F are located on the upper and lower sides and the large-diameter openings 117C, 117D, 117G, and 117H are located on the left and right sides). When the electrode assembly 11 is stacked on the front surface of the separator 14 in the posture shown in FIG. 5A, the membrane electrode assembly 11 and the separator 14 are relatively rotated to the right or left by 90 ° and stacked. On the other hand, when the membrane electrode assembly 11 in the posture shown in FIG. 4 is overlaid on the back surface of the separator 14 in the posture shown in FIG. Thereby, the shape of the power generation unit 110 of the membrane electrode assembly 11 matches the shape of the flow path in which the narrow groove 141 of the separator 14 is formed, and the shape of the openings 117A to 117H on the outer periphery of the membrane electrode assembly 11 The shape of the separator 14 around the manifolds 144A to 144H also matches.

そして、セパレータ１４の正面に膜電極接合体１１が固定された電池サブアッセンブリ２１と、セパレータ１４の背面に膜電極接合体１１が固定された電池サブアッセンブリ２１は、Ｘ−Ｙ平面において９０°回転させると等価な構造となるので、次の電池サブアッセンブリ２１の積層工程で回転方向の姿勢に留意すれば足りる。   The battery subassembly 21 in which the membrane electrode assembly 11 is fixed to the front surface of the separator 14 and the battery subassembly 21 in which the membrane electrode assembly 11 is fixed to the back surface of the separator 14 are rotated by 90 ° in the XY plane. Since the equivalent structure is obtained, it is sufficient to pay attention to the orientation in the rotational direction in the subsequent stacking step of the battery subassembly 21.

こうした電池サブアッセンブリ２１を必要数だけ作製したら、図２Ｄに示すように、一方の電池サブアッセンブリ２１のセパレータ１４が設けられていない面と、他方の電池サブアッセンブリ２１のセパレータ１４が設けられた面とを重ねる。この電池サブアッセンブリ２１の積層工程では、電池サブアッセンブリ２１の外形や別途設けた位置決め部などによって各電池サブアッセンブリ２１の位置を揃え、図３に示すように上面及び下面にエンドプレート２３，２３を配置し、膜電極接合体１１の四隅及びセパレータ１４の四隅に形成された削落部分に固定ボルト２２が収まるようにして締結する。これにより、複数積層された電池サブアッセンブリ２１は、２つのエンドプレート２３，２３で強固に挟まれて固定されることになる。すなわち、本例の燃料電池スタック２においては、一つの電池サブアッセンブリ２１を構成する膜電極接合体１１とセパレータ１４とガスケット１８，１８は接着剤などにより接着されているが、隣接する電池サブアッセンブリ２１同士は接着剤などで接着されず、エンドプレート２３，２３及び固定ボルト２２の締付力により積層されている。以上の工程により、燃料電池スタック２が組み立てられる。   When the required number of battery subassemblies 21 are produced, as shown in FIG. 2D, the surface of one battery subassembly 21 not provided with the separator 14 and the surface of the other battery subassembly 21 provided with the separator 14 are provided. And repeat. In the step of stacking the battery subassemblies 21, the positions of the battery subassemblies 21 are aligned by the outer shape of the battery subassemblies 21 or a positioning portion provided separately, and end plates 23, 23 are provided on the upper and lower surfaces as shown in FIG. It arrange | positions and it fixes so that the fixing bolt 22 may be settled in the scraped part formed in the four corners of the membrane electrode assembly 11 and the four corners of the separator 14. FIG. As a result, the plurality of stacked battery subassemblies 21 are firmly sandwiched and fixed between the two end plates 23 and 23. That is, in the fuel cell stack 2 of this example, the membrane electrode assembly 11, the separator 14, and the gaskets 18 and 18 constituting one battery subassembly 21 are bonded by an adhesive or the like, but the adjacent battery subassemblies are combined. 21 are not bonded by an adhesive or the like, and are laminated by the tightening force of the end plates 23 and 23 and the fixing bolt 22. The fuel cell stack 2 is assembled by the above steps.

なお、複数の電池サブアッセンブリ２１を重ねる際に、導電性を有するセパレータ１４同士を電気的に導通するように重ね合わせれば、セパレータ１４自体が集電部材として機能するので、図３に示すように両端に位置する２つのセパレータ１４にアノード集電体１２及びカソード集電体１３を設けることで、ここから電力を取り出すことができる。また、この両端に位置するセパレータ１４は、片面にのみ細溝１４１が形成された別形状のセパレータ１４としてもよい。   In addition, when stacking a plurality of battery subassemblies 21, if the separators 14 having conductivity are stacked so as to be electrically connected, the separator 14 itself functions as a current collecting member. By providing the anode current collector 12 and the cathode current collector 13 on the two separators 14 located at both ends, electric power can be taken out therefrom. Moreover, the separator 14 located at both ends may be a separator 14 having a different shape in which the narrow groove 141 is formed only on one side.

次に上述した構成の燃料電池スタック２のメタノール及び空気の供給経路を含めた詳細を説明する。図７Ａ及び図７Ｂの上図は、９つのセパレータ１４と８つの膜電極接合体１１とを積層してなる燃料電池スタック２の一例を示す概略図である。９つのセパレータ１４ａ〜１４ｉのうち、両端を除く７つのセパレータ１４ｂ〜１４ｈは、図５Ａ及び図５Ｂに示すものと同じ形状である。両端に配置されたセパレータ１４ａ，１４ｉは、一部のマニホールド（図７Ａ，図７Ｂに「閉塞」で示したマニホールド）が閉塞されている点で他のセパレータ１４ｂ〜１４ｈと相違するがその他の構造は同じである。これら両端に配置されるセパレータ１４ａ，１４ｉは図３に示すエンドプレート２３，２３に相当する。８つの膜電極接合体１１ａ〜１１ｈは全て図４に示すものと同じ形状である。   Next, details including the methanol and air supply paths of the fuel cell stack 2 configured as described above will be described. 7A and 7B are schematic views showing an example of a fuel cell stack 2 in which nine separators 14 and eight membrane electrode assemblies 11 are stacked. Of the nine separators 14a to 14i, the seven separators 14b to 14h excluding both ends have the same shape as that shown in FIGS. 5A and 5B. The separators 14a and 14i arranged at both ends are different from the other separators 14b to 14h in that some of the manifolds (manifolds indicated as “closed” in FIGS. 7A and 7B) are closed, but the other structures. Are the same. The separators 14a and 14i arranged at both ends correspond to the end plates 23 and 23 shown in FIG. The eight membrane electrode assemblies 11a to 11h all have the same shape as that shown in FIG.

