JP7135035B2

JP7135035B2 - セパレータ部材及び燃料電池

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Publication number: JP7135035B2
Application number: JP2020131664A
Authority: JP
Inventors: 拓郎大久保; 修平後藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2020-08-03
Filing date: 2020-08-03
Publication date: 2022-09-12
Anticipated expiration: 2040-08-03
Also published as: US20220037680A1; JP2022028331A; US11936077B2; CN114068982A

Description

本発明は、セパレータ部材及び燃料電池に関する。

燃料電池スタックは、複数の発電セル（燃料電池）が複数積層されて形成される。発電セルは、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡの両側に配設された一組のセパレータ部材とを有する。燃料電池スタックには、ＭＥＡとセパレータ部材の積層方向（セパレータ厚さ方向）に圧縮荷重が付与される。

各セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体を備える。セパレータ本体には、反応ガス（酸化剤ガス又は燃料ガス）を流すための反応ガス流路と、セパレータ本体を貫通するとともに反応ガス又は冷却媒体である流体を流す複数の連通孔と、流体の漏れを防止するためのシール部とが設けられている。シール部は、圧縮荷重によって弾性変形可能なようにセパレータ本体に一体的に突出成形されたシールビード部を含む。シール部の頂部は、圧縮荷重によりシールビード部を弾性変形させた状態でＭＥＡの外周部に設けられた樹脂フィルム（樹脂枠部材）に対して気密に押し付けられる。

このようなセパレータ部材において、例えば、特許文献１には、セパレータ本体におけるシール部の外周側に、セパレータ本体に一体的に突出成形され、圧縮圧力を均一に分配するための補助ビード部を設けた構成が開示されている。

米国特許出願公開第２０１８／０１４５３５３号明細書

ところで、セパレータ部材とＭＥＡとを積層する際、セパレータ部材のシールビード部は、セパレータ厚さ方向と直交する平面方向に倒れる場合がある。シールビード部が平面方向に倒れると、シール部のシール面が平面方向に位置ずれするため、シール部による所望のシール性を得ることができないことがある。上述したような従来技術の補助ビード部は、圧縮圧力を均一に分配するための補助ビード部であり、シールビード部の倒れを抑制するには十分ではないため、シールビード部の平面方向の倒れを効果的に抑えることはできない。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、シールビード部の平面方向の倒れを効果的に抑えることにより、シール部による所望のシール性を確保することができるセパレータ部材及び燃料電池を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体に積層されるように燃料電池スタックに組み込むためのセパレータ部材であって、前記セパレータ部材には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体を有し、前記セパレータ本体には、前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、前記支持ビード部の前記セパレータ厚さ方向の高さは、前記セパレータ部材が前記燃料電池スタックに組み込まれた状態で前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体から離間するように前記シールビード部の前記セパレータ厚さ方向の高さよりも低く形成されている、セパレータ部材である。
本発明の第２の態様は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体に積層されるように燃料電池スタックに組み込むためのセパレータ部材であって、前記セパレータ部材には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体を有し、前記セパレータ本体には、前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部よりも高さが低く形成されるとともに前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、前記シール部は、前記反応ガス流路を囲む流路シール部と、前記複数の連通孔のそれぞれを個別に囲む複数の連通孔シール部と、を有し、前記支持ビード部は、前記複数の連通孔シール部と前記流路シール部との外周側に位置し、前記複数の連通孔シール部は、前記流路シール部の外側に位置する複数の外側連通孔シール部を含み、前記支持ビード部は、前記複数の外側連通孔シール部と前記流路シール部との間に突出するように設けられた複数の突出ビード部と、前記流路シール部及び前記複数の外側連通孔シール部に沿って延在した延在ビード部と、を有し、前記突出ビード部は、当該突出ビード部に隣接する延在ビード部よりも幅広に形成されている、セパレータ部材である。

本発明の第３の態様は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配置された一組のセパレータ部材とを備えた燃料電池であって、前記燃料電池には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記一組のセパレータ部材の少なくともいずれかは、上述したセパレータ部材である、燃料電池である。
本発明の第４の態様は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配置された一組のセパレータ部材とを備えた燃料電池であって、前記燃料電池には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記一組のセパレータ部材の少なくともいずれかは、金属板状のセパレータ本体を有し、前記セパレータ本体には、前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部よりも高さが低く形成されるとともに前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、前記電解質膜・電極構造体の外周部には、樹脂枠部材が設けられ、前記一組のセパレータ部材のぞれぞれは、前記シールビード部を有し、前記樹脂枠部材は、前記一組のセパレータ部材の前記シールビード部によって挟持されている、燃料電池である。

本発明によれば、支持ビード部の幅が当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なるため、支持ビード部の幅方向の剛性を向上させることができる。さらに、セパレータ部材と電解質膜・電極構造体とを積層して圧縮荷重を付与した際に、支持ビード部によってシールビード部の倒れを効果的に抑えることができる。従って、シール部による所望のシール性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る燃料電池（発電セル）を備えた燃料電池スタックの斜視図である。図１の燃料電池スタックの一部省略分解斜視図である。図２の接合セパレータを第１セパレータ部材側から見た一部省略平面図である。図３の接合セパレータの一部拡大平面図である。図２の接合セパレータを第２セパレータ部材側から見た一部省略平面図である。図５の接合セパレータの一部拡大平面図である。図５のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面説明図である。図５のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿った断面説明図である。

以下、本発明に係るセパレータ部材及び燃料電池について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２（燃料電池）が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。

積層体１４の積層方向の一端（矢印Ａ１方向の端）には、ターミナルプレート１６ａ、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向の他端（矢印Ａ２方向の端）には、ターミナルプレート１６ｂ、インシュレータ１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。

エンドプレート２０ａ、２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端がエンドプレート２０ａ、２０ｂの内面に固定されており、複数の積層された発電セル１２に積層方向（矢印Ａ方向）の圧縮荷重（締付荷重）を付与する。なお、燃料電池スタック１０は、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板とする筐体を備え、当該筐体内に積層体１４を収容するように構成してもよい。

発電セル１２は、横長の長方形状を有する。発電セル１２は、図２に示すように、樹脂枠付きＭＥＡ２８と、樹脂枠付きＭＥＡ２８を矢印Ａ方向から挟持する第１セパレータ部材３０及び第２セパレータ部材３２とを有する。第１セパレータ部材３０及び第２セパレータ部材３２は、金属薄板、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。

第１セパレータ部材３０と第２セパレータ部材３２とは、複数の接合ライン３３ａ（図７参照）により互いに接合されて接合セパレータ３３を形成する。接合ライン３３ａは、後述する第１連通孔シール部６２及び第２連通孔シール部１００のそれぞれの両側と、後述する第１流路シール部６４及び第２流路シール部１０２のそれぞれの外側に設けられる。また、接合セパレータ３３には、第１セパレータ部材３０の最外周と第２セパレータ部材３２の最外周とを互いに接合する複数の接合部が接合セパレータ３３の外周に沿って間隔を空けて設けられている。接合ライン３３ａは、例えばレーザ溶接ラインである。接合ライン３３ａは、ＭＩＧ、ＴＩＧ、シーム溶接、ロウ付け、カシメ等による接合部であってもよい。

