WO2002001658A1

WO2002001658A1 - Composant destine a une pile a combustible

Info

Publication number: WO2002001658A1
Application number: PCT/JP2001/004273
Authority: WO
Inventors: Yuichi Kuroki; Yoshihiro Kurano; Tomohiro Inoue
Original assignee: Nok Corporation
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-01-03
Also published as: KR20030011876A; US20030104262A1; CA2412869C; EP1296394B1; KR100750021B1; EP1296394A4; AU2001258800A1; JP3894314B2; CN100487966C; EP1296394A1; CA2412869A1; CN1557034A; ATE521099T1; US7504173B2

Description

明細書燃料電池用構成部品技術分野

本発明は、燃料電池用構成要素の集合体をなす燃料電池用構成部品に関するものである。背景技術

第 15図に示すように、燃料電池は、その主な構成要素として、カーボンプレ —ト等よりなるセパレー夕（集電極） 51と、ガスを反応させるための、 Pt触媒を担持させた触媒付電極（触媒層）および電解質膜（イオン交換膜）の一体品よりなる反応電極部（MEA) 52と、ガスの拡散を促進させるためのカーボン繊維等よりなるガス拡散層（GDL) 53と、ガスや冷媒をシールするためのガスケヅト（シール） 54とを有している。

しかしながら、従来技術では、燃料電池を組み立てる際に、これらの構成要素を順次組み付ける構成であるために、その組立てに多くの手間と時間がかかる不都合がある。

また、最近、カーボンプレート上にガスケヅトを一体成形したセパレ一夕 51 とガスケヅト 54との一体成形品が考案されており（特開 2000- 13328 8号公報参照）、この従来技術によれば、セパレー夕 51とガスケット 54とを組み付ける分の工数を削減することができる。しかしながら依然、ガス拡散層 5 3等のその他の部品を組み付ける工数が多いという問題がある。ガス拡散層 53 は一般にカーボン繊維よりなり、カーボンプレートとの接着は不可能である。そのため、組立時に位置が定まりにくく、位置決めを行なう等の工夫が必要であるまた、従来技術においては、第 16図に示すように、セパレ一夕 51とガス拡散層 5 3とを別体として組み付けた場合に、ガス拡散層 5 3がセパレ一夕 5 1内に挟み込まれる状態となるために、ガス拡散層 5 3の周囲にスペース 5 5が残ることになる。したがって、このスペース 5 5がガスの近道流路となってガスの拡散を阻害することがあるために、これを原因として、燃料電池の発電効率が低下するという問題がある。

また、ガス拡散層は力一ボン繊維等からなる多孔質体であるために、ガスケットをガス拡散層に積層してシールする際、ガスケットに対して内側のガス流路側から外側に向かってガス拡散層の空隙部がガス漏れの流路となり、ガスが漏れる不具合がある。更に、シールするためにガス拡散層とガスケットおよびセパレ一夕間は加圧されるが、その際、ガス拡散層の一部が潰れたり破損したりすることが懸念される。

また、第 1 7図および第 1 8図に示すように、他の従来技術においては、両面にガス拡散層（G D L ) 6 4を固定した反応電極部（M E A ) 6 1における電解質膜（イオン交換膜） 6 2の周縁部が平面方向に延長形成され、この周縁部の両面にパヅキン等のシール 6 5が配置されることによって、燃料電池セルのシール部が構成されている。反応電極部 6 1は、電解質膜 6 2とその両面に配置された触媒付電極（触媒層） 6 3とを一体化したものであって、この反応電極部 6 1とその両面に固定されたガス拡散層 6 4によって U E A 6 6が構成されており、この U E A 6 6がー対のセパレ一夕（集電極） 6 7の間に挟み込まれて燃料電池セルが構成されている。上記構成要素のうち、ガス拡散層 6 4は炭素繊維または金属繊維等からなる多孔質体であって、組立状態において一対のセパレー夕 6 7の間に圧縮されて取り付けられることから、へたりを発生し易いものである。しかしながら、この従来技術においては、上記したようにガス拡散層 6 4が反応電極部 6 1に固定されているために、いざ交換となった場合には、 U E A 6 6 を全部交換しなければならず、この中に比較的高価な部品である電解質膜 6 2が含まれるために、大幅なコスト増となっている。

本発明は以上の点に鑑みて、燃料電池用構成要素の組付工数を削減することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とし、またこれに加えて、燃料電池の発熱効率を向上させるとともに、優れたシール性を発揮することが可能な燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。

また、燃料電池用構成要素の交換およびメンテナンス性を向上させるとともに部品コストを抑制することができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。