９つのセパレータ１４ａ〜１４ｉと８つの膜電極接合体１１ａ〜１１ｈの配列については、セパレータは図５Ａに示す正面同士を対向させてその間に膜電極接合体１１を挟み込み、また図５Ｂに示す背面同士を対向させてその間に膜電極接合体１１を挟み込む。図７Ａ及び図７Ｂには、セパレータ１４の正面同士を対向させた部分を「正面」で示し、背面同士を対向させた部分を「背面」で示す。なお、膜電極接合体１１のＸＹ平面における向き（姿勢）は、正面で示した部分に挟まれた膜電極接合体１１は図４のものを９０°回転させた向きになり、背面で示した部分に挟まれた膜電極接合体１１は図４に示す向きとなる。また、図７Ａ及び図７Ｂの下図は、上図のＸ１矢視図及びＸ２矢視図であり、両端に配置されたセパレータ１４ａ，１４ｉを対面視した模式図である。   Regarding the arrangement of the nine separators 14a to 14i and the eight membrane electrode assemblies 11a to 11h, the separators face each other as shown in FIG. 5A, sandwich the membrane electrode assembly 11 therebetween, and the back surfaces shown in FIG. 5B. And the membrane electrode assembly 11 is sandwiched therebetween. In FIG. 7A and FIG. 7B, a portion where the front surfaces of the separators 14 are opposed to each other is indicated by “front”, and a portion where the rear surfaces are opposed to each other is indicated by “back”. The orientation (posture) of the membrane electrode assembly 11 in the XY plane is the orientation in which the membrane electrode assembly 11 sandwiched between the parts shown in the front is rotated by 90 ° in FIG. The membrane electrode assembly 11 sandwiched between the portions is oriented as shown in FIG. Moreover, the lower figure of FIG. 7A and FIG. 7B is the X1 arrow view and X2 arrow figure of the upper figure, and is the schematic diagram which faced the separators 14a and 14i arrange | positioned at both ends.

本例の燃料電池スタック２は、燃料であるメタノールを供給する系統と、酸化剤である空気を供給する系統があり、両者はそれぞれ互いに独立した２系統を備える。これらをメタノールの第１供給系、メタノールの第２供給系、空気の第１供給系、空気の第２供給系と称し、図７Ａにメタノールの第１供給系及び空気の第１供給系を示し、図７Ｂにメタノールの第２供給系及び空気の第２供給系を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、本例の燃料電池スタック２は、正面同士を対向させたものと背面同士を対向させたものを交互に積層し、正面同士を対向させた部分にはメタノールの第１供給系及び空気の第１供給系が流れ、背面同士を対向させた部分にはメタノールの第２供給系及び空気の第２供給系が流れるようになっている。   The fuel cell stack 2 of this example includes a system that supplies methanol as a fuel and a system that supplies air as an oxidant, and both include two systems that are independent of each other. These are referred to as the first methanol supply system, the second methanol supply system, the first air supply system, and the second air supply system. FIG. 7A shows the first methanol supply system and the first air supply system. FIG. 7B shows a second supply system of methanol and a second supply system of air. As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, the fuel cell stack 2 of this example is formed by alternately stacking the front surfaces facing each other and the back surfaces facing each other, and methanol is disposed on the front surfaces facing each other. The first supply system and the first supply system of air flow, and the second supply system of methanol and the second supply system of air flow through the portion where the back surfaces face each other.

図７Ａに示す例では、メタノールの第１供給系は、左下図（Ｘ１矢視図）の右辺上のマニホールドから始まり、空気の第１供給系は、同図の左辺上のマニホールドから始まる。１番目のセパレータ１４ａにおいて、Ｘ１矢視図の右辺上のマニホールドは図５Ａに示すマニホールド１４４Ａに対応するので、Ｘ１矢視図の右辺上のマニホールドに供給されたメタノールの一部は、スリット１４３Ａを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｂを介してマニホールド１４４Ｂに流れる。このメタノールの残余は、セパレータ１４ａのマニホールド１４４Ａ→セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｇ→セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ａと流れ、ここで再びメタノールの一部はセパレータ１４ｃのスリット１４３Ａを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｂを介してセパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｂに流れる。セパレータ１４ｅ、１４ｇについても同じである。このメタノールの第１供給系のセパレータ１４ａのマニホールド１４４Ａと、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｇと、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ａが積層された部分を代表して、マニホールド部分の断面図を図８に示す。この図８に示す断面構造は、全てのマニホールド１４４Ａ〜１４４Ｈについて同様である。   In the example shown in FIG. 7A, the first supply system of methanol starts from the manifold on the right side of the lower left figure (viewed from the X1 arrow), and the first supply system of air starts from the manifold on the left side of the figure. In the first separator 14a, the manifold on the right side of the X1 arrow view corresponds to the manifold 144A shown in FIG. 5A. Therefore, a part of the methanol supplied to the manifold on the right side of the X1 arrow view forms the slit 143A. After branching to the flow path of the narrow groove 141 and meandering, it flows to the manifold 144B via the slit 143B at the other end. This methanol residue flows from the manifold 144A of the separator 14a → the manifold 144G of the separator 14b → the manifold 144A of the separator 14c. Here, a part of the methanol again branches into the flow path of the narrow groove 141 through the slit 143A of the separator 14c. After meandering, it flows to the manifold 144B of the separator 14c through the slit 143B at the other end. The same applies to the separators 14e and 14g. FIG. 8 shows a cross-sectional view of the manifold portion representing the portion where the manifold 144A of the separator 14a of the first supply system of methanol, the manifold 144G of the separator 14b, and the manifold 144A of the separator 14c are laminated. The cross-sectional structure shown in FIG. 8 is the same for all the manifolds 144A to 144H.

