JPWO2004105167A1 - 燃料電池 - Google Patents

Abstract

燃料電池の組立工程が有効に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することを可能にする。 燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１４を第１および第２金属セパレータ１６、１８により挟持している。第１金属セパレータ１６には、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂと酸化剤ガス流路２６とを連通する連結流路２８ａ、２８ｂが設けられる。電解質膜・電極構造体１４には、連結流路２８ａ、２８ｂに重ね合わされて前記連結流路２８ａ、２８ｂをシールするための第１重合部６６ａ、６６ｂが設けられ、この第１重合部６６ａ、６６ｂは、実質的にガス拡散層により構成される。

Description

本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体とセパレータとを積層し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通し前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔を備える内部マニホールド型燃料電池に関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を配設した電解質（電解質膜）・電極構造体を、セパレータによって挟持している。この種の燃料電池は、通常、電解質・電極構造体およびセパレータを所定の数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。

この燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。

上記の燃料電池には、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス（反応ガス）を流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス（反応ガス）を流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、該セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する反応ガス連通孔である燃料ガス供給連通孔および燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する反応ガス連通孔である酸化剤ガス供給連通孔および酸化剤ガス排出連通孔とが形成されている。

この場合、反応ガス流路と反応ガス連通孔とは、反応ガスを円滑かつ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路を介して連通している。ところが、セパレータと電解質・電極構造体とを、シール部材を介装して締め付け固定する際に、このシール部材が連結流路内に進入してしまい、所望のシール性を維持することができず、しかも反応ガスが良好に流れない。

そこで、特開２００１−２６６９１１号公報に開示されている固体高分子型燃料電池スタックでは、図１３に示すように、セパレータ１の面内に蛇行する反応ガス、例えば、酸化剤ガス流路２が形成されている。この酸化剤ガス流路２は、セパレータ１の周縁部に積層方向に貫通した酸化剤ガス供給用貫通孔３と酸化剤ガス排出用貫通孔４とに連通している。セパレータ１にはパッキン５が配置されており、このセパレータ１の面内で貫通孔３、４と酸化剤ガス流路２とを連通するとともに、他の貫通孔をこれらからシールしている。

貫通孔３、４と酸化剤ガス流路２とを連通する連結流路６ａ、６ｂには、この連結流路６ａ、６ｂを覆ってシール部材であるＳＵＳ板７が配置されている。ＳＵＳ板７は長方形状に構成されており、それぞれ２箇所に耳部７ａ、７ｂが設けられるとともに、各耳部７ａ、７ｂは、セパレータ１に形成された段差部８に嵌合している。

このように、特開２００１−２６６９１１号公報では、ＳＵＳ板７が連結流路６ａ、６ｂを覆っているために、高分子膜（図示せず）およびパッキン５が酸化剤ガス流路２に落ち込むことがなく、所望のシール性を確保して、反応ガスの圧力損失の増大を防止することができる、としている。

しかしながら、上記の特開２００１−２６６９１１号公報では、セパレータ１の連結流路６ａ、６ｂにそれぞれＳＵＳ板７が装着されており、前記ＳＵＳ板７の装着作業が煩雑である。特に、数十〜数百の燃料電池が積層される場合には、ＳＵＳ板７の装着工程が相当に煩雑でかつ時間がかかり、コストが大幅に高騰する。

しかも、連結流路６ａ、６ｂを覆ってＳＵＳ板７が装着されるために、この連結流路６ａ、６ｂの寸法を、前記ＳＵＳ板７の幅寸法より小さく設定することができない。従って、燃料電池全体の小型化および軽量化を図ることが困難である。
特開２００１−２６６９１１号公報

本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池の組立工程が有効に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。

本発明では、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体とセパレータとを積層し、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔を備える。そして、セパレータには、反応ガス連通孔と反応ガス流路とを連通する連結流路が設けられるとともに、電解質・電極構造体の少なくとも一方のガス拡散層には、前記連結流路に重ね合わされて前記セパレータに圧着することにより、該連結流路をシールするための重合部が設けられる。

