JP7115451B2 - 燃料電池単位セル - Google Patents

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Description

本開示は、燃料電池単位セルに関する。
近年、アノードガス、例えば水素と、カソードガス、例えば酸素とを化学反応させることによって発電を行う、燃料電池が知られている。
このような燃料電池の構成要素である燃料電池単位セルとしては、電解質膜及び電解質膜の両面に配置されている電極触媒層を有している膜電極接合体と、膜電極接合体の両面にガス拡散層、及びセパレーターが配置された構成を有しているものが知られている。
特許文献１は、燃料電池単位セルに関して、膜電極接合体の外周において、樹脂製枠部材が設けられており、かつ樹脂製枠部材の一部がガス拡散層に含侵して、膜電極接合体と樹脂製枠部材とが固定された構造を開示している。
また、特許文献２は、燃料電池単位セルに関して、膜電極接合体と支持フレームとを接着層で固定した構造を開示している。
特許第５６８１７９２号公報 特開２０１６－１６２６４９号公報
本開示者は、特許文献１及び２に開示される燃料電池単位セルを製造する際、互いに積層して燃料電池積層体を製造する際、及び燃料電池積層体を使用する際、すなわち発電する際等に、燃料電池単位セルの内部構造、例えば膜電極接合体、及びガス拡散層等の断裂及び／又は破損が生じることによって、燃料電池単位セルが劣化する場合があるとの知見を得た。
より具体的には、以下のような問題を挙げることができる。
特許文献１及び２は、支持フレームと膜電極接合体とが接着層で接着されている構造を有している燃料電池単位セルを開示している。
燃料電池単位セルがこのような構造を有する場合、燃料電池単位セルを製造する際、及び燃料電池単位セルを積層して燃料電池積層体を製造する際に、燃料電池単位セルの面内方向において、膜電極接合体と支持フレームとに、互いに離れる方向又は接近する方向の応力が加わることがある。
また、燃料電池単位セルを使用すると、発熱によって燃料電池単位セル内の部材の温度が変化する。そして、支持フレームとガス拡散層との熱膨張率が異なる場合、例えば支持フレームに樹脂シートを用い、かつガス拡散層にカーボン繊維不織布等を用いた場合、燃料電池単位セルを使用すると、発熱によって支持フレームのガス拡散層側の端部と、ガス拡散層に固定されている膜電極接合体との相対的な位置関係が変化することがある。これにより、燃料電池単位セルの面内方向において、膜電極接合体と支持フレームとに、互いに離れる方向又は接近する方向の応力が加わることがある。
これにより、強度が比較的に弱い膜電極接合体が燃料電池単位セルの面内方向のうち端部方向、すなわち燃料電池単位セルの端部方向に引き延ばされることによって破断し、又は燃料電池単位セルの面内方向のうち中心方向、すなわち燃料電池単位セルの中心方向に押し付けられることにより皺が生じる等の虞がある。
また、特許文献２に開示されるような、支持フレームとガス拡散層との間に隙間がある構成を採用した場合、燃料電池単位セルを使用した際に、当該隙間の部分、すなわち膜電極接合体が露出している部分において、カソード側及びアノード側のガスの圧力差によって、燃料電池単位セルの当該部分が厚さ方向に変形し、破断する虞がある。
更に、セパレーターとガス拡散層とが固定されていないため、例えば燃料電池単位セルの外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セルが面内方向に撓んだ場合に、セパレーターとガス拡散層との間にズレが生じ、ガス拡散層がセパレーターに対して相対的に面内方向のうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セルの端部方向又は中心方向に動くことで、相対的に強度が低い膜電極接合体が破断する虞がある。
したがって、燃料電池単位セルの更なる耐久性の向上が求められている。
本開示は、機械的な耐久性が高い燃料電池単位セルを提供することを目的とする。
本開示者は、以下の手段により上記課題を達成することができることを見出した：
《態様１》
（Ｉ）下記を有している電極積層体：
（ａ）電解質層の両側面上に電極触媒層がそれぞれ積層されている、膜電極接合体、
（ｂ）前記膜電極接合体の第１の面に、前記膜電極接合体の外周縁部分が残るようにして積層されている、第１のガス拡散層、及び
（ｃ）前記膜電極接合体の第２の面に積層されている、第２のガス拡散層、
（ＩＩ）前記第１のガス拡散層の外周に配置されている、支持フレーム、
（ＩＩＩ）前記電極積層体の前記第１のガス拡散層側に積層されており、前記支持フレームに固定されており、かつ前記第１のガス拡散層に当接している、第１のセパレーター、並びに
（ＩＶ）前記電極積層体の前記第２のガス拡散層側に積層されており、前記支持フレームに固定されており、かつ前記第２のガス拡散層に当接している、第２のセパレーター、
を有している、燃料電池単位セルであって、
前記燃料電池単位セルの第１の部分において、
接着層を有しており、それによって、
前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間、及び／又は前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、
燃料電池単位セル。
《態様２》
前記第１の部分において、前記接着層の一部分は、前記第１のガス拡散層の外周縁部分に含浸している、態様１に記載の燃料電池単位セル。
《態様３》
前記第１の部分において、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間における前記接着層の厚さは、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上である、態様１又は２に記載の燃料電池単位セル。
《態様４》
前記第１の部分において、前記接着層は、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、それらを互いに接着している、態様１～３のいずれか一つに記載の燃料電池単位セル。
《態様５》
前記第１の部分において、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、態様１～４のいずれか一つに記載の燃料電池単位セル。
《態様６》
前記燃料電池単位セルの第２の部分において、
前記第１のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、
前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ
前記カバープレートと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
前記接着層が、前記第１のセパレーターの前記反応ガス流路から隔離されている、
態様５に記載の燃料電池単位セル。
《態様７》