また、セパレータ１４ａにおいて、細溝１４１の流路を流れスリット１４３Ｂを介してマニホールド１４４Ｂに流下したメタノールは、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｈ→セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｈに至り、このマニホールド１４４Ｈにて、セパレータ１４ｃの細溝１４１の流路を流れてきたメタノールと合流したのちさらに下流に向かって同様に流れる。セパレータ１４ｅ，１４ｇについても同じである。そして、このメタノールの第１供給系は、図７ＡのＸ２矢視図に示す右辺下のマニホールドから排出される。   In the separator 14a, the methanol flowing through the flow path of the narrow groove 141 and flowing down to the manifold 144B through the slit 143B reaches the manifold 144H of the separator 14b → the manifold 144H of the separator 14c. After merging with the methanol that has flowed through the flow path of the narrow groove 141, it flows in the same manner further downstream. The same applies to the separators 14e and 14g. Then, the first methanol supply system is discharged from the lower right manifold shown in the X2 arrow view of FIG. 7A.

これに対して、空気の第１供給系は、図７Ａの左辺上のマニホールドから始まる。１番目のセパレータ１４ａにおいて、Ｘ１矢視図の左辺上のマニホールドは図５Ａに示すマニホールド１４４Ｇに対応するので、Ｘ１矢視図の左辺上のマニホールドに供給された空気は、マニホールド１１４Ｇを通過したのち、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ａに至り、ここで空気の一部は、スリット１４３Ａを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｂを介してマニホールド１４４Ｂに流れる。この空気の残余は、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ａ→セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｇ→セパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ａと流れ、ここで再び空気の一部はセパレータ１４ｄのスリット１４３Ａを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｂを介してセパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｂに流れる。セパレータ１４ｆ、１４ｈについても同じである。   In contrast, the first air supply system starts from the manifold on the left side of FIG. 7A. In the first separator 14a, the manifold on the left side of the X1 arrow view corresponds to the manifold 144G shown in FIG. 5A, so that the air supplied to the manifold on the left side of the X1 arrow view passes through the manifold 114G. The separator 14b reaches the manifold 144A, where a part of the air branches into the flow path of the narrow groove 141 via the slit 143A and snakes, and then flows to the manifold 144B via the slit 143B at the other end. The remaining air flows from the manifold 144A of the separator 14b to the manifold 144G of the separator 14c and then to the manifold 144A of the separator 14d. Here, a part of the air again branches into the flow path of the narrow groove 141 through the slit 143A of the separator 14d. After meandering, it flows to the manifold 144B of the separator 14d through the slit 143B at the other end. The same applies to the separators 14f and 14h.

また、セパレータ１４ｂにおいて、細溝１４１の流路を流れスリット１４３Ｂを介してマニホールド１４４Ｂに流下した空気は、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｈ→セパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｂに至り、このマニホールド１４４Ｂにて、セパレータ１４ｄの細溝１４１の流路を流れてきたメタノールと合流したのちさらに下流に向かって同様に流れる。セパレータ１４ｆ，１４ｈについても同じである。そして、この空気の第１供給系は、図７ＡのＸ２矢視図に示す左辺下のマニホールドから排出される。なお、これらメタノールの第１供給系及び空気の第１供給系は、図５Ａ，図５Ｂに示すＸ方向に沿って細溝１４１の流路を蛇行状に流れることになる。   In the separator 14b, the air that flows through the flow path of the narrow groove 141 and flows down to the manifold 144B through the slit 143B reaches the manifold 144H of the separator 14c → the manifold 144B of the separator 14d, and the manifold 144B After merging with the methanol that has flowed through the flow path of the narrow groove 141, it flows in the same manner further downstream. The same applies to the separators 14f and 14h. And this 1st supply system of air is discharged | emitted from the manifold of the lower left side shown to the X2 arrow line view of FIG. 7A. The first supply system for methanol and the first supply system for air flow in a meandering manner in the flow path of the narrow groove 141 along the X direction shown in FIGS. 5A and 5B.

一方、図７Ｂに示すメタノールの第２供給系は、左下図（Ｘ１矢視図）の上辺左のマニホールドから始まり、空気の第２供給系は、同図の下辺左のマニホールドから始まる。１番目のセパレータ１４ａにおいて、Ｘ１矢視図の上辺左のマニホールドは図５Ａに示すマニホールド１４４Ｅに対応するので、Ｘ１矢視図の上辺左のマニホールド１４４Ｅに供給されたメタノールは、当該マニホールド１１４Ｅを通過したのち、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｃに至り、ここでメタノールの一部はスリット１４３Ｃを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｄを介してマニホールド１４４Ｄに流れる。このメタノールの残余は、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｃ→セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｅ→セパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｃと流れ、ここで再びメタノールの一部はセパレータ１４ｄのスリット１４３Ｃを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｄを介してセパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｄに流れる。セパレータ１４ｆ、１４ｈについても同じである。   On the other hand, the methanol second supply system shown in FIG. 7B starts from the left manifold on the upper side of the lower left figure (X1 arrow view), and the second air supply system starts from the lower left manifold of the figure. In the first separator 14a, the upper left manifold of the X1 arrow view corresponds to the manifold 144E shown in FIG. 5A, so that the methanol supplied to the upper left manifold 144E of the X1 arrow view passes through the manifold 114E. After that, it reaches the manifold 144C of the separator 14b, where a part of methanol branches to the flow path of the narrow groove 141 via the slit 143C and then meanders, and then flows to the manifold 144D via the slit 143D at the other end. This methanol residue flows from the manifold 144C of the separator 14b → the manifold 144E of the separator 14c → the manifold 144C of the separator 14d. Here, a part of the methanol again branches into the flow path of the narrow groove 141 through the slit 143C of the separator 14d. After meandering, it flows to the manifold 144D of the separator 14d via the slit 143D at the other end. The same applies to the separators 14f and 14h.