従って、ガス拡散層自体が連結流路を覆うため、専用の金属板（例えば、ＳＵＳ板）等が不要になる。これにより、金属板等の装着工程が削減されて燃料電池の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。さらに、連結流路の寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池の小型化および軽量化を容易に図ることが可能になる。

［図１］図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
［図２］図２は、燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
［図３］図３は、前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。
［図４］図４は、前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
［図５］図５は、前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面説明図である。
［図６］図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
［図７］図７は、燃料電池スタックの図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
［図８］図８は、前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
［図９］図９は、前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面説明図である。
［図１０］図１０は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
［図１１］図１１は、前記燃料電池を構成する第２金属セパレータの正面説明図である。
［図１２］図１２は、燃料電池スタックの一部断面説明図である。
［図１３］図１３は、従来技術に係る燃料電池スタックを構成するセパレータの正面視説明図である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０の要部分解斜視説明図であり、図２は、複数の前記燃料電池１０を矢印Ａ方向に積層する燃料電池スタック１２の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図であり、図３は、前記燃料電池スタック１２の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。

図１に示すように、燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）１４が、第１および第２金属セパレータ１６、１８に挟持される。第１および第２金属セパレータ１６、１８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。なお、第１および第２金属セパレータ１６、１８に代替して、例えば、カーボン製セパレータを使用してもよい。

燃料電池１０の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂ、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔２４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

燃料電池１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａ、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔２０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

図１および図４に示すように、第１金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１４側の面１６ａには、例えば、矢印Ｂ方向に１往復半だけ折り返す蛇行流路である酸化剤ガス流路（反応ガス流路）２６が設けられる。酸化剤ガス流路２６は、第１金属セパレータ１６を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結流路２８ａ、２８ｂを介して連通する。連結流路２８ａ、２８ｂは、酸化剤ガス流路２６から延在する複数の凸部３０ａ、３０ｂにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

第１金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第１金属セパレータ１６の外周端部を周回して、第１シール部材３２が焼き付けや射出成形等により一体化される。第１シール部材３２は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、またはアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。

第１シール部材３２は、第１金属セパレータ１６の面１６ａに一体化される第１平面部３４と、前記第１金属セパレータ１６の面１６ｂに一体化される第２平面部３６とを備える。図４に示すように、第１平面部３４は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを酸化剤ガス流路２６に連通するようにこれらの周囲を囲繞して形成される一方、第２平面部３６は、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとを連通して形成される。

第１平面部３４には、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに近接して、それぞれ２つの短尺突起３７ａ、３７ｂが形成され、燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂに近接して、それぞれ２つの短尺突起３８ａ、３８ｂが形成される。

図１および図５に示すように、第２金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１４側の面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとに連通し、矢印Ｂ方向に１往復半だけ折り返す蛇行流路を構成する燃料ガス流路（反応ガス流路）４０が形成される。

燃料ガス流路４０は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路４０と燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、連結流路４２ａ、４２ｂを介して連通する。連結流路４２ａ、４２ｂは、燃料ガス流路４０から延在する複数の凸部４４ａ、４４ｂにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

図１に示すように、第２金属セパレータ１８の面１８ａとは反対の面１８ｂには、冷却媒体入口連通孔２２ａと冷却媒体出口連通孔２２ｂとに連通する冷却媒体流路４６が形成される。

第２金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第２金属セパレータ１８の外周端部を周回して、第２シール部材４８が一体化される。この第２シール部材４８は、上記の第１シール部材３２と同一の材料で構成される。図５に示すように、第２金属セパレータ１８の面１８ａには、第２シール部材４８を構成する突起５０が形成される。この突起５０は、燃料ガス流路４０を囲繞するとともに、前記燃料ガス流路４０と燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂとを連通する。