図２において、樹脂枠付きＭＥＡ２８は、電解質膜・電極構造体２８ａ（以下、「ＭＥＡ２８ａ」という）と、ＭＥＡ２８ａの外周部に接合されるとともに該外周部を周回する樹脂枠部材３４（樹脂枠部、樹脂フィルム）とを備える。ＭＥＡ２８ａは、電解質膜３６と、電解質膜３６の一方の面に設けられたカソード電極３８と、電解質膜３６の他方の面に設けられたアノード電極４０とを有する。

電解質膜３６は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜３６は、カソード電極３８及びアノード電極４０に挟持される。電解質膜３６は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。

詳細は図示しないが、カソード電極３８は、電解質膜３６の一方の面に接合される第１電極触媒層と、当該第１電極触媒層に積層される第１ガス拡散層とを有する。アノード電極４０は、電解質膜３６の他方の面に接合される第２電極触媒層と、当該第２電極触媒層に積層される第２ガス拡散層とを有する。

樹脂枠付きＭＥＡ２８の樹脂枠部は、樹脂枠部材３４を用いることなく、電解質膜３６をカソード電極３８及びアノード電極４０よりも外方に突出させることにより形成してもよい。この場合、電解質膜３６のうちカソード電極３８及びアノード電極４０よりも外方に突出した部分の両側に枠形状のフィルムを設けてもよい。

各発電セル１２の長辺方向の一端縁部（矢印Ｂ１方向の端縁部）には、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ、複数（例えば、２つ）の冷却媒体排出連通孔４４ｂ、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２が設けられる。図１及び図２に示すように、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ、複数の冷却媒体排出連通孔４４ｂ、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２は、それぞれ、積層体１４、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。

図２において、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ、複数の冷却媒体排出連通孔４４ｂ、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２は、矢印Ｃ方向（発電セル１２の短辺に沿った方向）に配列して設けられる。第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２のそれぞれは、一方の反応ガスである燃料ガス、例えば、水素含有ガスを矢印Ａ方向に排出する。酸化剤ガス供給連通孔４２ａは、他方の反応ガスである酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを矢印Ａ方向に供給する。冷却媒体排出連通孔４４ｂは、冷却媒体を矢印Ａ方向に排出する。

酸化剤ガス供給連通孔４２ａは、上下方向に離間して配置された２つの冷却媒体排出連通孔４４ｂの間に配置されている。第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１は、上側の冷却媒体排出連通孔４４ｂの上方（矢印Ｃ１方向）に配置されている。第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２は、下側の冷却媒体排出連通孔４４ｂの下方（矢印Ｃ２方向）に配置されている。

各発電セル１２の長辺方向の他端縁部（矢印Ｂ２方向の端縁部）には、燃料ガス供給連通孔４６ａ、複数（例えば、２つ）の冷却媒体供給連通孔４４ａ、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２が設けられる。図１及び図２に示すように、燃料ガス供給連通孔４６ａ、複数の冷却媒体供給連通孔４４ａ、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２は、それぞれ、積層体１４、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。

図２において、燃料ガス供給連通孔４６ａ、複数の冷却媒体供給連通孔４４ａ、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２は、矢印Ｃ方向（発電セル１２の短辺に沿った方向）に配列して設けられる。燃料ガス供給連通孔４６ａは、燃料ガスを矢印Ａ方向に供給する。第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２のそれぞれは、酸化剤ガスを矢印Ａ方向に排出する。冷却媒体供給連通孔４４ａは、冷却媒体を矢印Ａ方向に供給する。

燃料ガス供給連通孔４６ａは、上下方向に離間して配置された２つの冷却媒体供給連通孔４４ａの間に配置されている。第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１は、上側の冷却媒体供給連通孔４４ａの上方（矢印Ｃ１方向）に配置されている。第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２は、下側の冷却媒体供給連通孔４４ａの下方（矢印Ｃ２方向）に配置されている。

各発電セル１２には、第１ドレン連通孔４８ａ及び第２ドレン連通孔４８ｂが設けられている。図１及び図２に示すように、第１ドレン連通孔４８ａ及び第２ドレン連通孔４８ｂは、それぞれ、積層体１４、インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａを積層方向に貫通している（ターミナルプレート１６ａを貫通してもよい）。

図２において、第１ドレン連通孔４８ａは、発電セル１２の矢印Ｃ２方向の端部（下端部）に位置している。第１ドレン連通孔４８ａは、発電セル１２の長手方向の中央よりも発電セル１２の一端側（矢印Ｂ１方向）にずれて位置している。第１ドレン連通孔４８ａは、第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２の下端よりも矢印Ｃ２方向（下方）に位置している（図３～図５参照）。

第１ドレン連通孔４８ａは、インシュレータ１８ｂ又はエンドプレート２０ｂに設けられた図示しない連通路を介して第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２に連通している。すなわち、第１ドレン連通孔４８ａは、発電セル１２の運転時（発電時）に発生した生成水のうち第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２に導かれたものを外部に排出する。

第２ドレン連通孔４８ｂは、発電セル１２の矢印Ｃ２方向の端部（下端部）に位置している。第２ドレン連通孔４８ｂは、発電セル１２の長手方向の中央よりも発電セル１２の他端側（矢印Ｂ２方向）にずれて位置している。第２ドレン連通孔４８ｂは、第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２の下端よりも矢印Ｃ２方向（下方）に位置している（図３、図５及び図６参照）。

第２ドレン連通孔４８ｂは、インシュレータ１８ｂ又はエンドプレート２０ｂに設けられた図示しない連通路を介して第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２に連通している。すなわち、第２ドレン連通孔４８ｂは、発電セル１２の運転時（発電時）に生成した生成水のうち第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２に導かれたものを外部に排出する。

以下の説明では、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１、第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２、冷却媒体供給連通孔４４ａ、冷却媒体排出連通孔４４ｂ、燃料ガス供給連通孔４６ａ、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１、第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２、第１ドレン連通孔４８ａ及び第２ドレン連通孔４８ｂを、単に連通孔５０ということがある。

連通孔５０の配置、形状及び大きさは、本実施形態に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。

図３に示すように、第１セパレータ部材３０は、金属板状の第１セパレータ本体５２を備える。第１セパレータ本体５２の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう面（以下、「表面５２ａ」という。）には、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路５４（反応ガス流路）が設けられる。酸化剤ガス流路５４は、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２に流体的に連通する。酸化剤ガス流路５４は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状の突起５４ａの間に形成された複数の直線状の流路溝５４ｂを有する。ただし、酸化剤ガス流路５４（突起５４ａ及び流路溝５４ｂ）は、矢印Ｂ方向に波状に延在してもよい。

第１セパレータ本体５２の表面５２ａにおいて、酸化剤ガス供給連通孔４２ａと酸化剤ガス流路５４との間には、矢印Ｃ方向に並ぶ複数個のエンボス部５６ａからなるエンボス列を複数有する第１入口バッファ部５６が設けられる。また、第１セパレータ本体５２の表面５２ａにおいて、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び酸化剤ガス流路５４の間と第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２と酸化剤ガス流路５４との間とには、矢印Ｃ方向に並ぶ複数個のエンボス部５８ａからなるエンボス列を複数有する第１出口バッファ部５８が設けられる。