また、セパレータ１４ｂにおいて、細溝１４１の流路を流れスリット１４３Ｄを介してマニホールド１４４Ｄに流下したメタノールは、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｆ→セパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｄに至り、このマニホールド１４４Ｄにて、セパレータ１４ｄの細溝１４１の流路を流れてきたメタノールと合流したのちさらに下流に向かって同様に流れる。セパレータ１４ｆ，１４ｈについても同じである。そして、このメタノールの第２供給系は、図７ＢのＸ２矢視図に示す下辺左のマニホールドから排出される。   Further, in the separator 14b, the methanol flowing through the flow path of the narrow groove 141 and flowing down to the manifold 144D through the slit 143D reaches the manifold 144F of the separator 14c → the manifold 144D of the separator 14d, and the manifold 144D After merging with the methanol that has flowed through the flow path of the narrow groove 141, it flows in the same manner further downstream. The same applies to the separators 14f and 14h. Then, the second supply system of methanol is discharged from the lower left manifold shown in the X2 arrow view of FIG. 7B.

これに対して、空気の第２供給系は、図７Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）の下辺左のマニホールドから始まる。１番目のセパレータ１４ａにおいて、Ｘ１矢視図の下辺左のマニホールドは図５Ａに示すマニホールド１４４Ｄに対応するので、Ｘ１矢視図の下辺左のマニホールド１４４Ｄに供給された空気は、マニホールド１４４Ｄを通過したのち、セパレータ１４ｂのマニホールド１４４Ｆも通過し、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｄに至り、ここで空気の一部は、スリット１４３Ｄを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｃを介してマニホールド１４４Ｃに流れる。この空気の残余は、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｄ→セパレータ１４ｄのマニホールド１４４Ｆ→セパレータ１４ｅのマニホールド１４４Ｄと流れ、ここで再び空気の一部はセパレータ１４ｅのスリット１４３Ｄを介して細溝１４１の流路に分岐して蛇行したのち、他端のスリット１４３Ｃを介してセパレータ１４ｅのマニホールド１４４Ｃに流れる。セパレータ１４ｇ、１４ｉについても同じである。   In contrast, the second air supply system starts from the lower left manifold of FIG. 7B (left side view in FIG. 7). In the first separator 14a, the lower left manifold of the X1 arrow view corresponds to the manifold 144D shown in FIG. 5A, so the air supplied to the lower left manifold 144D of the X1 arrow view passes through the manifold 144D. After that, the manifold 144F of the separator 14b also passes through and reaches the manifold 144D of the separator 14c. Here, a part of the air is branched into the flow path of the narrow groove 141 via the slit 143D and then the slit at the other end. It flows to the manifold 144C via 143C. The remaining air flows from the manifold 144D of the separator 14c to the manifold 144F of the separator 14d and then to the manifold 144D of the separator 14e. Here, a part of the air again branches into the flow path of the narrow groove 141 through the slit 143D of the separator 14e. After meandering, it flows to the manifold 144C of the separator 14e through the slit 143C at the other end. The same applies to the separators 14g and 14i.

また、セパレータ１４ｃにおいて、細溝１４１の流路を流れスリット１４３Ｃを介してマニホールド１４４Ｃに流下した空気は、セパレータ１４ｃのマニホールド１４４Ｃ→セパレータｄのマニホールド１４４Ｅ→セパレータｅのマニホールド１１４Ｃに至り、このマニホールド１４４Ｃにて、セパレータ１４ｅの細溝１４１の流路を流れてきたメタノールと合流したのちさらに下流に向かって同様に流れる。セパレータ１４ｇ，１４ｉについても同じである。そして、この空気の第２供給系は、図７ＢのＸ２矢視図に示す上辺左のマニホールドから排出される。なお、これらメタノールの第２供給系及び空気の第２供給系は、図５Ａ，図５Ｂに示すＹ方向に沿って細溝１４１の流路を蛇行状に流れることになる。   In the separator 14c, the air flowing through the flow path of the narrow groove 141 and flowing down to the manifold 144C through the slit 143C reaches the manifold 144C of the separator 14c → the manifold 144E of the separator d → the manifold 114C of the separator e, and this manifold 144C. Then, after merging with the methanol flowing through the flow path of the narrow groove 141 of the separator 14e, it flows in the same manner further downstream. The same applies to the separators 14g and 14i. And this 2nd supply system of air is discharged | emitted from the upper side left manifold shown to X2 arrow line view of FIG. 7B. The second supply system of methanol and the second supply system of air flow in a meandering manner in the flow path of the narrow groove 141 along the Y direction shown in FIGS. 5A and 5B.

上述したとおり、図７Ａ及び図７Ｂに示す燃料電池スタック２の実施形態では、メタノールの第１供給系は、図７Ａの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの右辺上のマニホールドから供給され、正面同士を対向させた一方のセパレータの細溝を流れたのち、図７Ａの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの右辺下のマニホールドから排出される。また空気の第１供給系は、図７Ａの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの左辺上のマニホールドから供給され、正面同士を対向させた他方のセパレータの細溝を流れたのち、図７Ａの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの左辺下のマニホールドから排出される。この場合、図７Ａの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの左辺下のマニホールドと右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの左辺上のマニホールドは、メタノールの第１供給系に連通しているが、メタノールをセパレータ１４ｉから排出させるために閉塞されている。同様に、図７Ａの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの右辺下のマニホールドと右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの右辺上のマニホールドは空気の第１供給系に連通しているが、空気をセパレータ１４ｉから排出させるために閉塞されている。   As described above, in the embodiment of the fuel cell stack 2 shown in FIGS. 7A and 7B, the first supply system of methanol is supplied from the manifold on the right side of the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 7A. Then, after flowing through the narrow groove of one separator whose front faces are opposed to each other, it is discharged from the manifold under the right side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 7A. The first air supply system is supplied from the manifold on the left side of the separator 14a shown in the lower left diagram (X1 arrow view) of FIG. 7A, and flows through the narrow groove of the other separator with the front surfaces facing each other. It is discharged from the manifold below the left side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 7A. In this case, the manifold on the lower left side of the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 7A and the manifold on the left side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) serve as the first supply system for methanol. Although it is in communication, it is blocked to discharge methanol from the separator 14i. Similarly, the manifold on the lower right side of the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 7A and the manifold on the right side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) communicate with the first air supply system. However, it is blocked to discharge air from the separator 14i.