前記第２の部分において、更に、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、態様６に記載の燃料電池単位セル。
《態様８》
前記燃料電池単位セルの第３の部分において、
前記燃料電池単位セルは、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間に、前記支持フレームを横断するようにして前記燃料電池単位セルの外部と前記反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、
前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、前記カバープレートが延在しており、かつ
前記カバープレートと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
前記接着層が、前記連通流路から隔離されている、
態様６又は７に記載の燃料電池単位セル。
《態様９》
前記第１の部分において、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、態様１～４のいずれか一つに記載の燃料電池単位セル。
《態様１０》
前記燃料電池単位セルの第２の部分において、
前記第２のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、
前記第２のセパレーターと前記第２のガス拡散層との間から、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ
前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
前記接着層が、前記第２のセパレーターの前記反応ガス流路から隔離されている、
態様９に記載の燃料電池単位セル。
《態様１１》
前記第２の部分において、更に、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、態様１０に記載の燃料電池単位セル。
《態様１２》
前記燃料電池単位セルの第３の部分において、
前記燃料電池単位セルは、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間に、前記支持フレームを横断するようにして前記燃料電池単位セルの外部と前記反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、
前記第２のセパレーターと前記第２のガス拡散層との間から、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、前記カバープレートが延在しており、かつ
前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
前記接着層が、前記連通流路から隔離されている、
態様１０又は１１に記載の燃料電池単位セル。
本開示によれば、機械的な耐久性が高い燃料電池単位セルを提供することができる。
図１は、燃料電池単位セル１００を、第１のセパレーター３０側から見た模式図である。 図２Ａは、本開示の第１の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ａの、図１のＩ－Ｉ’断面と同様の断面に沿った断面図である。 図２Ｂは、本開示の第２の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｂの、図１のＩ－Ｉ’断面と同様の断面Ｉ－Ｉ’断面に沿った断面図である。 図３Ａは、本開示の第３の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｃの、図１のＩ－Ｉ’断面と同様の断面Ｉ－Ｉ’断面に沿った断面図である。 図３Ｂは、本開示の第４の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｄの、図１のＩ－Ｉ’断面と同様の断面Ｉ－Ｉ’断面に沿った断面図である。 図４は、本開示の実施形態とは異なる燃料電池単位セル１００’の、図１のＩ－Ｉ’断面と同様の断面に沿った断面図である。 図５は、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅを、第１のセパレーター３０側から見た模式図である。 図６は、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅの、ＩＩ－ＩＩ’断面に沿った断面図である。 図７は、本開示の第６の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｆの、図５のＩＩ－ＩＩ’断面と同様の断面に沿った断面図である。 図８は、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅの、図５のＩＩＩ－ＩＩＩ’断面と同様の断面に沿った断面図である。 図９は、本開示の第６の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｆの、図５のＩＩＩ－ＩＩＩ’断面と同様の断面に沿った断面図である。
以下、本開示の実施の形態について詳述する。なお、本開示は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、開示の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
本開示の燃料電池単位セルは、
（Ｉ）下記を有している電極積層体：
（ａ）電解質層の両側面上に電極触媒層がそれぞれ積層されている、膜電極接合体、
（ｂ）膜電極接合体の第１の面に、膜電極接合体の外周縁部分が残るようにして積層されている、第１のガス拡散層、及び
（ｃ）膜電極接合体の第２の面に積層されている、第２のガス拡散層、
（ＩＩ）第１のガス拡散層の外周に配置されている、支持フレーム、
（ＩＩＩ）電極積層体の第１のガス拡散層側に積層されており、支持フレームに固定されており、かつ第１のガス拡散層に当接している、第１のセパレーター、並びに
（ＩＶ）電極積層体の第２のガス拡散層側に積層されており、支持フレームに固定されており、かつ第２のガス拡散層に当接している、第２のセパレーター、
を有している。
また、本開示の燃料電池単位セルは、第１の部分において、接着層を有しており、それによって、第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ第１のセパレーターと支持フレームとの間、及び／又は第２のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着している。
《第１の部分》
本開示の燃料電池単位セルは、第１の部分において、接着層を有しており、それによって、第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ第１のセパレーターと支持フレームとの間、及び／又は第２のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着している。