面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂの近傍に位置して、それぞれ２つの短尺突起５２ａ、５２ｂが形成されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂの近傍に位置して、それぞれ２つの短尺突起５４ａ、５４ｂが形成される。第１および第２金属セパレータ１６、１８が積層された際、短尺突起３７ａ、３７ｂと短尺突起５４ａ、５４ｂとが密着する一方（図２参照）、短尺突起３８ａ、３８ｂと短尺突起５２ａ、５２ｂとが密着する。

図１に示すように、面１８ｂには、第２シール部材４８を構成する突起５６が形成される。この突起５６は、冷却媒体流路４６を囲繞するとともに、前記冷却媒体流路４６と冷却媒体入口連通孔２２ａおよび冷却媒体出口連通孔２２ｂとを連通する。

電解質膜・電極構造体１４は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜６０と、前記固体高分子電解質膜６０を挟持するアノード側電極６２およびカソード側電極６４とを備える。固体高分子電解質膜６０の外周縁部は、アノード側電極６２およびカソード側電極６４の外周端部よりも外方に突出している。

アノード側電極６２およびカソード側電極６４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、前記固体高分子電解質膜６０の両面に接合されている。

図１、図４および図５に示すように、電解質膜・電極構造体１４は、第１金属セパレータ１６の連結流路２８ａ、２８ｂに重ね合わされて前記連結流路２８ａ、２８ｂをシールするための第１重合部６６ａ、６６ｂと、第２金属セパレータ１８の連結流路４２ａ、４２ｂに重ね合わされて前記連結流路４２ａ、４２ｂをシールするための第２重合部６８ａ、６８ｂとを設ける。

図１および図２に示すように、第１重合部６６ａは、カソード側電極６４の端部から面方向に沿って連結流路２８ａ側（矢印Ｂ方向外方）に突出する突出端部６４ａを備える。この突出端部６４ａは、固体高分子電解質膜６０を介装して第２金属セパレータ１８に設けられる第２シール部材４８の突起５０に保持される。

同様に、第１重合部６６ｂは、カソード側電極６４の端部から面方向に沿って連結流路２８ｂ側に突出する突出端部６４ｂを有する。この突出端部６４ｂは、固体高分子電解質膜６０を介装して第２シール部材４８の突起５０に保持される。突出端部６４ａ、６４ｂは、カソード側電極６４を構成するガス拡散層の対称位置に設けられる。

それぞれの突出端部６４ａ、６４ｂは、第１金属セパレータ１６の凸部３０ａ、３０ｂに密着し、複数の流路溝からなる連結流路２８ａ、２８ｂをシールするとともに、前記連結流路２８ａ、２８ｂを介して、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂと酸化剤ガス流路２６とが連通する。

第２重合部６８ａ、６８ｂは、アノード側電極６２の端部から面方向に沿って第２金属セパレータ１８の連結流路４２ａ、４２ｂに突出する突出端部６２ａ、６２ｂを有する。突出端部６２ａ、６２ｂは、第２金属セパレータの凸部４４ａ、４４ｂに密着する。突出端部６２ａ、６２ｂは、アノード側電極６２を構成するガス拡散層の対称位置に設けられる。

この突出端部６２ａ、６２ｂは、連結流路４２ａ、４２ｂをシールするとともに、前記連結流路４２ａ、４２ｂを介して、燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂと燃料ガス流路４０とが連通する。

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。

まず、図１に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

このため、燃料ガスは、図５に示すように、燃料ガス入口連通孔２４ａから第２金属セパレータ１８の燃料ガス流路４０に導入され、矢印Ｂ方向に往復移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するアノード側電極６２に供給される。一方、酸化剤ガスは、図１および図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａから第１金属セパレータ１６の酸化剤ガス流路２６に導入され、矢印Ｂ方向に往復移動しながら、電解質膜・電極構造体１４を構成するカソード側電極６４に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体１４では、カソード側電極６４に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極６２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

次いで、アノード側電極６２に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、カソード側電極６４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１および第２金属セパレータ１６、１８間の冷却媒体流路４６に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１４を冷却した後、冷却媒体出口連通孔２２ｂから排出される。