またメタノールの第２供給系は、図７Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの上辺左のマニホールドから供給され、背面同士を対向させた一方のセパレータの細溝を流れたのち、図７Ｂの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの下辺左のマニホールドから排出される。また空気の第２供給系は、図７Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの下辺左のマニホールドから供給され、背面同士を対向させた他方のセパレータの細溝を流れたのち、図７Ｂの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの上辺左のマニホールドから排出される。この場合、図７Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの下辺右のマニホールドと右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの上辺右のマニホールドは、メタノールの第２供給系に連通しているが、メタノールをセパレータ１４ｉから排出させるために閉塞されている、同様に、図７Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａの上辺右のマニホールドと右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉの下辺右のマニホールドは、空気の第２供給系に連通しているが、空気をセパレータ１４ｉから排出させるために閉塞されている。   In addition, the second supply system of methanol is supplied from the manifold on the left side of the upper side of the separator 14a shown in the lower left diagram (X1 arrow view) of FIG. 7B, and flows through the narrow groove of one separator with the back surfaces facing each other. It is discharged from the manifold on the left side of the lower side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 7B. The second air supply system is supplied from the lower left manifold of the separator 14a shown in the lower left diagram (X1 arrow view) of FIG. 7B, and flows through the narrow groove of the other separator with the back surfaces facing each other. It is discharged from the manifold on the left side of the upper side of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 7B. In this case, the lower right manifold of the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 7B and the upper right manifold of the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) serve as the second methanol supply system. Similarly, it is closed to discharge methanol from the separator 14i. Similarly, the upper right manifold and the lower right view (X2 arrow view) of the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 7B. The manifold on the lower right side of the separator 14i shown in the figure is in communication with the second air supply system, but is closed to discharge air from the separator 14i.

このようにエンドプレート２３，２３を構成する両端のセパレータ１４ａ，１４ｉのマニホールドを部分的に閉塞することで、メタノールの第１供給系、メタノールの第２供給系、空気の第１供給系、空気の第２供給系といった４つの互いに独立した経路の供給側と排出側の位置を設定することができる。図９Ａ及び図９Ｂは、こうした観点からの変形例であり、図７Ａ及び図７Ｂに示す実施形態に比べて、両端のセパレータ１４ａ，１４ｉのマニホールドの閉塞位置のみが相違し、その他の構成は同じである。   Thus, by partially closing the manifolds of the separators 14a and 14i at both ends constituting the end plates 23 and 23, the first supply system for methanol, the second supply system for methanol, the first supply system for air, the air The positions of the supply side and the discharge side of four mutually independent paths such as the second supply system can be set. FIG. 9A and FIG. 9B are modifications from such a viewpoint. Compared with the embodiment shown in FIG. 7A and FIG. 7B, only the closed positions of the manifolds of the separators 14a and 14i at both ends are different, and the other configurations are the same. It is.

図９Ａにメタノールの第１供給系及び空気の第１供給系を示し、図９Ｂにメタノールの第２供給系及び空気の第２供給系を示す。本例は、同図に示すように、左側のセパレータ１４ａ側からメタノールを供給及び排出し、右側のセパレータ１４ｉ側から空気を供給及び排出する構造とされている。そのために、図９Ａの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａにおいては、右辺上のマニホールドがメタノールの第１供給系の供給側、左辺下のマニホールドがメタノールの第１供給系の排出側とされ、空気の第１供給系に連通する右辺下及び左辺上のマニホールドはいずれも閉塞されている。一方、図９Ａの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉにおいては、右辺上のマニホールドが空気の第１供給系の供給側、左辺下のマニホールドが空気の第１供給系の排出側とされ、メタノールの第１供給系に連通する右辺上及び左辺下のマニホールドはいずれも閉塞されている。   9A shows a first supply system for methanol and a first supply system for air, and FIG. 9B shows a second supply system for methanol and a second supply system for air. In this example, as shown in the figure, methanol is supplied and discharged from the left separator 14a side, and air is supplied and discharged from the right separator 14i side. Therefore, in the separator 14a shown in the lower left diagram (X1 arrow view) of FIG. 9A, the manifold on the right side is the supply side of the first supply system of methanol, and the manifold on the lower left side is the discharge side of the first supply system of methanol. The manifolds on the lower right side and on the left side communicating with the first air supply system are closed. On the other hand, in the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 9A, the manifold on the right side is the supply side of the first supply system of air, and the manifold on the lower left side is the discharge side of the first supply system of air. The manifolds on the right side and the lower side communicating with the first methanol supply system are both closed.

同様の趣旨で、図９Ｂの左下図（Ｘ１矢視図）に示すセパレータ１４ａにおいては、上辺左のマニホールドがメタノールの第２供給系の供給側、下辺右のマニホールドがメタノールの第２供給系の排出側とされ、空気の第２供給系に連通する上辺右及び下辺左のマニホールドはいずれも閉塞されている。一方、図９Ｂの右下図（Ｘ２矢視図）に示すセパレータ１４ｉにおいては、下辺右のマニホールドが空気の第２供給系の供給側、上辺左のマニホールドが空気の第２供給系の排出側とされ、メタノールの第２供給系に連通する上辺右及び下辺左のマニホールドはいずれも閉塞されている。   For the same purpose, in the separator 14a shown in the lower left view (X1 arrow view) of FIG. 9B, the upper left manifold is the supply side of the methanol second supply system, and the lower right manifold is the methanol second supply system. The upper side right and lower side left manifolds that are on the discharge side and communicate with the second air supply system are both closed. On the other hand, in the separator 14i shown in the lower right view (X2 arrow view) of FIG. 9B, the lower right manifold is the supply side of the second air supply system, and the upper left manifold is the discharge side of the second air supply system. The upper right and lower left manifolds communicating with the second methanol supply system are both closed.