第１セパレータ本体５２の表面５２ａには、反応ガス（酸化剤ガス若しくは燃料ガス）又は冷却媒体である流体の漏出を防止するための第１シール部６０が設けられている。第１シール部６０は、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）から見て、直線状に延在している。ただし、第１シール部６０は、セパレータ厚さ方向から見て、波状に延在してもよい。

第１シール部６０は、複数の連通孔５０を個別に囲む複数の第１連通孔シール部６２（６２ａ～６２ｇ）と、第１セパレータ本体５２の外周部に設けられた第１流路シール部６４（第１外周側シール部）とを有する。

以下、複数の第１連通孔シール部６２のうち、酸化剤ガス供給連通孔４２ａを囲むものを「第１連通孔シール部６２ａ」といい、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２を囲むものを「第１連通孔シール部６２ｂ」という。また、複数の第１連通孔シール部６２のうち、燃料ガス供給連通孔４６ａを囲むものを「第１連通孔シール部６２ｃ」といい、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２を囲むものを「第１連通孔シール部６２ｄ」という。さらに、複数の第１連通孔シール部６２のうち、冷却媒体供給連通孔４４ａを囲むものを「第１連通孔シール部６２ｅ」といい、冷却媒体排出連通孔４４ｂを囲むものを「第１連通孔シール部６２ｆ」という。さらにまた、複数の第１連通孔シール部６２のうち、第１ドレン連通孔４８ａ及び第２ドレン連通孔４８ｂを囲むものを「第１連通孔シール部６２ｇ」という。

第１流路シール部６４は、反応ガス（酸化剤ガス）の漏れを防止するためのものである。第１流路シール部６４は、酸化剤ガス流路５４、第１入口バッファ部５６、第１出口バッファ部５８及び複数の第１連通孔シール部６２ａ～６２ｄを囲む。第１連通孔シール部６２ｅ～６２ｇは、第１流路シール部６４の外側に位置する外側連通孔シール部である。

第１セパレータ本体５２の長手方向一端側（矢印Ｂ１方向）において、第１流路シール部６４は、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１と上側の冷却媒体排出連通孔４４ｂとの間、上側の冷却媒体排出連通孔４４ｂと酸化剤ガス供給連通孔４２ａとの間、酸化剤ガス供給連通孔４２ａと下側の冷却媒体排出連通孔４４ｂとの間、及び下側の冷却媒体排出連通孔４４ｂと第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２との間を延在するように、蛇行している。従って、第１セパレータ本体５２の長手方向一端側において、第１流路シール部６４は、第１セパレータ本体５２の一方の短辺に向かって膨出するように、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの第１膨出形状部６４ａ、６４ｂ、６４ｃを有する。

第１セパレータ本体５２の長手方向他端側（矢印Ｂ２方向）において、第１流路シール部６４は、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１と上側の冷却媒体供給連通孔４４ａとの間、上側の冷却媒体供給連通孔４４ａと燃料ガス供給連通孔４６ａとの間、燃料ガス供給連通孔４６ａと下側の冷却媒体供給連通孔４４ａとの間、及び下側の冷却媒体供給連通孔４４ａと第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２との間を延在するように、蛇行している。従って、第１セパレータ本体５２の長手方向他端側において、第１流路シール部６４は、第１セパレータ本体５２の他方の短辺に向かって膨出するように、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１、燃料ガス供給連通孔４６ａ及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの第１膨出形状部６４ｄ、６４ｅ、６４ｆを有する。

図７に示すように、第１シール部６０は、プレス成形により、樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かって第１セパレータ本体５２に一体的に突出成形された第１シールビード部６６と、第１シールビード部６６に設けられた第１樹脂材６８とを有する。第１シールビード部６６の横断面形状は、第１シールビード部６６の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。すなわち、第１シールビード部６６は、第１セパレータ部材３０及び第２セパレータ部材３２の積層方向の圧縮荷重によって弾性変形する。

第１シールビード部６６は、互いに対向するように配置された一対の第１ビード側部６６ａと、一対の第１ビード側部６６ａの突出端同士を連結する第１ビード頂部６６ｂと、を有する。一対の第１ビード側部６６ａの間隔は、第１ビード頂部６６ｂに向かって徐々に狭くなっている。なお、第１ビード側部６６ａは、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）と平行であってもよい。つまり、第１シールビード部６６の横断面形状は、矩形状又は正方形状であってもよい。

第１樹脂材６８は、第１シールビード部６６の突出端面（第１ビード頂部６６ｂの外面）に印刷又は塗布等により固着された弾性部材である。第１樹脂材６８は、例えば、ポリエステル繊維で構成される。第１樹脂材６８は、多孔性でない。なお、第１樹脂材６８はなくてもよい。

図３において、第１セパレータ本体５２には、第１連通孔シール部６２ａの内側（酸化剤ガス供給連通孔４２ａ側）及び外側（酸化剤ガス流路５４側）を連通するブリッジ部７０が設けられる。第１セパレータ本体５２には、第１連通孔シール部６２ｂの内側（第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１又は第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２側）及び外側（酸化剤ガス流路５４側）を連通するブリッジ部７２が設けられる。

図７において、第１セパレータ本体５２における第１シール部６０の外周側には、第１シールビード部６６よりも高さが低く形成されるとともに第１シールビード部６６の倒れを規制する第１支持ビード部７４が設けられている。第１支持ビード部７４は、第１シール部６０の外周に沿って延在するとともに第１セパレータ本体５２の表面５２ａから一体的に突出成形されている。第１支持ビード部７４は、第１シールビード部６６に近接している。第１支持ビード部７４は、第１セパレータ本体５２に対して第１シールビード部６６の突出方向と同じ方向（樹脂枠部材３４に向かう方向）に突出している。

図７において、第１セパレータ部材３０が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第１支持ビード部７４の突出長ｌａは、第１シール部６０の突出長Ｌａよりも短い。そのため、第１支持ビード部７４は、樹脂枠部材３４に対して離間している。すなわち、第１支持ビード部７４と樹脂枠部材３４との間に僅かな隙間がある。そのため、第１支持ビード部７４は、樹脂枠部材３４から圧縮荷重を受けない。また、第１支持ビード部７４は、圧縮荷重を受けないように樹脂枠部材３４に接触してもよい。ただし、第１支持ビード部７４は、燃料電池スタック１０に矢印Ａ方向の衝撃荷重が作用した際に、樹脂枠部材３４に接触して当該衝撃荷重を受けるように形成されている。

具体的に、第１セパレータ部材３０が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第１支持ビード部７４の突出長は、第１シールビード部６６の突出長よりも短い。第１セパレータ部材３０が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第１支持ビード部７４の突出長は、第１シールビード部６６の突出長の５０％以上１００％未満が好ましく、６０％以上９０％以下がさらに好ましく、７０％以上９０％以下がさらに好ましい。この場合、第１セパレータ部材３０を燃料電池スタック１０に組み込む際に、第１シールビード部６６の平面方向の倒れを第１支持ビード部７４によって効果的に抑えることができる。また、第１支持ビード部７４によって衝撃荷重を効果的に受けることができる。なお、第１支持ビード部７４の突出長は、適宜設定可能である。

第１支持ビード部７４は、第１セパレータ本体５２の外周に沿って一周延在している（図２参照）。換言すれば、第１支持ビード部７４は、複数の第１連通孔シール部６２と第１流路シール部６４の外周側に位置している。第１支持ビード部７４の外周は、第１セパレータ本体５２の外周に沿って延在している。