原理によって限定されるものではないが、本開示の燃料電池単位セルが、高い機械的な耐久性を有する原理は、以下のとおりである。
本開示の燃料電池単位セルは、第１の部分において上記のような構成を有しているため、支持フレーム、膜電極接合体、第１のガス拡散層、及び第１のセパレーターが一つの接着層によって互いに固定されている。
そのため、燃料電池単位セルを製造する際、燃料電池単位セルを積層して燃料電池積層体を製造する際に、燃料電池単位セルの面内方向において、膜電極接合体と支持フレームとに、互いに離れる方向又は接近する方向の応力が加えられた場合においても、支持フレームと膜電極接合体との相対的な位置関係の変化が抑制される。
また、支持フレームのガス拡散層側の端部が接着層によって第１のセパレーターに固定されているため、燃料電池を使用した際、すなわち発電した際において、温度変化によって支持フレームが膨張収縮した場合にも、同様に支持フレームと膜電極接合体との相対的な位置関係の変化が抑制される。
また、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分、すなわち膜電極接合体のうち、支持フレームと第１のガス拡散層との間の隙間において露出している部分に接着層が接着している。これにより、当該部分が接着層により補強され、カソード側及びアノード側のガスの圧力差による膜電極接合体の変形が抑制される。
更に、第１のセパレーター、第１のガス拡散層、及び支持フレームが接着層によって互いに接着されているため、例えば燃料電池単位セルの外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セルが面内方向のうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セルの端部方向又は中心方向に撓んだ場合においても、これらの相対的な位置関係の変化が抑制される。これにより、膜電極接合体に加わる面内方向の応力が低減され、膜電極接合体の破断が抑制される。
したがって、本開示の燃料電池単位セルは、高い機械的な耐久性を有する。
本開示の実施形態に従う燃料電池単位セル、及び本開示の実施形態とは異なる燃料電池単位セルを例に、原理をより具体的に説明する。
図１は、燃料電池単位セル１００を、第１のセパレーター３０側から見た模式図である。なお、図１において、Ｌは燃料電池単位セルの長手方向を、Ｗは燃料電池単位セルの幅方向を意味している。
図１に示すように、燃料電池単位セル１００は、第１のセパレーター３０側に、第１のガス連通口１０ａ及び１０ｆ、冷却水連通口１０ｂ及び１０ｅ、並びに第２のガス連通口１０ｃ及び１０ｄを有している。
図２Ａは、本開示の第１の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ａの、Ｉ－Ｉ’断面に沿った断面図である。なお、図２において、Ｌは燃料電池単位セルの長手方向を、Ｔは燃料電池単位セルの厚さ方向、すなわち積層方向を意味している。
図２Ａに示すように、本開示の第１の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ａは、（Ｉ）電極積層体２０を有している。この電極積層体２０は、（ａ）電解質層２１ｐの両側面上に電極触媒層２１ｑ及び２１ｒが積層されている、膜電極接合体２１、（ｂ）膜電極接合体２１の第１の面に、膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａが残るようにして積層されている、第１のガス拡散層２２、及び（ｃ）膜電極接合体２１の第２の面に積層されている、第２のガス拡散層２３を有している。
また、本開示の第１の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ａは、（ＩＩ）第１のガス拡散層２２の外周に配置されている、支持フレーム５０、（ＩＩＩ）電極積層体２０の第１のガス拡散層２２側に積層されており、支持フレーム５０に固定されており、かつ第１のガス拡散層２２に当接している、第１のセパレーター３０、並びに（ＩＶ）電極積層体２０の第２のガス拡散層２３側に積層されており、支持フレーム５０に固定されており、かつ第２のガス拡散層２３に当接している、第２のセパレーター４０を有している。
また、第１のセパレーター３０及び第２のセパレーター４０は、それぞれ反応ガス流路３１及び４１を有している。
なお、図２Ａにおいて、支持フレーム５０は、第１のガス拡散層２２の外周かつ電極積層体２０の外周に配置されているが、支持フレーム５０は、第１のガス拡散層２２の外周に配置されていればよく、例えば図２Ｂに示す本開示の第２の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｂのように、燃料電池単位セル１００ｂの厚さ方向Ｔに関して膜電極接合体２１と重なるようにして配置されていてもよい。
そして、燃料電池単位セル１００ａは、第１の部分において、接着層６０を有しており、それによって、第１のセパレーター３０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着しており、かつ第１のセパレーター３０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着している。また、本開示の燃料電池単位セルの必須の構成ではないが、支持フレーム５０は、別個の接着層７０によって、第１のセパレーター３０及び第２のセパレーター４０に接着されている。
これにより、燃料電池単位セル１００ａの面内方向、例えば幅方向Ｗにおいて、膜電極接合体２１と支持フレーム５０とに、互いに離れる方向又は接近する方向の応力が加えられた場合においても、支持フレーム５０と膜電極接合体２１との相対的な位置関係の変化が抑制される。
また、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着層６０が接着しているため、当該部分が接着層６０により補強され、カソード側及びアノード側のガスの圧力差による膜電極接合体２１の変形が抑制される。
更に、第１のセパレーター３０、第１のガス拡散層２２、及び支持フレーム５０が接着層６０によって互いに接着されているため、例えば燃料電池単位セル１００ａの外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セル１００ａが面内方向、例えば幅方向Ｗのうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セル１００ａの端部方向又は中心方向に撓んだ場合においても、これらの相対的な位置関係の変化が抑制される。これにより、膜電極接合体２１に加わる面内方向の応力が抑制され、膜電極接合体２１の破断が抑制される。