このように両端のセパレータ１４ａ，１４ｉのマニホールドの閉塞位置を変更することで、メタノールの第１供給系は、図９Ａの上図に示すように、セパレータ１４ａ側から供給され、正面同士を対向させた一方のセパレータの細溝を流れたのち、同じセパレータ１４ａから排出される。またメタノールの第２供給系も、図９Ｂの上図に示すように、セパレータ１４ａ側から供給され、背面同士を対向させた一方のセパレータの細溝を流れたのち、同じセパレータ１４ａから排出される。これに対して、空気の第１供給系は、図９Ａの上図に示すように、セパレータ１４ｉ側から供給され、正面同士を対向させた他方のセパレータの細溝を流れたのち、同じセパレータ１４ｉから排出される。また空気の第２供給系も、図９Ｂの上図に示すように、セパレータ１４ｉ側から供給され、背面同士を対向させた他方のセパレータの細溝を流れたのち、同じセパレータ１４ｉから排出される。   Thus, by changing the closed position of the manifolds of the separators 14a and 14i at both ends, the first supply system of methanol is supplied from the separator 14a side as shown in the upper diagram of FIG. After flowing through the narrow groove of the other separator, it is discharged from the same separator 14a. Further, as shown in the upper diagram of FIG. 9B, the second supply system of methanol is also supplied from the separator 14a side, flows through the narrow groove of one separator whose back surfaces are opposed to each other, and is then discharged from the same separator 14a. . On the other hand, as shown in the upper diagram of FIG. 9A, the first supply system of air is supplied from the separator 14i side, flows through the narrow groove of the other separator facing the front, and then the same separator 14i. Discharged from. Further, as shown in the upper diagram of FIG. 9B, the second air supply system is also supplied from the separator 14i side, flows through the narrow groove of the other separator with the back surfaces facing each other, and is then discharged from the same separator 14i. .

以上のとおり、本例の燃料電池スタック２は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、一つのセパレータ１４、一つの膜電極接合体１１及び二つのガスケット１８からなる電池サブアッセンブリ２１を予め組み立てるので、一つのセパレータ１４の両面それぞれのガスケット用溝１４６（第１嵌合部）に、二つのガスケット１８，１８の基部（第２嵌合部）をそれぞれ嵌合して仮固定又は本固定する場合に、セパレータ１４を適宜引っ繰り返してガスケット用溝１４６が視認できる姿勢にしながら、相対的に柔軟性のあるガスケット１８を把持し、相対的に剛性のあるセパレータ１４に対して嵌合作業を行うことができる。これにより、セパレータ１４のガスケット用溝１４６とガスケット１８の基部との嵌合状態が確実となり、ガスケット１８によるシール信頼性が向上する。そして、こうして予め作製した複数の電池サブアッセンブリ２１を図２Ｄに示すように積層することで、簡便に燃料電池スタック２を製造することができる。   As described above, in the fuel cell stack 2 of this example, as shown in FIGS. 2A to 2C, the battery subassembly 21 including one separator 14, one membrane electrode assembly 11, and two gaskets 18 is assembled in advance. When the base portions (second fitting portions) of the two gaskets 18 and 18 are respectively fitted to the gasket grooves 146 (first fitting portions) on both surfaces of one separator 14 and temporarily fixed or permanently fixed In addition, the relatively flexible gasket 18 is gripped and the fitting operation is performed on the relatively rigid separator 14 while the separator 14 is appropriately repeated to make the gasket groove 146 visible. Can do. Thereby, the fitting state between the gasket groove 146 of the separator 14 and the base portion of the gasket 18 is ensured, and the sealing reliability by the gasket 18 is improved. Then, by stacking the plurality of battery subassemblies 21 prepared in advance as shown in FIG. 2D, the fuel cell stack 2 can be easily manufactured.

なお、上述した図４〜図９Ｂに示す実施形態は、本発明に係る燃料電池スタックの製造方法の単なる一例であるため、当該実施形態の具体的構成に何ら限定されることはない。   The above-described embodiment shown in FIGS. 4 to 9B is merely an example of the method for manufacturing the fuel cell stack according to the present invention, and is not limited to the specific configuration of the embodiment.

１…燃料電池（単電池）
１１…膜電極接合体
１１０…発電部
１１１…高分子電解質膜
１１２…アノード触媒層（燃料極）
１１３…カソード触媒層（空気極）
１１４…アノードガス拡散層
１１５…カソードガス拡散層
１１６Ａ，１１６Ｂ…補強層
１１６Ｃ…開口部
１１７Ａ〜１１７Ｈ…開口部
１２…アノード集電体
１３…カソード集電体
１４…アノードセパレータ
１４１…細溝
１４２…反応領域
１４３Ａ，１４３Ｂ…スリット
１４４Ａ〜１４４Ｈ…マニホールド
１４５Ａ，１４５Ｂ…連通部
１４６Ａ〜１４６Ｈ，１４６Ｚ…ガスケット用溝（第１嵌合部）
１５…カソードセパレータ
１６…アノード流路
１７…カソード流路
１８，１９…ガスケット
１８１Ｃ，１８１Ｄ…大径環状部
１８１Ｇ，１８１Ｈ…小径環状部
１８１Ｚ…中央環状部
２…燃料電池スタック
２１…電池サブアッセンブリ
２２…固定ボルト
２３…エンドプレート 1. Fuel cell (single cell)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Membrane electrode assembly 110 ... Power generation part 111 ... Polymer electrolyte membrane 112 ... Anode catalyst layer (fuel electrode)
113 ... Cathode catalyst layer (air electrode)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 114 ... Anode gas diffusion layer 115 ... Cathode gas diffusion layer 116A, 116B ... Reinforcement layer 116C ... Opening part 117A-117H ... Opening part 12 ... Anode collector 13 ... Cathode collector 14 ... Anode separator 141 ... Narrow groove 142 ... Reaction region 143A, 143B ... Slit 144A to 144H ... Manifold 145A, 145B ... Communication part 146A to 146H, 146Z ... Groove for gasket (first fitting part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Cathode separator 16 ... Anode channel 17 ... Cathode channel 18, 19 ... Gasket 181C, 181D ... Large diameter annular part 181G, 181H ... Small diameter annular part 181Z ... Central annular part 2 ... Fuel cell stack 21 ... Battery subassembly 22 ... Fixing bolt 23 ... End plate

Claims (12)