第１支持ビード部７４の横断面形状は、第１支持ビード部７４の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。第１支持ビード部７４は、第１セパレータ本体５２の内方に位置する第１内側壁部７６ａと、第１セパレータ本体５２の外方に位置する第１外側壁部７６ｂと、第１内側壁部７６ａの突出端と第１外側壁部７６ｂの突出端とを互いに連結する第１頂壁部７６ｃとを有する。第１内側壁部７６ａと第１外側壁部７６ｂとの間隔は、第１頂壁部７６ｃに向かって徐々に狭くなっている。第１内側壁部７６ａの根元は、第１ビード側部６６ａの根元に近接している。

第１内側壁部７６ａの根元は、第１ビード側部６６ａの根元又は中間部位に連結してもよい。また、第１内側壁部７６ａ及び第１外側壁部７６ｂは、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）と平行であってもよい。つまり、第１支持ビード部７４の横断面形状は、矩形状又は正方形状であってもよい。

図３、図７及び図８において、第１支持ビード部７４の外周縁部（第１外側壁部７６ｂ）は、第１セパレータ本体５２の外縁に沿って直線状に延在した部分を有している。第１支持ビード部７４の幅Ｗ_Ａ（図７に示す第１頂壁部７６ｃの幅）は、第１支持ビード部７４の延在方向の位置によって異なる。ここで、第１支持ビード部７４の幅とは、当該第１支持ビード部７４の延在方向とセパレータ厚さ方向とに直交する方向の長さをいう。なお、図３及び図４には、便宜上、図７及び図８に示す第１頂壁部７４ｃ及び第１内側壁部７６ａの境界部と、第１頂壁部７４ｃと第１外側壁部７６ｂとの境界部のみを示している。

第１支持ビード部７４は、第１連通孔シール部６２ｅ～６２ｇ（外側連通孔シール部）と第１流路シール部６４との間に突出するように設けられた複数の第１突出ビード部７８と、第１連通孔シール部６２ｅ～６２ｇ及び第１流路シール部６４に沿って延在した複数の第１延在ビード部８０と、を有する。

図４に示すように、第１突出ビード部７８は、第１セパレータ本体５２の内方に向かって突出している。第１突出ビード部７８の突出端部は、突出方向に先細り形状となる三角形状に形成されている。ただし、第１突出ビード部７８の突出端部は、突出方向に先細り形状となる台形形状であってもよい。

図３に示すように、以下、複数の第１突出ビード部７８のうち、第１連通孔シール部６２ｅ、６２ｆと第１膨出形状部６４ａ～６４ｆとの間に位置するものを「第１突出ビード部７８ａ」という。また、複数の第１突出ビード部７８のうち、第１膨出形状部６４ｃ、６４ｆと第１連通孔シール部６２ｇとの間に位置するものを「第１突出ビード部７８ｂ」という。さらに、複数の第１突出ビード部７８のうち、第１流路シール部６４の酸化剤ガス流路５４を覆う部分と第１連通孔シール部６２ｇとの間に位置するものを「第１突出ビード部７８ｃ」という。

複数の第１延在ビード部８０のうち、第１膨出形状部６４ａ～６４ｆに対して矢印Ｂ方向（第１セパレータ部材３０の長手方向）に対向しているものを「第１延在ビード部８０ａ」という。また、複数の第１延在ビード部８０のうち、第１連通孔シール部６２ｅ、６２ｆ（外側連通孔シール部）に対向しているものを「第１延在ビード部８０ｂ」という。さらに、複数の第１延在ビード部８０のうち、第１膨出形状部６４ｃ、６４ｆに矢印Ｃ２方向に対向しているものを「第１延在ビード部８０ｃ」という。また、複数の第１延在ビード部８０のうち、第１連通孔シール部６２ｇに対向しているものを「第１延在ビード部８０ｄ」という。さらに、複数の第１延在ビード部８０のうち、第１流路シール部６４に矢印Ｃ２方向に対向しているものを「第１延在ビード部８０ｅ」という。

図４に示すように、第１突出ビード部７８ａの左右両側には、第１延在ビード部８０ａ、８０ｂが位置している。換言すれば、第１突出ビード部７８ａは、第１延在ビード部８０ａ、８０ｂのそれぞれに隣接している。第１突出ビード部７８ａの幅寸法Ｗ１は、第１延在ビード部８０ａの幅寸法Ｗ２と第１延在ビード部８０ｂの幅寸法Ｗ３とのそれぞれよりも広い（図７及び図８参照）。第１延在ビード部８０ａの幅寸法Ｗ２は、第１延在ビード部８０ｂの幅寸法Ｗ３よりも狭い。つまり、第１支持ビード部７４は、Ｗ１＞Ｗ３＞Ｗ２になっている。なお、第１延在ビード部８０ａの幅寸法Ｗ２は、第１延在ビード部８０ｂの幅寸法Ｗ３よりも広くてもよいし同一であってもよい。

第１突出ビード部７８ｂの左右両側には、第１延在ビード部８０ｃ、８０ｄが位置している。換言すれば、第１突出ビード部７８ｂは、第１延在ビード部８０ｃ、８０ｄのそれぞれに隣接している。第１突出ビード部７８ｂの幅寸法Ｗ４は、第１延在ビード部８０ｃの幅寸法Ｗ５と第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６とのそれぞれよりも広い。第１延在ビード部８０ｃの幅寸法Ｗ５は、第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６よりも広い。つまり、第１支持ビード部７４は、Ｗ４＞Ｗ５＞Ｗ６になっている。なお、第１延在ビード部８０ｃの幅寸法Ｗ５は、第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６よりも狭くてもよいし同一であってもよい。

第１突出ビード部７８ｃの左右両側には、第１延在ビード部８０ｄ、８０ｅが位置している。換言すれば、第１突出ビード部７８ｃは、第１延在ビード部８０ｄ、８０ｅのそれぞれに隣接している。第１突出ビード部７８ｃの幅寸法Ｗ７は、第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６と第１延在ビード部８０ｅの幅寸法Ｗ８とのそれぞれよりも広い。第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６は、第１延在ビード部８０ｅの幅寸法Ｗ８と同一である。つまり、第１支持ビード部７４は、Ｗ７＞Ｗ６且つＷ６＝Ｗ８になっている。なお、第１延在ビード部８０ｄの幅寸法Ｗ６は、第１延在ビード部８０ｅの幅寸法Ｗ８よりも広くても狭くてもよい。

このように、第１支持ビード部７４において、第１突出ビード部７８は、当該第１突出ビード部７８に隣接する第１延在ビード部８０よりも幅広に形成されている。

図２及び図５に示すように、第２セパレータ部材３２は、金属板状の第２セパレータ本体９０を備える。第２セパレータ本体９０の樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かう面（以下、「表面９０ａ」という。）には、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路９２（反応ガス流路）が形成される。燃料ガス流路９２は、燃料ガス供給連通孔４６ａ、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２に流体的に連通する。燃料ガス流路９２は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状の突起９２ａの間に形成された複数の直線状の流路溝９２ｂを有する。ただし、燃料ガス流路９２（突起９２ａ及び流路溝９２ｂ）は、矢印Ｂ方向に波状に延在してもよい。