なお、図３Ａに示す本開示の第３の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｃ、及び３Ｂに示すに示す本開示の第４の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｄのように、接着層６０は、第２のセパレーター４０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着していてもよい。
このような構成の場合、接着層６０によって、第１のセパレーター３０、第１のガス拡散層２２、支持フレーム５０、及び第２のセパレーター４０が互いに接着されるため、燃料電池単位セルの機械的強度がさらに向上する。
これに対して、例えば図４に示すような、本開示の実施形態とは異なる燃料電池単位セル１００’では、支持フレーム５０と膜電極接合体２１とは接着層６０によって接着されているが、第１のセパレーター３０及び第１のガス拡散層２２が支持フレーム５０と接着されていない。
そのため、燃料電池単位セル１００’の面内方向、例えば幅方向Ｗにおいて、膜電極接合体２１と支持フレーム５０とに、互いに離れる方向又は接近する方向の応力が加えられた場合に、支持フレーム５０と膜電極接合体２１との相対的な位置関係が変化しやすく、膜電極接合体２１が破断しやすい。
また、支持フレーム５０の第１のガス拡散層２２側の端部が第１のセパレーターに接着されていないため、燃料電池単位セル１００’の使用時における発熱によって支持フレームのガス拡散層側の端部と、ガス拡散層に固定されている膜電極接合体との相対的な位置関係が変化しやすく、膜電極接合体２１が破断しやすい。
また、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着層６０が接着していない部分を有するため、燃料電池単位セルの使用時におけるカソード側及びアノード側のガスの圧力差によって膜電極接合体２１が変形しやすい。
更に、第１のセパレーター３０、第１のガス拡散層２２、及び支持フレーム５０が接着層６０によって互いに接着されていないため、例えば燃料電池単位セル１００’の外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セル１００’が面内方向、例えば幅方向Ｗのうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セル１００’の端部方向又は中心方向に撓んだ場合に、これらの相対的な位置関係が変化し、特に強度が低い膜電極接合体２１が破断しやすい。
第１の部分において、接着層の一部分は、第１のガス拡散層の外周縁部分に含浸しているのが好ましい。これにより、接着層による第１のガス拡散層の外周縁部分の接着がより強固になり、本開示の燃料電池単位セルの機械的強度がさらに向上する。
また、第１の部分において、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上であるのが好ましい。これにより、膜電極接合体の外周縁部分がより補強され、燃料電池単位セルの使用時におけるカソード側及びアノード側のガスの圧力差による膜電極接合体の変形が更に抑制される。
第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上であってよく、さらに好ましくは１００％、すなわち接着層が、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、それらを互いに接着しているのが好ましい。
《第２の部分》
本開示の燃料電池単位セルは、第１の部分において、第１のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着している場合には、第２の部分において、第１のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、第１のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつカバープレートと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつカバープレートと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層が、第１のセパレーターの反応ガス流路から隔離されていることができる。
ここで、反応ガス流路は、燃料電池単位セルの外部から供給された反応ガスを、燃料電池単位セルのガス拡散層に供給し、又は電池反応において消費されなかった反応ガスを、燃料電池単位セルの外部に排出するために用いられる流路である。なお、反応ガスとしては、アノードガス、例えば水素ガス、又はカソードガス、例えば酸素ガスを挙げることができる。
本開示の燃料電池単位セルが、第２の部分において、上記の構成を有している場合、カバープレートが第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、第１のセパレーターと支持フレームとの間にわたって延在していることにより、接着層が第１のセパレーターの反応ガス流路から隔離されるため、接着層を形成する際に、接着層が反応ガス流路に入り込んで反応ガス流路を閉塞することを抑制すると共に、上記の第１の部分におけるのと同様の高い機械的強度を実現することができる。
本開示の燃料電池単位セルにおいて、第２の部分の位置は、特に限定されないが、例えば、図５のＩＩ－ＩＩ’断面がある位置のように、第１のガス連通口１０ａ及び１０ｆ、冷却水連通口１０ｂ及び１０ｅ、並びに第２のガス連通口１０ｃ及び１０ｄに隣接する領域に配置されていることができる。
第２の部分は、具体的には、図６に示すような構成を有していることができる。
図６は、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅの、ＩＩ－ＩＩ’断面に沿った断面図である。
図６に示すように、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅは、第２の部分において、第１のセパレーター３０が、反応ガス流路３１を有しており、第１のセパレーター３０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間から、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間を通って、第１のセパレーター３０と支持フレーム５０との間にわたって、カバープレート８０が延在しており、かつカバープレート８０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着しており、かつカバープレート８０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層６０が、第１のセパレーター３０の反応ガス流路３１から隔離されている。
なお、反応ガス流路３１において、反応ガスは、図５における長手方向Ｌに流れ、したがって、図６において紙面に対して垂直な方向に流れる。