またこれに加えて、ガス拡散層とガスケットとの一体品またはガス拡散層とガスケヅトとセパレー夕との一体品において、ガスケットに生じる永久圧縮歪みを比較的小さく抑えることができる燃料電池用構成部品を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するため、本発明の請求の範囲第 1項による燃料電池用構成部品は、カーボンプレート等よりなるセパレ一夕と、力一ボン繊維等よりなるガス拡散層と、液状ゴム硬化物等よりなるガスケットとを一体成形したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 2項による燃料電池用構成部品は、力一ボンプレ一ト等よりなるセパレ一夕と、カーボン繊維等よりなるガス拡散層との一体品を有し、前記一体品のガス拡散層側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケットを一体成形したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 3項による燃料電池用構成部品は、カーボンプレ —ト等よりなるセパレー夕と、カーボン繊維等よりなるガス拡散層との一体品を有し、前記一体品のガス拡散層側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケットを一体成形するとともに、反対側の面にもガスケットを一体成形したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 4項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレー夕に接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したガスケットのゴムが前記セパレ一夕上の接着剤と反応することにより前記ガス拡散層を挟み込む形で一体成形されたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 5項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレー夕の片面に接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したガスケットのゴムが前記セパレー夕上の接着剤と反応することにより前記ガス拡散層を挟み込む形で一体成形されるとともに、反対側の面にも接着剤が塗布されてガスケットが一体成形されたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 6項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレータに貫通穴が設けられ、ガス拡散層に浸透したゴムの一部が前記貫通穴を通過して反対側の面に達することにより前記セパレ一夕の両面にガスケットが一体成形されたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 7項による燃料電池用構成部品は、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の両面にそれそれガスケットを設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 8項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 7項の燃料電池用構成部品において、一方のガス拡散層のセパレ一夕側ならびに他方のガス拡散層の電解質膜側およびセパレ一夕側はそれそれガスケッ卜がダブルリップ構造であり、一方のガス拡散層の電解質膜側はガスケットがフラットシール構造であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 9項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 7項または第 8項の燃料電池用構成部品において、各ガスケットが、ガス拡散層の多孔質構造に液状ゴムを含浸させたものであることを特徴とするもの ^ある。

また、本発明の請求の範囲第 1 0項による燃料電池用構成部品は、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の周縁部近傍に貫通穴を設け、前記貫通穴を介して前記ガス拡散層の両面にガスケットを一体成形したことを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 1 1項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1 0項の燃料電池用構成部品において、ガスケッ卜がガス拡散層の周縁部を覆い、特に前記ガス拡散層の端面を被覆していることを特徴とするものでめる。

また、本発明の請求の範囲第 1 2項による燃料電池用構成部品は、カーボン繊維等よりなるガス拡散層と液状ゴム硬化物等よりなるガスケットとの一体品であつて、前記ガス拡散層と前記ガスケツトのシールリップとが平面上重ならないように配置されていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 1 3項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1 2項の燃料電池用構成部品において、ガス拡散層とガスケットとの接合部にて、前記ガスケッ卜の一部のゴムが前記ガス拡散層に含浸せしめられていることを特徴とするものである。

また、本発明の請求の範囲第 1 4項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1 2項または第 1 3項の燃料電池用構成部品において、ガスケットが両面シールのガスケットまたは片面シールのガスケットであることを特徴とするものである。

更にまた、本発明の請求の範囲第 1 5項による燃料電池用構成部品は、上記した請求の範囲第 1 2項、第 1 3項または第 1 4項の燃料電池用構成部品においてガス拡散層およびガスケヅトに対して更に、カーボンプレート等よりなるセパレ一夕が一体成形されていることを特徴とするものである。

上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1項による燃料電池用構成部品のように、セパレー夕、ガス拡散層およびガスケットを一体成形したり、あるいは本発明の請求の範囲第 2項または第 3項による燃料電池用構成部品のように、セパレ —夕およびガス拡散層よりなる一体品のガス拡散層側の片面にガスケットを一体成形したりすると、これらの部品が予め一体化されるために、燃料電池の組立てに際してこれらの部品を互いに組み付ける工程を削減することが可能となる。またこれに加えて、本発明の請求の範囲第 3項による燃料電池用構成部品においては、セパレ一夕およびガス拡散層よりなる一体品の反対側の面にもガスケヅトが一体成形されるために、両面ガスケットの一体品が構成される。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 4項、第 5項または第 6項による燃料電池用構成部品においては、ガスケットのゴムがガス拡散層に浸透してこのガス拡散層を挟み込む形で一体成形されるために、ガスケットとガス拡散層とが密着し、よって両者の間にガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することが可能となる。

また、ガスケットのゴムがガス拡散層に浸透してセパレー夕に達することによりガスケットとセパレー夕とが一体化されるために、ガス漏れ流路が形成されるのを防止することが可能となる。