第２セパレータ本体９０の表面９０ａにおいて、燃料ガス供給連通孔４６ａと燃料ガス流路９２との間には、矢印Ｃ方向に並ぶ複数個のエンボス部９４ａからなるエンボス列を複数有する第２入口バッファ部９４が設けられる。また、第２セパレータ本体９０の表面９０ａにおいて、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び燃料ガス流路９２の間と第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２及び燃料ガス流路９２の間とには、矢印Ｃ方向に並ぶ複数個のエンボス部９６ｂからなるエンボス列を複数有する第２出口バッファ部９６が設けられる。

第２セパレータ本体９０の表面９０ａには、流体の漏出を防止するための第２シール部９８が設けられている。第２シール部９８は、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）から見て、直線状に延在している。ただし、第２シール部９８は、セパレータ厚さ方向から見て、波状に延在してもよい。

第２シール部９８は、複数の連通孔５０を個別に囲む複数の第２連通孔シール部１００と、第２セパレータ本体９０の外周部に設けられた第２流路シール部１０２（第２外周側シール部）とを有する。

以下、複数の第２連通孔シール部１００のうち、燃料ガス供給連通孔４６ａを囲むものを「第２連通孔シール部１００ａ」といい、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２を囲むものを「第２連通孔シール部１００ｂ」という。また、複数の第２連通孔シール部１００のうち、酸化剤ガス供給連通孔４２ａを囲むものを「第２連通孔シール部１００ｃ」といい、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２を囲むものを「第２連通孔シール部１００ｄ」という。さらに、複数の第２連通孔シール部１００のうち、冷却媒体供給連通孔４４ａを囲むものを「第２連通孔シール部１００ｅ」といい、冷却媒体排出連通孔４４ｂを囲むものを「第２連通孔シール部１００ｆ」という。さらにまた、複数の第２連通孔シール部１００のうち、第１ドレン連通孔４８ａ及び第２ドレン連通孔４８ｂを囲むものを「第２連通孔シール部１００ｇ」という。

第２流路シール部１０２は、反応ガス（燃料ガス）の漏れを防止するためのものである。第２流路シール部１０２は、燃料ガス流路９２、第２入口バッファ部９４、第２出口バッファ部９６及び複数の第２連通孔シール部１００ａ～１００ｄを囲む。第２連通孔シール部１００ｅ～１００ｇは、第２流路シール部１０２の外側に位置する外側連通孔シール部である。

第２セパレータ本体９０の長手方向一端側（矢印Ｂ１方向）において、第２流路シール部１０２は、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１と上側の冷却媒体排出連通孔４４ｂとの間、上側の冷却媒体排出連通孔４４ｂと酸化剤ガス供給連通孔４２ａとの間、酸化剤ガス供給連通孔４２ａと下側の冷却媒体排出連通孔４４ｂとの間、及び下側の冷却媒体排出連通孔４４ｂと第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２との間を延在するように、蛇行している。従って、第２セパレータ本体９０の長手方向一端側において、第２流路シール部１０２は、第２セパレータ本体９０の一方の短辺に向かって膨出するように、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１、酸化剤ガス供給連通孔４２ａ及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの第２膨出形状部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃを有する。

第２セパレータ本体９０の長手方向他端側（矢印Ｂ２方向）において、第２流路シール部１０２は、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１と上側の冷却媒体供給連通孔４４ａとの間、上側の冷却媒体供給連通孔４４ａと燃料ガス供給連通孔４６ａとの間、燃料ガス供給連通孔４６ａと下側の冷却媒体供給連通孔４４ａとの間、及び下側の冷却媒体供給連通孔４４ａと第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２との間を延在するように、蛇行している。従って、第２セパレータ本体９０の長手方向他端側において、第２流路シール部１０２は、第２セパレータ本体９０の他方の短辺に向かって膨出するように、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１、燃料ガス供給連通孔４６ａ及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２をそれぞれ部分的に囲む３つの第２膨出形状部１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆを有する。

図７に示すように、第２シール部９８は、プレス成形により、樹脂枠付きＭＥＡ２８に向かって第２セパレータ本体９０に一体的に突出成形された第２シールビード部１０４と、第２シールビード部１０４に設けられた第２樹脂材１０６とを有する。第２シールビード部１０４の横断面形状は、第２シールビード部１０４の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。すなわち、第２シールビード部１０４は、第１セパレータ部材３０及び第２セパレータ部材３２の積層方向の圧縮荷重によって弾性変形する。

第２シールビード部１０４は、互いに対向するように配置された一対の第２ビード側部１０４ａと、一対の第２ビード側部１０４ａの突出端同士を連結する第２ビード頂部１０４ｂとを有する。一対の第２ビード側部１０４ａの間隔は、第２ビード頂部１０４ｂに向かって徐々に狭くなっている。なお、第２ビード側部１０４ａは、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）と平行であってもよい。つまり、第２シールビード部１０４の横断面形状は、矩形状又は正方形状であってもよい。

第２樹脂材１０６は、第２シールビード部１０４の突出端面（第２ビード頂部１０４ｂの外面）に印刷又は塗布等により固着された弾性部材である。第２樹脂材１０６は、例えば、ポリエステル繊維で構成される。第２樹脂材１０６は、多孔性でない。なお、第２樹脂材１０６はなくてもよい。

図５において、第２セパレータ本体９０には、第２連通孔シール部１００ａの内側（燃料ガス供給連通孔４６ａ側）及び外側（燃料ガス流路９２側）を連通するブリッジ部１０７が設けられる。第２セパレータ本体９０には、第２連通孔シール部１００ｂの内側（第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１又は第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２側）及び外側（燃料ガス流路９２側）を連通するブリッジ部１０８が設けられる。

図７において、第２セパレータ本体９０における第２シール部９８の外周側には、第２シールビード部１０４よりも高さが低く形成されるとともに第２シールビード部１０４の倒れを規制する第２支持ビード部１１０が設けられている。第２支持ビード部１１０は、第２シール部９８の外周に沿って延在するとともに第２セパレータ本体９０の表面９０ａから一体的に突出成形されている。第２支持ビード部１１０は、第２シールビード部１０４に近接している。第２支持ビード部１１０は、第２セパレータ本体９０に対して第２シールビード部１０４の突出方向と同じ方向（樹脂枠部材３４に向かう方向）に突出している。

図７において、第２セパレータ部材３２が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第２支持ビード部１１０の突出長ｌｂは、第２シール部９８の突出長Ｌｂよりも短い。そのため、第２支持ビード部１１０は、樹脂枠部材３４に対して離間している。すなわち、第２支持ビード部１１０と樹脂枠部材３４との間に僅かな隙間がある。そのため、第２支持ビード部１１０は、樹脂枠部材３４から圧縮荷重を受けない。また、第２支持ビード部１１０は、圧縮荷重を受けないように樹脂枠部材３４に接触してもよい。ただし、第２支持ビード部１１０は、燃料電池スタック１０に矢印Ａ方向の衝撃荷重が作用した際に、樹脂枠部材３４に接触して当該衝撃荷重を受けるように形成されている。第２支持ビード部１１０の突出長ｌｂは、第１支持ビード部７４の突出長ｌａと同一であるのが好ましい。また、第２シール部９８の突出長Ｌｂは、第１シール部６０の突出長Ｌａと同一であるのが好ましい。