外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリを複数積層する燃料電池スタックの製造方法において、
前記一方の面と前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成された複数の前記セパレータと、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有する複数の前記第１のガスケットと、前記第２嵌合部を有する複数の前記第２のガスケットと、複数の前記膜電極接合体とを準備し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面を前記第１のガスケットが前記補強層に圧接されるように接着により仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定することを、複数回行うことにより、複数の前記電池サブアッセンブリを作製し、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリを、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の前記他方の面と前記セパレータの前記他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接されるように、積層する燃料電池スタックの製造方法。 The membrane electrode assembly provided with a reinforcing layer on the outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and the reinforcement provided on one surface of the separator facing the membrane electrode assembly In a method of manufacturing a fuel cell stack, in which a plurality of battery subassemblies each including at least a first gasket pressed against a layer and a second gasket provided on the other surface of the separator are stacked.
The plurality of first separators having a plurality of separators each having a first fitting portion formed on each of the one surface and the other surface, and a second fitting portion that fits into the first fitting portion. A plurality of second gaskets having the second fitting portion, and a plurality of the membrane electrode assemblies,
The second fitting portion of the first gasket is fitted to the first fitting portion of the one surface of the separator to temporarily fix or permanently fix the membrane electrode to the one surface of the separator. The one surface of the joined body is temporarily fixed or permanently fixed by adhesion so that the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the second surface is connected to the first fitting portion on the other surface of the separator. A plurality of the battery subassemblies are produced by fitting the second fitting portion of the gasket and temporarily fixing or permanently fixing the gasket a plurality of times.
At least a plurality of the battery subassemblies, wherein the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator are non-adheringly stacked between the battery subassemblies; A method of manufacturing a fuel cell stack that is laminated so that is pressed against the reinforcing layer. 請求項１に記載の燃料電池スタックの製造方法において、
前記第１嵌合部は、前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに前記セパレータの厚さ方向に凹むように形成された凹部である燃料電池スタックの製造方法。 In the manufacturing method of the fuel cell stack according to claim 1,
The manufacturing method of a fuel cell stack, wherein the first fitting portion is a recess formed in each of the one surface of the separator and the other surface of the separator so as to be recessed in the thickness direction of the separator. 外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリを複数備え、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層され、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面が、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接された状態で接着により仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されている燃料電池スタック。 The membrane electrode assembly provided with a reinforcing layer on the outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and the reinforcement provided on one surface of the separator facing the membrane electrode assembly A plurality of battery subassemblies comprising at least a first gasket pressed against the layer and a second gasket provided on the other surface of the separator;
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, Laminated in pressure contact with the reinforcing layer,
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The one surface of the membrane electrode assembly is temporarily fixed or permanently fixed to the one surface of the separator by bonding in a state where the first gasket is pressed against the reinforcing layer,
A fuel cell stack in which the second fitting portion of the second gasket is fitted and temporarily fixed or permanently fixed to the first fitting portion on the other surface of the separator. 請求項３に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１嵌合部は、前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに前記セパレータの厚さ方向に凹むように形成された凹部である燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 3,
The first fitting portion is a fuel cell stack that is a recess formed in each of the one surface of the separator and the other surface of the separator so as to be recessed in the thickness direction of the separator. 請求項４に記載の燃料電池スタックにおいて、
前記第１のガスケット又は前記第２のガスケットの少なくとも一部は、前記第２嵌合部としての基部と、前記基部から突出して前記補強層に圧接される２つの突起とからなる断面形状を備える燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 4, wherein
At least a part of the first gasket or the second gasket has a cross-sectional shape including a base portion as the second fitting portion and two protrusions that protrude from the base portion and are pressed against the reinforcing layer. Fuel cell stack. 外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリの製造方法であって、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる電池サブアッセンブリの製造方法であり、
前記一方の面と前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成された前記セパレータと、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有する前記第１のガスケットと、前記第２嵌合部を有する前記第２のガスケットと、前記膜電極接合体とを準備し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面を前記第１のガスケットが前記補強層に圧接されるように接着により仮固定又は本固定し、前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部を嵌合して仮固定又は本固定する電池サブアッセンブリの製造方法。 The membrane electrode assembly provided with a reinforcing layer on the outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and the reinforcement provided on one surface of the separator facing the membrane electrode assembly a first gasket and method of the second battery subassembly and gasket Ru comprising at least provided on the other surface of the separator which is pressed against the layer,
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, A method for manufacturing a battery subassembly provided in a fuel cell stack that is stacked in pressure contact with a reinforcing layer ,
The separator having a first fitting portion formed on each of the one surface and the other surface; the first gasket having a second fitting portion that fits into the first fitting portion; Preparing the second gasket having the second fitting portion and the membrane electrode assembly;
The second fitting portion of the first gasket is fitted to the first fitting portion of the one surface of the separator to temporarily fix or permanently fix the membrane electrode to the one surface of the separator. The one surface of the joined body is temporarily fixed or permanently fixed by adhesion so that the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the second surface is connected to the first fitting portion on the other surface of the separator. A battery subassembly manufacturing method in which the second fitting portion of the gasket is temporarily fixed or permanently fixed. 請求項６に記載の電池サブアッセンブリの製造方法において、
前記第１嵌合部は、前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに前記セパレータの厚さ方向に凹むように形成された凹部である電池サブアッセンブリの製造方法。 The method of manufacturing a battery subassembly according to claim 6,