本開示の燃料電池単位セルは、第２の部分において、更に、第１のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しているのが好ましい。
これにより、カバープレートと第１のセパレーターとが接着層を介して接着されることにより、例えば燃料電池単位セルの外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セルが面内方向のうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セルの端部方向又は中心方向に撓んだ場合においても、カバープレートと第１のセパレーターとの位置関係の変化が抑制されるため、燃料電池単位セルの第２の部分における強度を更に向上させることができる。
また、本開示の燃料電池単位セルは、第１の部分において、第２のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着している場合には、第２の部分において、第２のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、第２のセパレーターと第２のガス拡散層との間から、第２のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつカバープレートと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層が、第２のセパレーターの反応ガス流路から隔離されていることができる。
本開示の燃料電池単位セルが、第２の部分において、上記の構成を有している場合、カバープレートが第２のセパレーターと第２のガス拡散層との間から、第２のセパレーターと支持フレームとの間にわたって延在していることにより、接着層が第２のセパレーターの反応ガス流路から隔離されるため、接着層を形成する際に、接着層が反応ガス流路に入り込んで反応ガス流路を閉塞することを抑制すると共に、上記の第１の部分におけるのと同様の高い機械的強度を実現することができる。
本開示の燃料電池単位セルにおいて、第２の部分の位置は、特に限定されないが、例えば、図５のＩＩ－ＩＩ’断面がある位置のように、第１のガス連通口１０ａ及び１０ｆ、冷却水連通口１０ｂ及び１０ｅ、並びに第２のガス連通口１０ｃ及び１０ｄに隣接する領域に配置されていることができる。
第２の部分は、具体的には、図７に示すような構成を有していることができる。
図７は、本開示の第６の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｆの、ＩＩ－ＩＩ’断面に沿った断面図である。
図７に示すように、本開示の第６の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｆは、第２の部分において、第２のセパレーター４０が、反応ガス流路４１を有しており、第２のセパレーター４０と第２のガス拡散層２３との間から、第２のセパレーター４０と支持フレーム５０との間にわたって、カバープレート８０が延在しており、かつ第１のセパレーター３０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着しており、かつカバープレート８０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層６０が、第２のセパレーター４０の反応ガス流路４１から隔離されている。
なお、反応ガス流路４１において、反応ガスは、図５における長手方向Ｌに流れ、したがって、図７において紙面に対して垂直な方向に流れる。
第２の部分において、更に、第２のセパレーターと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しているのが好ましい。
これにより、カバープレートと第２のセパレーターとが接着層を介して接着されることにより、例えば燃料電池単位セルの外部から応力が加えられることによって、燃料電池単位セルが面内方向のうち端部方向又は中心方向、すなわち燃料電池単位セルの端部方向又は中心方向に撓んだ場合においても、カバープレートと第２のセパレーターとの位置関係の変化が抑制されるため、燃料電池単位セルの第２の部分における強度を更に向上させることができる。
また、接着層によって、第１のセパレーター、第１のガス拡散層、支持フレーム、及び第２のセパレーターが互いに接着されるため、燃料電池単位セルの機械的強度がさらに向上する。
第２の部分において、接着層の一部分は、第１のガス拡散層の外周縁部分に含浸しているのが好ましい。これにより、接着層による第１のガス拡散層の外周縁部分の接着がより強固になり、本開示の燃料電池単位セルの機械的強度がさらに向上する。
また、第２の部分において、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上であるのが好ましい。これにより、膜電極接合体の外周縁部分がより補強され、燃料電池単位セルの使用時におけるカソード側及びアノード側のガスの圧力差による膜電極接合体の変形が更に抑制される。
第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上であってよく、さらに好ましくは１００％、すなわち接着層が、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、それらを互いに接着しているのが好ましい。
《第３の部分》
本開示の燃料電池単位セルは、第２の部分が上記の構成を有している場合、更に第３の部分において、以下のような構成を有していることができる。
本開示の燃料電池単位セルが、第２の部分において、第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、第１のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在している場合、すなわち、例えば図６に示すような構成を有している場合、本開示の燃料電池単位セルは、燃料電池単位セルの第３の部分において、第１のセパレーターと支持フレームとの間に、支持フレームを横断するようにして燃料電池単位セルの外部と反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、第１のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつカバープレートと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつカバープレートと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層が、連通流路から隔離されていることができる。