具体的に、第２セパレータ部材３２が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第２支持ビード部１１０の突出長は、第２シールビード部１０４の突出長よりも短い。第２セパレータ部材３２が燃料電池スタック１０に組み込まれた状態で、第２支持ビード部１１０の突出長は、第２シールビード部１０４の突出長の５０％以上１００％未満が好ましく、６０％以上９０％以下がさらに好ましく、７０％以上９０％以下がさらに好ましい。この場合、第２セパレータ部材３２を燃料電池スタック１０に組み込む際に、第２シールビード部１０４の平面方向の倒れを第２支持ビード部１１０によって効果的に抑えることができる。また、第２支持ビード部１１０によって矢印Ａ方向の衝撃荷重を効果的に受けることができる。なお、第２支持ビード部１１０の突出長は、適宜設定可能である。

第２支持ビード部１１０は、第２セパレータ本体９０の外周に沿って一周延在している（図２参照）。換言すれば、第２支持ビード部１１０は、複数の第２連通孔シール部１００と第２流路シール部１０２の外周側に位置している。第２支持ビード部１１０の外周は、第２セパレータ本体９０の外周に沿って延在している。

第２支持ビード部１１０の横断面形状は、第２支持ビード部１１０の突出方向に向かって先細り形状となる台形形状である。第２支持ビード部１１０は、第２セパレータ本体９０の内方に位置する第２内側壁部１１０ａと、第２セパレータ本体９０の外方に位置する第２外側壁部１１０ｂと、第２内側壁部１１０ａの突出端と第２外側壁部１１０ｂの突出端とを互いに連結する第２頂壁部１１０ｃとを有する。第２内側壁部１１０ａと第２外側壁部１１０ｂとの間隔は、第２頂壁部１１０ｃに向かって徐々に狭くなっている。第２内側壁部１１０ａの根元は、第２ビード側部１０４ａの根元に近接している。

第２内側壁部１１０ａの根元は、第２ビード側部１０４ａの根元又は中間部位に連結してもよい。また、第２内側壁部１１０ａ及び第２外側壁部１１０ｂは、セパレータ厚さ方向（矢印Ａ方向）と平行であってもよい。つまり、第２支持ビード部１１０の横断面形状は、矩形状又は正方形状であってもよい。

図５、図７及び図８において、第２支持ビード部１１０の外周縁部（第２外側壁部１１０ｂ）は、第２セパレータ本体９０の外縁に沿って直線状に延在した部分を有している。第２支持ビード部１１０の幅Ｗ_Ｂ（図７に示す第２頂壁部１１０ｃの幅）は、第２支持ビード部１１０の延在方向の位置によって異なる。第２支持ビード部１１０と第１支持ビード部７４とは、第１セパレータ部材３０と第２セパレータ部材３２との積層方向（矢印Ａ方向）に重なる部分において、同一の幅（Ｗ_Ａ＝Ｗ_Ｂ）に設定されるのが好ましい。ここで、第２支持ビード部１１０の幅とは、当該第２支持ビード部１１０の延在方向とセパレータ厚さ方向とに直交する方向の長さをいう。なお、図５及び図６には、便宜上、図７及び図８に示す第２頂壁部１１０ｃ及び第２内側壁部１１０ａとの境界部と、第２頂壁部１１０ｃ及び第２外側壁部１１０ｂとの境界部のみを示している。

第２支持ビード部１１０は、第２連通孔シール部１００ｅ～１００ｇ（外側連通孔シール部）と第２流路シール部１０２との間に突出するように設けられた複数の第２突出ビード部１１２と、第２連通孔シール部１００ｅ～１００ｇ及び第２流路シール部１０２に沿って延在した複数の第２延在ビード部１１４と、を有する。

図６に示すように、第２突出ビード部１１２は、第２セパレータ本体９０の内方に向かって突出している。第２突出ビード部１１２の突出端部は、突出方向に先細り形状となる三角形状に形成されている。ただし、第２突出ビード部１１２の突出端部は、突出方向に先細り形状となる台形形状であってもよい。

図５に示すように、以下、複数の第２突出ビード部１１２のうち、第２連通孔シール部１００ｅ、１００ｆと第２膨出形状部１０２ａ～１０２ｆとの間に位置するものを「第２突出ビード部１１２ａ」という。また、複数の第２突出ビード部１１２のうち、第２膨出形状部１０２ｃ、１０２ｆと第２連通孔シール部１００ｇとの間に位置するものを「第２突出ビード部１１２ｂ」という。さらに、複数の第２突出ビード部１１２のうち、第２流路シール部１０２の燃料ガス流路９２を覆う部分と第２連通孔シール部１００ｇとの間に位置するものを「第２突出ビード部１１２ｃ」という。

複数の第２延在ビード部１１４のうち、第２膨出形状部１０２ａ～１０２ｆに対して矢印Ｂ方向（第２セパレータ部材３２の長手方向）に対向しているものを「第２延在ビード部１１４ａ」という。また、複数の第２延在ビード部１１４のうち、第２連通孔シール部１００ｅ、１００ｆ（外側連通孔シール部）に対向しているものを「第２延在ビード部１１４ｂ」という。さらに、複数の第２延在ビード部１１４のうち、第２膨出形状部１０２ｃ、１０２ｆに矢印Ｃ２方向に対向しているものを「第２延在ビード部１１４ｃ」という。また、複数の第２延在ビード部１１４のうち、第２連通孔シール部１００ｇに対向しているものを「第２延在ビード部１１４ｄ」という。さらに、複数の第２延在ビード部１１４のうち、第２流路シール部１０２に矢印Ｃ２方向に対向するものを「第２延在ビード部１１４ｅ」という。

図６に示すように、第２突出ビード部１１２ａの左右両側には、第２延在ビード部１１４ａ、１１４ｂが位置している。換言すれば、第２突出ビード部１１２ａは、第２延在ビード部１１４ａ、１１４ｂのそれぞれに隣接している。第２突出ビード部１１２ａの幅寸法Ｗ９は、第２延在ビード部１１４ａの幅寸法Ｗ１０と第２延在ビード部１１４ｂの幅寸法Ｗ１１とのそれぞれよりも広い（図８参照）。第２延在ビード部１１４ａの幅寸法Ｗ１０は、第２延在ビード部１１４ｂの幅寸法Ｗ１１よりも狭い。つまり、第２支持ビード部１１０は、Ｗ９＞Ｗ１１＞Ｗ１０になっている。なお、第２延在ビード部１１４ａの幅寸法Ｗ１０は、第２延在ビード部１１４ｂの幅寸法Ｗ１１よりも広くてもよいし同一であってもよい。

第２突出ビード部１１２ｂの左右両側には、第２延在ビード部１１４ｃ、１１４ｄが位置している。換言すれば、第２突出ビード部１１２ｂは、第２延在ビード部１１４ｃ、１１４ｄのそれぞれに隣接している。第２突出ビード部１１２ｂの幅寸法Ｗ１２は、第２延在ビード部１１４ｃの幅寸法Ｗ１３と第２延在ビード部１１４ｄの幅寸法Ｗ１４とのそれぞれよりも広い。つまり、第２支持ビード部１１０は、Ｗ１２＞Ｗ１３＞Ｗ１４になっている。なお、第２延在ビード部１１４ｃの幅寸法Ｗ１３は、第２延在ビード部１１４ｄの幅寸法Ｗ１４よりも狭くてもよいし同一であってもよい。