The manufacturing method of a battery subassembly, wherein the first fitting portion is a recess formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator so as to be recessed in the thickness direction of the separator. 外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体と、前記膜電極接合体の一方の面と重ね合わされたセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接された第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備える電池サブアッセンブリであって、
少なくとも、複数の前記電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる電池サブアッセンブリであり、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記一方の面に前記膜電極接合体の前記一方の面が、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接された状態で接着により仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されている電池サブアッセンブリ。 The membrane electrode assembly provided with a reinforcing layer on the outer edge, a separator superimposed on one surface of the membrane electrode assembly, and the reinforcement provided on one surface of the separator facing the membrane electrode assembly a first gasket and, at least with Ru battery subassembly and a second gasket provided on the other surface of the separator which is pressed against the layer,
At least a plurality of the battery subassemblies are overlapped with each other between the battery subassemblies in a non-adhesive manner with the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator, A battery sub-assembly provided in a fuel cell stack stacked in pressure contact with a reinforcing layer ;
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The one surface of the membrane electrode assembly is temporarily fixed or permanently fixed to the one surface of the separator by bonding in a state where the first gasket is pressed against the reinforcing layer,
A battery subassembly in which the second fitting portion of the second gasket is fitted and temporarily fixed to the first fitting portion on the other surface of the separator. 請求項８に記載の電池サブアッセンブリにおいて、
前記第１嵌合部は、前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに前記セパレータの厚さ方向に凹むように形成された凹部である電池サブアッセンブリ。 The battery subassembly according to claim 8, wherein
The first fitting portion is a battery subassembly that is a recess formed in each of the one surface of the separator and the other surface of the separator so as to be recessed in the thickness direction of the separator. 請求項９に記載の電池サブアッセンブリにおいて、
前記第１のガスケット又は前記第２のガスケットの少なくとも一部は、前記第２嵌合部としての基部と、前記基部から突出して前記補強層に圧接される２つの突起とからなる断面形状を備える電池サブアッセンブリ。 The battery subassembly according to claim 9, wherein
At least a part of the first gasket or the second gasket has a cross-sectional shape including a base portion as the second fitting portion and two protrusions that protrude from the base portion and are pressed against the reinforcing layer. Battery subassembly. 外縁部に補強層が設けられた膜電極接合体の一方の面と重ね合わされるセパレータと、前記膜電極接合体と対向する前記セパレータの一方の面に設けられ前記補強層に圧接される第１のガスケットと、前記セパレータの他方の面に設けられた第２のガスケットとを少なくとも備えるセパレータであって、
少なくとも、前記膜電極接合体及び前記セパレータからなる複数の電池サブアッセンブリが、前記電池サブアッセンブリの相互間で、前記膜電極接合体の他方の面と前記セパレータの他方の面とが非接着で重ね合わされ、前記第２のガスケットが前記補強層に圧接された状態で積層された燃料電池スタックに備えられる、ガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータであり、
前記セパレータの前記一方の面と前記セパレータの前記他方の面とのそれぞれに第１嵌合部が形成され、
前記第１のガスケットと前記第２のガスケットとは、前記第１嵌合部に嵌合する第２嵌合部を有し、
前記セパレータの前記一方の面の前記第１嵌合部に前記第１のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定され、
前記セパレータの前記他方の面の前記第１嵌合部に前記第２のガスケットの前記第２嵌合部が嵌合して仮固定又は本固定されており、
前記セパレータの前記一方の面が、前記膜電極接合体の前記一方の面に、接着により仮固定又は本固定される状態では、前記第１のガスケットが前記補強層に圧接される、ガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータ。 A separator that is superimposed on one surface of a membrane electrode assembly having a reinforcing layer provided on the outer edge, and a first electrode that is provided on one surface of the separator that faces the membrane electrode assembly and is in pressure contact with the reinforcing layer. and the gasket, a second at least comprising Ru separator and a gasket provided on the other surface of said separator,
At least a plurality of battery subassemblies comprising the membrane electrode assembly and the separator are overlapped with each other between the battery subassemblies so that the other surface of the membrane electrode assembly and the other surface of the separator are not bonded. The separator is provided with a fuel cell stack laminated in a state where the second gasket is pressed against the reinforcing layer, and the gasket is temporarily fixed or permanently fixed.
A first fitting portion is formed on each of the one surface of the separator and the other surface of the separator,
The first gasket and the second gasket have a second fitting portion that fits into the first fitting portion,
The first fitting portion on the one surface of the separator is fitted to the second fitting portion of the first gasket to be temporarily fixed or permanently fixed,
The second fitting portion of the second gasket is fitted to the first fitting portion of the other surface of the separator and temporarily fixed or permanently fixed;
In a state where the one surface of the separator is temporarily fixed or permanently fixed to the one surface of the membrane electrode assembly by adhesion, the first gasket is pressed against the reinforcing layer, and the gasket is temporarily Fixed or permanently fixed separator. 請求項１１に記載のガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータにおいて、
前記第１のガスケット又は前記第２のガスケットの少なくとも一部は、前記第２嵌合部としての基部と、前記セパレータの前記一方の面が、前記膜電極接合体の前記一方の面に、接着により仮固定又は本固定される状態では、前記基部から突出して前記補強層に圧接される２つの突起とからなる断面形状を備える、ガスケットが仮固定又は本固定されたセパレータ。 In the separator in which the gasket according to claim 11 is temporarily fixed or permanently fixed,
At least a part of the first gasket or the second gasket is bonded to a base portion as the second fitting portion and the one surface of the separator to the one surface of the membrane electrode assembly. In a state where the gasket is temporarily fixed or permanently fixed, the separator is provided with a gasket that is temporarily fixed or permanently fixed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018079143A1 (en) 2016-10-27 2018-05-03 Nok株式会社 Gasket and method for manufacturing same
WO2019155997A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-15 株式会社大阪ソーダ Electrode chamber frame and electrolysis tank
JP7452462B2 (en) * 2021-02-18 2024-03-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack manufacturing method and manufacturing device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3489181B2 (en) * 1994-03-10 2004-01-19 トヨタ自動車株式会社 Unit cell of fuel cell and method of manufacturing the same
JPH07312223A (en) * 1994-05-17 1995-11-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Fuel cell
JP3505010B2 (en) * 1995-07-07 2004-03-08 本田技研工業株式会社 Fuel cell and its fastening method
JP3678024B2 (en) * 1998-10-28 2005-08-03 Ｎｏｋ株式会社 Carbon material for fuel cells
JP3952139B2 (en) * 2001-11-22 2007-08-01 Ｎｏｋ株式会社 Fuel cell
JP4109570B2 (en) * 2003-05-08 2008-07-02 本田技研工業株式会社 Fuel cell
JP2005174862A (en) * 2003-12-15 2005-06-30 Ntn Corp Fuel battery gasket
JP5286702B2 (en) * 2007-06-27 2013-09-11 日産自動車株式会社 Fuel cell and manufacturing method thereof
US20090181284A1 (en) * 2008-01-13 2009-07-16 Yuan Ze University Sealing structure for a bipolar plate of a fuel cell
JP5097159B2 (en) * 2009-04-01 2012-12-12 東海ゴム工業株式会社 Manufacturing method of fuel cell module and manufacturing method of fuel cell
JP2010282940A (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Toyota Motor Corp Fuel cell

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021044940A1 (en) 2019-09-06 2021-03-11 東洋紡フイルムソリューション株式会社 Layered product for fuel batteries
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