また、本開示の燃料電池単位セルが、第２の部分において、第２のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間から、第２のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在している場合、すなわち、例えば図７に示すような構成を有している場合、本開示の燃料電池単位セルは、第３の部分において、第２のセパレーターと支持フレームとの間に、支持フレームを横断するようにして燃料電池単位セルの外部と反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、第２のセパレーターと第２のガス拡散層との間から、第２のセパレーターと支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ第１のセパレーターと第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、接着層がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、接着層が膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつカバープレートと支持フレームとの間において、接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層が、連通流路から隔離されていることができる。
ここで、流通流路は、支持フレームを横断するようにして燃料電池単位セルの外部と反応ガス流路とを連通している流路である。流通流路は、燃料電池単位セルの外部と燃料電池単位セルの内部との間で、反応ガスを流出入させるための流路である。なお、反応ガスとしては、アノードガス、例えば水素ガス、又はカソードガス、例えば酸素ガスを挙げることができる。
本開示の燃料電池単位セルが、第２の部分及び第３の部分において上記の構造を有している場合、第３の部分において、第１のセパレーター又は第２のセパレーターと支持フレームとの間に連通流路を形成すると共に、接着層が連通流路から隔離されるため、接着層によって連通流路が閉塞することを抑制すると共に、上記の第１の部分におけるのと同様の高い機械的強度を実現することができる。
本開示の燃料電池単位セルにおいて、第３の部分の位置は、特に限定されないが、例えば、図５のＩＩＩ－ＩＩＩ’断面がある位置のように、第１のガス連通口１０ａ及び１０ｆ、冷却水連通口１０ｂ及び１０ｅ、並びに第２のガス連通口１０ｃ及び１０ｄが配置されている領域に配置されていることができる。
本開示の燃料電池単位セルは、例えば第２の部分において図６に示すような構造を有している場合には、第３の部分において、例えば図８に示すような構造を有していることができる。
図８は、本開示の第５の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｅの、ＩＩＩ－ＩＩＩ’断面に沿った断面図である。
図８に示すように、本開示の燃料電池単位セル１００ｅは、第３の部分において、第１のセパレーター３０と支持フレーム５０との間に、支持フレーム５０を横断するようにして燃料電池単位セル１００ｅの外部と反応ガス流路３１とを連通している連通流路９０を有しており、第１のセパレーター３０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間から、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間を通って、第１のセパレーター３０と支持フレーム５０との間にわたって、カバープレート８０が延在しており、かつカバープレート８０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着しており、かつカバープレート８０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層６０が、連通流路９０から隔離されている。なお、反応ガスは、矢印２００の方向に流れて燃料電池単位セル１００ｅの外部から反応ガス流路３１に流入することができる。
また、本開示の燃料電池単位セルは、例えば第２の部分において図７に示すような構造を有している場合には、第３の部分において、例えば図９に示すような構造を有していることができる。
図９は、本開示の第６の実施形態に従う燃料電池単位セル１００ｆの、ＩＩＩ－ＩＩＩ’断面に沿った断面図である。
図９に示すように、本開示の燃料電池単位セル１００ｆは、第３の部分において、第２のセパレーター４０と支持フレーム５０との間に、支持フレーム５０を横断するようにして燃料電池単位セル１００ｆの外部と反応ガス流路４１とを連通している連通流路９０を有しており、第２のセパレーター４０と第２のガス拡散層２３との間から、第２のセパレーター４０と支持フレーム５０との間にわたって、カバープレート８０が延在しており、かつ第１のセパレーター３０と第１のガス拡散層２２の外周縁部分２２ａとの間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、第１のセパレーター３０と膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａとの間において、接着層６０が膜電極接合体２１の外周縁部分２１ａに接着しており、かつカバープレート８０と支持フレーム５０との間において、接着層６０がそれらを互いに接着しており、それによって、接着層６０が、連通流路９０から隔離されていることができる。なお、反応ガスは、矢印２００の方向に流れて燃料電池単位セル１００ｆの外部から反応ガス流路４１に流入することができる。
第３の部分において、接着層の一部分は、第１のガス拡散層の外周縁部分に含浸しているのが好ましい。これにより、接着層による第１のガス拡散層の外周縁部分の接着がより強固になり、本開示の燃料電池単位セルの機械的強度がさらに向上する。
また、第３の部分において、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上であるのが好ましい。これにより、膜電極接合体の外周縁部分がより補強され、燃料電池単位セルの使用時におけるカソード側及びアノード側のガスの圧力差による膜電極接合体の変形が更に抑制される。
第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間における接着層の厚さは、第１のセパレーターの膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上、６０％以上、７０％以上、又は８０％以上であってよく、さらに好ましくは１００％、すなわち接着層が、第１のセパレーターと膜電極接合体の外周縁部分との間において、それらを互いに接着しているのが好ましい。
《電極積層体》
本開示において、電極積層体は、下記の（ａ）～（ｃ）を有している。
（ａ）電解質層の両側面上に電極触媒層がそれぞれ積層されている、膜電極接合体、