この場合、第１の実施形態では、電解質膜・電極構造体１４の少なくとも一部には、第１金属セパレータ１６の連結流路２８ａ、２８ｂに重ね合わされて前記連結流路２８ａ、２８ｂをシールするための第１重合部６６ａ、６６ｂと、第２金属セパレータ１８の連結流路４２ａ、４２ｂに重ね合わされて前記連結流路４２ａ、４２ｂをシールするための第２重合部６８ａ、６８ｂとが設けられる。

そこで、図２に示すように、第１重合部６６ａは、固体高分子電解質膜６０が第２シール部材４８の突起５０に密着するとともに、実質的にガス拡散層である突出端部６４ａが第１金属セパレータ１６の凸部３０ａに密着している。このため、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに供給される酸化剤ガスは、互いに密着する短尺突起３７ａ、５４ａに沿って連結流路２８ａに送られ、さらに複数の凸部３０ａ間を通って酸化剤ガス流路２６に円滑に流れ、この酸化剤ガスが漏れることを有効に阻止することができる。

これにより、連結流路２８ａを覆うために、従来のＳＵＳ板等の専用の金属板を用いる必要がなく、前記金属板の装着工程が削減される。従って、燃料電池１０の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。

さらに、連結流路２８ａの寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池１０全体の小型化および軽量化を容易に図ることが可能になる。なお、連結流路２８ｂ、４２ａおよび４２ｂにおいても、上記の連結流路２８ａと同様の効果が得られる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池８０の要部分解斜視説明図であり、図７は、複数の前記燃料電池８０を矢印Ａ方向に積層する燃料電池スタック８２の、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

燃料電池８０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）８４が第１および第２金属セパレータ８６、８８に挟持される。図６および図８に示すように、酸化剤ガス流路２６と酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂとは、連結流路９０ａ、９０ｂを介して連通する。連結流路９０ａ、９０ｂは、酸化剤ガス流路２６から延在する凸部３０ａ、３０ｂとは個別に設けられた複数の凸部９２ａ、９２ｂにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

図９に示すように、第２金属セパレータ８８において、燃料ガス流路４０と燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂとは、連結流路９４ａ、９４ｂを介して連通する。連結流路９４ａ、９４ｂは、燃料ガス流路４０から延在する凸部４４ａ、４４ｂとは個別に設けられた複数の凸部９６ａ、９６ｂにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

図６に示すように、突出端部６２ａ、６２ｂ、６４ａおよび６４ｂには、接着剤、例えば、フッ素系接着剤が含浸された硬化部位９８が設けられる。突出端部６２ａ、６２ｂ、６４ａおよび６４ｂに硬化部位９８が設けられることにより、電解質膜・電極接合体８４が第１および第２セパレータ８６、８８により挟持される際、前記突出端部６２ａ、６２ｂ、６４ａおよび６４ｂがへたることがない。

このため、第２の実施形態では、連結流路９０ａ、９０ｂおよび９４ａおよび９４ｂにガス拡散層が進入することがなく、所望のシール性を維持することが可能になる。さらに、この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池１２０の要部分解斜視説明図であり、図１１は、前記燃料電池１２０を構成する第２金属セパレータ１２２の正面説明図である。

燃料電池１２０を構成する電解質膜・電極構造体１２４は、固体高分子電解質膜６０と、前記固体高分子電解質膜６０を挟持するアノード側電極１２６およびカソード側電極６４とを備える。アノード側電極１２６は、カソード側電極６４よりも小さな寸法に設定されている。

第２金属セパレータ１２２は、連結流路を設けておらず、冷却媒体流路４６が設けられた面１２２ｂには、それぞれ燃料ガス入口連通孔２４ａおよび燃料ガス出口連通孔２４ｂに連通する複数の通路１２８ａ、１２８ｂが形成される。各通路１２８ａ、１２８ｂは、複数の孔部１３０ａ、１３０ｂに連通するとともに、前記孔部１３０ａ、１３０ｂは、面１２２ａに設けられた燃料ガス流路４０に連通する。