第２突出ビード部１１２ｃの左右両側には、第２延在ビード部１１４ｄ、１１４ｅが位置している。換言すれば、第２突出ビード部１１２ｃは、第２延在ビード部１１４ｄ、１１４ｅのそれぞれに隣接している。第２突出ビード部１１２ｃの幅寸法Ｗ１５は、第２延在ビード部１１４ｄの幅寸法Ｗ１４と第２延在ビード部１１４ｅの幅寸法Ｗ１６とのそれぞれよりも広い。第２延在ビード部１１４ｄの幅寸法Ｗ１４は、第２延在ビード部１１４ｅの幅寸法Ｗ１６と同一である。つまり、第２支持ビード部１１０は、Ｗ１５＞Ｗ１４且つＷ１４＝Ｗ１６になっている。なお、第２延在ビード部１１４ｄの幅寸法Ｗ１４は、第２延在ビード部１１４ｅの幅寸法Ｗ１６よりも広くても狭くてもよい。

このように、第２支持ビード部１１０において、第２突出ビード部１１２は、当該第２突出ビード部１１２に隣接する第２延在ビード部１１４よりも幅広に形成されている。

図２において、互いに接合される第１セパレータ本体５２の裏面５２ｂと第２セパレータ本体９０の裏面９０ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔４４ａと冷却媒体排出連通孔４４ｂとに流体的に連通する冷却媒体流路１１６が形成される。冷却媒体流路１１６は、酸化剤ガス流路５４が形成された第１セパレータ本体５２の裏面形状と、燃料ガス流路９２が形成された第２セパレータ本体９０の裏面形状とが重なり合って形成される。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

まず、図１に示すように、酸化剤ガスは、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔４２ａに供給される。燃料ガスは、エンドプレート２０ａの燃料ガス供給連通孔４６ａに供給される。冷却媒体は、エンドプレート２０ａの冷却媒体供給連通孔４４ａに供給される。

酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス供給連通孔４２ａから第１セパレータ部材３０の酸化剤ガス流路５４に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路５４に沿って矢印Ｂ方向に移動し、図２に示すＭＥＡ２８ａのカソード電極３８に供給される。

一方、燃料ガスは、図５に示すように、燃料ガス供給連通孔４６ａから第２セパレータ部材３２の燃料ガス流路９２に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路９２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、図２に示すＭＥＡ２８ａのアノード電極４０に供給される。

従って、各ＭＥＡ２８ａでは、カソード電極３８に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４０に供給される燃料ガスとが、第１電極触媒層及び第２電極触媒層内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。

次いで、カソード電極３８に供給されて消費された酸化剤ガスは、第１酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ１及び第２酸化剤ガス排出連通孔４２ｂ２に沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極４０に供給されて消費された燃料ガスは、第１燃料ガス排出連通孔４６ｂ１及び第２燃料ガス排出連通孔４６ｂ２に沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体供給連通孔４４ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ部材３０と第２セパレータ部材３２との間に形成された冷却媒体流路１１６に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、ＭＥＡ２８ａを冷却した後、冷却媒体排出連通孔４４ｂから排出される。

本実施形態は、以下の効果を奏する。

第１セパレータ本体５２における第１シール部６０の外周側には、第１シールビード部６６よりも高さが低く形成されるとともに第１シールビード部６６の倒れを規制する第１支持ビード部７４が設けられている。第１支持ビード部７４は、第１シール部６０に沿って延在するとともに第１セパレータ本体５２から一体的に突出成形されている。第１支持ビード部７４の幅は、第１支持ビード部７４の延在方向の位置によって異なる。

また、第２セパレータ本体９０における第２シール部９８の外周側には、第２シールビード部１０４よりも高さが低く形成されるとともに第２シールビード部１０４の倒れを規制する第２支持ビード部１１０が設けられている。第２支持ビード部１１０は、第２シール部９８に沿って延在するとともに第２セパレータ本体９０から一体的に突出成形されている。第２支持ビード部１１０の幅は、第２支持ビード部１１０の延在方向の位置によって異なる。

このような構成によれば、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）の幅が当該第１支持ビード部７４（当該第２支持ビード部１１０）の延在方向の位置によって異なっているため、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）の幅方向の剛性を向上させることができる。さらに、第１セパレータ部材３０及び第２セパレータ部材３２とＭＥＡ２８ａとを積層して圧縮荷重を付与した際に、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）によって第１シールビード部６６（第２シールビード部１０４）の倒れを効果的に抑えることができる。換言すれば、第１シールビード部６６（第２シールビード部１０４）の根元が外周側に変位しようとする動きを第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）によって抑えることができるため、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）の倒れを効果的に抑えることができる。従って、第１シール部６０（第２シール部９８）による所望のシール性を確保することができる。

第１シール部６０は、酸化剤ガス流路５４を囲む第１流路シール部６４と、複数の連通孔５０のそれぞれを個別に囲む複数の第１連通孔シール部６２を有する。第１支持ビード部７４は、複数の第１連通孔シール部６２と第１流路シール部６４との外周側に位置している。

また、第２シール部９８は、燃料ガス流路９２を囲む第２流路シール部１０２と、複数の連通孔５０のそれぞれを個別に囲む複数の第２連通孔シール部１００を有する。第２支持ビード部１１０は、複数の第２連通孔シール部１００と第２流路シール部１０２との外周側に位置している。

このような構成によれば、複数の第１連通孔シール部６２（第２連通孔シール部１００）による所望のシール性を確保することができるとともに第１流路シール部６４（第２流路シール部１０２）による所望のシール性を確保することができる。

第１支持ビード部７４は、複数の第１連通孔シール部６２ｅ～６２ｇと第１流路シール部６４との間に突出するように設けられた複数の第１突出ビード部７８と、第１流路シール部６４及び複数の第１連通孔シール部６２ｅ～６２ｇに沿って延在した第１延在ビード部８０とを有する。第１突出ビード部７８は、当該第１突出ビード部７８に隣接する第１延在ビード部８０よりも幅広に形成されている。

また、第２支持ビード部１１０は、複数の第２連通孔シール部１００ｅ～１００ｇと第２流路シール部１０２との間に突出するように設けられた複数の第２突出ビード部１１２と、第２流路シール部１０２及び複数の第２連通孔シール部１００ｅ～１００ｇに沿って延在した第２延在ビード部１１４とを有する。第２突出ビード部１１２は、当該第２突出ビード部１１２に隣接する第２延在ビード部１１４よりも幅広に形成されている。

このような構成によれば、簡単な構成により、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）の幅を、当該第１支持ビード部７４（当該第２支持ビード部１１０）の延在方向に位置によって異ならせることができる。

第１支持ビード部７４は、第１セパレータ本体５２の外縁に沿って一周延在している。また、第２支持ビード部１１０は、第２セパレータ本体９０の外縁に沿って一周延在している。

このような構成によれば、第１支持ビード部７４（第２支持ビード部１１０）の幅方向の剛性を効果的に向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。