（ｂ）膜電極接合体の第１の面に、外周縁部分が残るようにして積層されている、第１のガス拡散層、及び
（ｃ）膜電極接合体の第２の面に積層されている、第２のガス拡散層。
〈膜電極接合体〉
膜電極接合体は、電解質層、及び電解質層の両側面上に積層されている電極触媒層を有している。
（電解質層）
電解質層の材料としては、燃料電池単位セルの電解質層に用いることができる任意の材料を用いることができる。このような材料としては、例えばフッ素系のイオン伝導性を有する高分子膜、より具体的には、パーフルオロスルホン酸を備えるプロトン導電性を有するイオン交換膜等を挙げることができる。
（電極触媒層）
電極触媒層としては、アノード触媒層及びカソード触媒層を挙げることができる。アノード触媒層及びカソード触媒層は、触媒金属が担体に担持されている触媒の層であってよい。
触媒金属としては、燃料電池用触媒に用いられる任意の触媒金属であってよい。このような触媒金属としては、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、又はこれらを含む合金等を挙げることができる。
担体としては、燃料電池用触媒に用いられる任意の担体であってよい。このような単体としては、例えば炭素担体、より具体的には、グラッシーカーボン、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、又は人造黒鉛等からなる炭素粒子を挙げることができる。
〈ガス拡散層〉
本開示において、第１のガス拡散層は、膜電極接合体の第１の面に、外周縁部分が残るようにして積層されており、第２のガス拡散層は、膜電極接合体の第２の面に積層されている。
第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層は、一方がアノードガス拡散層であり、他方がカソードガス拡散層である。
第１のガス拡散層及び第２のガス拡散層の材料は、燃料電池用触媒のアノードガス拡散層及びカソードガス拡散層に用いることができる任意の材料であってよい。このような材料としては、例えば、導電性を有する多孔体を挙げることができる。このような多孔体としては、より具体的には、カーボンペーパー、カーボンクロス、及びガラス状カーボンのようなカーボン多孔体、又は金属メッシュ及び発泡金属のような金属多孔体を挙げることができる。
《支持フレーム》
支持フレームは、第１のガス拡散層の外周に配置されている。
本開示の燃料電池単位セルが第３の部分を有している場合において、支持フレームは、第３の部分において燃料電池単位セルの内外に連通する溝を有していることができ、当該溝によって連通流路が形成されていることができる。
支持フレームは、電気絶縁性及び気密性を有する任意の材料から形成される。このような材料としては、結晶性のポリマー、より具体的には、エンジニアリングプラスチックを挙げることができる。エンジニアリングプラスチックとしては、例えばポリエチレンナフタレート系樹脂（ＰＥＮ）及びポリエチレンテレフタレート系樹脂（ＰＥＴ）を挙げることができる。
《第１のセパレーター》
第１のセパレーターは、電極積層体の第１のガス拡散層側に積層されており、支持フレームに固定されており、かつ第１のガス拡散層に当接している。
第１のセパレーターは、第１のガス拡散層と対向する面に、複数の溝を有していることができ、当該溝によって反応ガス流路が形成されていてよい。溝の形状は、反応ガスを第１のガス拡散層に供給することができる任意の形状であってよく、例えば、サーペンタイン型の溝であってよい。
また、第１のセパレーターは、第１のガス連通口、冷却水連通口、及び第２のガス連通口を有していることができる。
第１のセパレーターの材料としては、燃料電池単位セルのセパレーターとして用いることができる任意の材料であってよく、ガス不透過性の導電性材料であってよい。このような材料としては、例えばカーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成型した金属板等を挙げることができる。
《第２のセパレーター》
第２のセパレーターは、電極積層体の第２のガス拡散層側に積層されており、支持フレームに固定されており、かつ第２のガス拡散層に当接している。
第２のセパレーターの材料及び構造は、第１のセパレーターと同様であってよい。
《接着層》
接着層は、第１のセパレーター、第１のガス拡散層、膜電極接合体、支持フレーム、及び第２のセパレーターを互いに接着することができ、かつかつ燃料電池単位セルの使用条件においてもこれらの部材の接着を維持することができる任意の接着剤の層を用いることができる。
このような接着剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及びＵＶ硬化性樹脂等の接着性樹脂を用いることができるが、これらに限定されない。なお、接着剤として熱可塑性樹脂を用いる場合には、軟化点が燃料電池単位セルの使用時における発熱温度よりも高いものを用いるのが好ましい。
《カバープレート》
カバープレートの材料としては、第１のガス拡散層、膜電極接合体、及び支持フレームと接着層によって接着されることができるシート状の材料であれば特に限定されない。このような材料としては、例えばチタン、ステンレス鋼、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、及びポリプロピレン（ＰＰ）等を挙げることができる。
なお、本開示の説明に用いた全ての図は、本開示の燃料電池単位セルの構成及び構造等を限定する趣旨ではない。
１０ａ及び１０ｆ 第１のガス連通口
１０ｂ及び１０ｅ 冷却水連通口
１０ｃ及び１０ｄ 第２のガス連通口
２０ 電極積層体
２１ 膜電極接合体
２１ａ 膜電極接合体の外周縁部分
２１ｐ 電解質層
２１ｑ及び２１ｒ 電極触媒層
２２ 第１のガス拡散層
２２ａ 第１のガス拡散層の外周縁部分
２３ 第２のガス拡散層
３０ 第１のセパレーター
３１ 反応ガス流路
４０ 第２のセパレーター
４１ 反応ガス流路
５０ 支持フレーム
６０ 接着層
７０ 別個の接着層
８０ カバープレート
９０ 連通流路
１００１００ａ～ｆ、及び１００’ 燃料電池単位セル

Claims (12)

  1. （Ｉ）下記を有している電極積層体：
    （ａ）電解質層の両側面上に電極触媒層がそれぞれ積層されている、膜電極接合体、
    （ｂ）前記膜電極接合体の第１の面に、前記膜電極接合体の外周縁部分が残るようにして積層されている、第１のガス拡散層、及び
    （ｃ）前記膜電極接合体の第２の面に積層されている、第２のガス拡散層、
    （ＩＩ）前記第１のガス拡散層の外周に配置されている、支持フレーム、
    （ＩＩＩ）前記電極積層体の前記第１のガス拡散層側に積層されており、前記支持フレームに固定されており、かつ前記第１のガス拡散層に当接している、第１のセパレーター、並びに
    （ＩＶ）前記電極積層体の前記第２のガス拡散層側に積層されており、前記支持フレームに固定されており、かつ前記第２のガス拡散層に当接している、第２のセパレーター、