第２金属セパレータ１２２の面１２２ａ、１２２ｂには、第２シール部材１３２が一体化される。図１１に示すように、第２シール部材１３２は、第２金属セパレータ１２２の外周端部に近接して面１２２ａに設けられる外側シール１３４を備え、この外側シール１３４から内方に所定の距離だけ離間して内側シール１３６が設けられる。この内側シール１３６は、燃料ガス流路４０を閉塞している。

第２シール部材１３２は、第２金属セパレータ１２２の面１２２ｂに設けられる外側シール１３８と、この外側シール１３８の内方に離間して冷却媒体流路４６を囲繞して設けられる内側シール１４０とを備える（図１０および図１２参照）。

このように構成される第３の実施形態では、第１金属セパレータ１６の連結流路２８ａ、２８ｂが、電解質膜・電極構造体１２４を構成するカソード側電極６４（実質的には、ガス拡散層）の２つの角部によってシールされており、上記の第１および第２の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明に係る燃料電池では、電解質・電極構造体を構成するガス拡散層自体が連結流路を覆うため、専用の金属板等が不要になる。これにより、金属板等の装着工程が削減されて、燃料電池の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。さらに、連結流路の寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池の小型化および軽量化を容易に図ることが可能になる。

Claims (11)

1. 電解質（６０）を一対の電極（６２、６４）間に配設した電解質・電極構造体（１４）とセパレータ（１６）とを積層し、前記電解質・電極構造体（１４）と前記セパレータ（１６）との間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路（２６）が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路（２６）に連通する反応ガス連通孔（２０ａ）を備える内部マニホールド型燃料電池であって、
   前記セパレータ（１６）には、前記反応ガス連通孔（２０ａ）と前記反応ガス流路（２６）とを連通する連結流路（２８ａ）が設けられるとともに、
   前記電解質・電極構造体（１４）の少なくとも一方のガス拡散層には、前記連結流路（２８ａ）に重ね合わされて前記セパレータ（１６）に圧着することにより、該連結流路（２８ａ）をシールするための重合部（６６ａ）が設けられることを特徴とする燃料電池。
2. 請求項１記載の燃料電池において、前記重合部（６６ａ）は、前記ガス拡散層の端部から面方向に突出する突出端部（６４ａ）を備えることを特徴とする燃料電池。
3. 請求項２記載の燃料電池において、前記突出端部（６４ａ）は、前記連結流路（２８ａ）に重ね合わされる面とは反対の面に、前記電解質である電解質膜（６０）を介装してシール部材（５０）が積層されることを特徴とする燃料電池。
4. 請求項２又は３記載の燃料電池において、前記突出端部（６４ａ、６４ｂ）は、前記ガス拡散層の対称位置に設けられることを特徴とする燃料電池。
5. 請求項１記載の燃料電池において、前記電解質・電極構造体（１２４）は、前記一方のガス拡散層の表面積が他方のガス拡散層の表面積よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池。
6. 請求項５記載の燃料電池において、前記一方のガス拡散層は、前記電解質である電解質膜（６０）の全面を覆って設けられることを特徴とする燃料電池。
7. 請求項６記載の燃料電池において、前記電解質膜（６０）には、前記他方のガス拡散層の周囲に位置してシール部材（５０）が積層されることを特徴とする燃料電池。
8. 請求項１記載の燃料電池において、前記連結流路（２８ａ）は、複数本の平行な流路溝により構成されることを特徴とする燃料電池。
9. 請求項１記載の燃料電池において、前記セパレータ（１６）は、金属製プレートで構成されることを特徴とする燃料電池。
10. 請求項９記載の燃料電池において、前記金属製プレートを波形状にプレス成形することにより前記連結流路（２８ａ）が構成されることを特徴とする燃料電池。
11. 請求項１記載の燃料電池において、前記ガス拡散層には、前記連結流路（９０ａ）に重ね合わされる前記重合部（６６ａ）に接着剤による硬化部位（９８）が設けられることを特徴とする燃料電池。

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