上記実施形態は、電解質膜（３６）の両側に電極（３８、４０）が配設されてなる電解質膜・電極構造体（２８ａ）に積層されるように燃料電池スタック（１０）に組み込むためのセパレータ部材（３０、３２）であって、前記セパレータ部材には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体（５２、９０）を有し、前記セパレータ本体には、前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路（５４、９２）と、前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路（１１６）に連通する複数の連通孔（５０）と、前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部（６０、９８）と、が設けられ、前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部（６６、１０４）を有し、前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部よりも高さが低く形成されるとともに前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部（７４、１１０）が設けられ、前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なる、セパレータ部材を開示している。

上記のセパレータ部材において、前記シール部は、前記反応ガス流路を囲む流路シール部（６４、１０２）と、前記複数の連通孔のそれぞれを個別に囲む複数の連通孔シール部（６２、１００）と、を有し、前記支持ビード部は、前記複数の連通孔シール部と前記流路シール部との外周側に位置してもよい。

上記のセパレータ部材において、前記複数の連通孔シール部は、前記流路シール部の外側に位置する複数の外側連通孔シール部（６２ｅ～６２ｇ、１００ｅ～１００ｇ）を含み、前記支持ビード部は、前記複数の外側連通孔シール部と前記流路シール部との間に突出するように設けられた複数の突出ビード部（７８ａ～８ｃ、１１２ａ～１１２ｃ）と、前記流路シール部及び前記複数の外側連通孔シール部に沿って延在した延在ビード部（８０ａ、１１４ａ）と、を有し、前記突出ビード部は、当該突出ビード部に隣接する延在ビード部よりも幅広に形成されてもよい。

上記のセパレータ部材において、前記支持ビード部の外周端は、直線状に延在した部分を有してもよい。

上記のセパレータ部材において、前記支持ビード部は、前記セパレータ本体の外縁に沿って一周延在してもよい。

上記実施形態は、電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配置された一組のセパレータ部材とを備えた燃料電池（１２）であって、前記燃料電池には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、前記一組のセパレータ部材の少なくともいずれかは、上述したセパレータ部材である、燃料電池を開示している。

上記の燃料電池において、前記電解質膜・電極構造体の外周部には、樹脂枠部材（３４）が設けられ、前記一組のセパレータ部材のぞれぞれは、前記シールビード部を有し、前記樹脂枠部材は、前記一組のセパレータ部材の前記シールビード部によって挟持されてもよい。

１０…燃料電池スタック１２…発電セル（燃料電池）
２８ａ…電解質膜・電極構造体３０…第１セパレータ部材
３２…第２セパレータ部材３４…樹脂枠部材
３６…電解質膜３８…カソード電極
４０…アノード電極５０…連通孔
５２…第１セパレータ本体５４…酸化剤ガス流路（反応ガス流路）
６０…第１シール部６２…第１連通孔シール部
６４…第１流路シール部６６…第１シールビード部
７４…第１支持ビード部７８…第１突出ビード部
８０…第１延在ビード部９０…第２セパレータ本体
９２…燃料ガス流路（反応ガス流路）９８…第２シール部
１００…第２連通孔シール部１０２…第２流路シール部
１０４…第２シールビード部１１０…第２支持ビード部
１１２…第２突出ビード部１１４…第２延在ビード部

Claims

電解質膜の両側に電極が配設されてなる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体に積層されるように燃料電池スタックに組み込むためのセパレータ部材であって、
前記セパレータ部材には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、
前記セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体を有し、
前記セパレータ本体には、
前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、
前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、
前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、
前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、
前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、
前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、
前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、
前記支持ビード部の前記セパレータ厚さ方向の高さは、前記セパレータ部材が前記燃料電池スタックに組み込まれた状態で前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体から離間するように前記シールビード部の前記セパレータ厚さ方向の高さよりも低く形成されている、セパレータ部材。
請求項１記載のセパレータ部材であって、
前記シール部は、
前記反応ガス流路を囲む流路シール部と、
前記複数の連通孔のそれぞれを個別に囲む複数の連通孔シール部と、を有し、
前記支持ビード部は、前記複数の連通孔シール部と前記流路シール部との外周側に位置している、セパレータ部材。
電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体に積層されるように燃料電池スタックに組み込むためのセパレータ部材であって、
前記セパレータ部材には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、
前記セパレータ部材は、金属板状のセパレータ本体を有し、
前記セパレータ本体には、
前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、
前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、
前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、
前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、
前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部よりも高さが低く形成されるとともに前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、
前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、
前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、
前記シール部は、
前記反応ガス流路を囲む流路シール部と、
前記複数の連通孔のそれぞれを個別に囲む複数の連通孔シール部と、を有し、
前記支持ビード部は、前記複数の連通孔シール部と前記流路シール部との外周側に位置し、
前記複数の連通孔シール部は、前記流路シール部の外側に位置する複数の外側連通孔シール部を含み、
前記支持ビード部は、
前記複数の外側連通孔シール部と前記流路シール部との間に突出するように設けられた複数の突出ビード部と、
前記流路シール部及び前記複数の外側連通孔シール部に沿って延在した延在ビード部と、を有し、
前記突出ビード部は、当該突出ビード部に隣接する延在ビード部よりも幅広に形成されている、セパレータ部材。
請求項１～３のいずれか１項に記載のセパレータ部材であって、
前記支持ビード部の外周端は、直線状に延在した部分を有する、セパレータ部材。
請求項１～４のいずれか１項に記載のセパレータ部材であって、
前記支持ビード部は、前記セパレータ本体の外縁に沿って一周延在している、セパレータ部材。
電解質膜の両側に電極が配設されてなる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配置された一組のセパレータ部材とを備えた燃料電池であって、
前記燃料電池には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、
前記一組のセパレータ部材の少なくともいずれかは、請求項１～５のいずれか１項に記載したセパレータ部材である、燃料電池。
電解質膜の両側に電極が配設されてなる電解質膜・電極構造体と前記電解質膜・電極構造体の両側に配置された一組のセパレータ部材とを備えた燃料電池であって、
前記燃料電池には、セパレータ厚さ方向の圧縮荷重が付与され、
前記一組のセパレータ部材の少なくともいずれかは、金属板状のセパレータ本体を有し、
前記セパレータ本体には、
前記電極に沿って反応ガスを流すための反応ガス流路と、
前記セパレータ本体を前記セパレータ厚さ方向に貫通するとともに前記反応ガス流路又は冷却媒体流路に連通する複数の連通孔と、
前記反応ガス流路及び前記複数の連通孔の周囲に位置して前記反応ガス又は冷却媒体からなる流体の漏れを防止するためのシール部と、が設けられ、
前記シール部は、前記圧縮荷重によって弾性変形可能なように前記セパレータ本体から一体的に突出成形されたシールビード部を有し、
前記セパレータ本体における前記シール部の外周側には、前記シールビード部よりも高さが低く形成されるとともに前記シールビード部の倒れを規制する支持ビード部が設けられ、
前記支持ビード部は、前記シール部に沿って延在するとともに前記セパレータ本体から一体的に突出成形され、
前記支持ビード部の幅は、当該支持ビード部の延在方向の位置によって異なり、
前記電解質膜・電極構造体の外周部には、樹脂枠部材が設けられ、
前記一組のセパレータ部材のぞれぞれは、前記シールビード部を有し、
前記樹脂枠部材は、前記一組のセパレータ部材の前記シールビード部によって挟持されている、燃料電池。