    を有している、燃料電池単位セルであって、
    前記燃料電池単位セルの第１の部分において、
    接着層を有しており、それによって、
    前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
    前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
    前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間、及び／又は前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、
    燃料電池単位セル。
  2. 前記第１の部分において、前記接着層の一部分は、前記第１のガス拡散層の外周縁部分に含浸している、請求項１に記載の燃料電池単位セル。
  3. 前記第１の部分において、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間における前記接着層の厚さは、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間の長さの５０％以上である、請求項１又は２に記載の燃料電池単位セル。
  4. 前記第１の部分において、前記接着層は、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、それらを互いに接着している、請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料電池単位セル。
  5. 前記第１の部分において、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料電池単位セル。
  6. 前記燃料電池単位セルの第２の部分において、
    前記第１のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、
    前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ
    前記カバープレートと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
    前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
    前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
    前記接着層が、前記第１のセパレーターの前記反応ガス流路から隔離されている、
    請求項５に記載の燃料電池単位セル。
  7. 前記第２の部分において、更に、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、請求項６に記載の燃料電池単位セル。
  8. 前記燃料電池単位セルの第３の部分において、
    前記燃料電池単位セルは、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間に、前記支持フレームを横断するようにして前記燃料電池単位セルの外部と前記反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、
    前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間から、前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間を通って、前記第１のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、前記カバープレートが延在しており、かつ
    前記カバープレートと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
    前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
    前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
    前記接着層が、前記連通流路から隔離されている、
    請求項６又は７に記載の燃料電池単位セル。
  9. 前記第１の部分において、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、請求項１～４のいずれか一項に記載の燃料電池単位セル。
  10. 前記燃料電池単位セルの第２の部分において、
    前記第２のセパレーターが、反応ガス流路を有しており、
    前記第２のセパレーターと前記第２のガス拡散層との間から、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、カバープレートが延在しており、かつ
    前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
    前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
    前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
    前記接着層が、前記第２のセパレーターの前記反応ガス流路から隔離されている、
    請求項９に記載の燃料電池単位セル。
  11. 前記第２の部分において、更に、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着している、請求項１０に記載の燃料電池単位セル。
  12. 前記燃料電池単位セルの第３の部分において、
    前記燃料電池単位セルは、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間に、前記支持フレームを横断するようにして前記燃料電池単位セルの外部と前記反応ガス流路とを連通している連通流路を有しており、
    前記第２のセパレーターと前記第２のガス拡散層との間から、前記第２のセパレーターと前記支持フレームとの間にわたって、前記カバープレートが延在しており、かつ
    前記第１のセパレーターと前記第１のガス拡散層の外周縁部分との間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、
    前記第１のセパレーターと前記膜電極接合体の外周縁部分との間において、前記接着層が前記膜電極接合体の外周縁部分に接着しており、かつ
    前記カバープレートと前記支持フレームとの間において、前記接着層がそれらを互いに接着しており、それによって、
    前記接着層が、前記連通流路から隔離されている、
    請求項１０又は１１に記載の燃料電池単位セル。
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