またこれに加えて、本発明の請求の範囲第 5項による燃料電池用構成部品においては、セパレー夕の反対側の面にも接着剤が塗布されてガスケットが一体成形され、また本発明の請求の範囲第 6項による燃料電池用構成部品においては、ゴムの一部が貫通穴を通過して反対側の面に達することによりガスケットが一体成形されるために、両面ガスケットの一体品が構成される。

尚、上記請求の範囲第 1項ないし第 6項に係る発明に関連して、本件提案には以下の技術的事項が含まれる。

すなわち、上記目的を達成するべく本件出願が提案する一の発明は、燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体にした、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品に係るものである。

また、本件出願は、上記目的を達成するために、以下の技術的事項を提案するものでもある。

① 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、力一ボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用の力一ボンプレートとガス摅散層とガスケットの一体品。

② 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、力一ボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケヅトを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケヅトの一体品。

③ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケットを成形し（すなわちイオン交換膜側にガスケットを成形し）、またカーボンプレート側である冷却水側にもガスケットを成形した燃料電池用の力一ボンプレ一卜とガス拡散層と両面ガスケットの一体品。

④ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケヅトを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、カーボンプレートには接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したゴムが、力一ポンプレート上の接着剤と反応し、ガス拡散層を挟み込む形で一体成形された製品。

⑤ 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、力一ボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケヅトを成形した ) 、燃料電池用の力一ボンプレートとガス拡散層とガスケヅトの一体品で、カーボンプレートには接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したゴムが、力一ポンプレート上の接着剤と反応し、ガス拡散層を挟み込む形で一体成形された製品。また、その裏面であるカーボンプレート側にも接着剤が塗布されて、液状ゴムの硬化物が成形された両面ガスケットタイプ。

⑥ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケットを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケットを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、カーボンプレートにはガスケットの下にあたる場所に間隔をおいた貫通穴が開けられ、ガス拡散層に浸透したゴムが、その貫通穴を通過して、裏側のカーボンプレート表面に達し、両面にガスケットが成形される製品。

上記の提案事項は、従来技術に見られない「セパレー夕とガス拡散層とガスケヅトの 3部品を一体化した製品」を提案するものであり、一の製法として、セパレー夕とガス拡散層とをゴムを介して一体成形することにより、セパレー夕とガス拡散層とガスケットの 3部品を一体化した製品が完成する。

カーボン繊維よりなるガス拡散層は、ゴムを浸透させて、その後、硬化させることが可能である。そのため、カーボンプレート上に接着剤を塗布することにより、透過したゴムがカーボンプレート上に達し、カーボンプレートとゴムを接着することが可能である。そのとき、ガス拡散層は、浸透したゴムにより、カーボンプレート上に接着剤で固定される。後記実施例に係る第 2図は、ガス拡散層側 (イオン交換膜側）のみにガスケットを成形した製品であり、ガスケットは成形中に、カーボンプレートの表面に塗布された接着剤により接合される。また第 5 図は第 2図の製品のセパレ一夕裏面（冷媒面）に接着剤を塗布して、ガスケットを成形した両面ガスケットタイプの製品である。また第 7図は、力一ボンプレートに貫通穴を設けて、ガス拡散層側のガスケットとその裏面の冷媒側のガスケットを接着剤なしに固定した製品であり、これらのようなセパレ一夕とガス拡散層とガスケットの接合品により、燃料電池の組付け時に、カーボンプレートとガス拡散層との組み付け工数を省くことができる。

また、従来技術においては、ガス拡散層の周囲にあったスペースがガスの近道流路となり、ガスの拡散を阻害し、発電効率が悪化していたが、そのようなスぺースが存在しなくなるために、ガスの拡散が良化し、燃料電池の発電効率を向上させることができる。

第 7図の詳細として、カーボンプレートのガスケヅトが成形されるライン上に所定の間隔の貫通穴を設けることによって、力一ボンプレートの両面にガスケットを成形することが可能である。ガス拡散層に浸透したゴムが、その貫通穴を通過して裏側のカーボンプレート表面に達し、両面にガスケットが成形される。そのとき、ガスケットは貫通穴を通して固定されているため、接着の必要がない。そして、以上の構成および作用によって、以下の効果を奏することが可能となる。

① 燃料電池の組付け工数が削減できる。

② ガス拡散層とガスケットを一体にすることにより、ガスの拡散性が更に向上し、発電効率が向上する。

③ 接着剤を使用しない貫通穴タイプの、ガス拡散層とガスケットの一体製品の場合は、接着剤塗布工程の削除、および接着剤の費用の削減が可能である。また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 7項による燃料電池用構成部品においては、電解質膜とガス拡散層とが別体に成形され、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の両面にそれそれガスケットが設けられているために、ガス拡散層の交換時には、ガス拡散層と別体の電解質膜を残して、ガスケットを設けたガス拡散層のみを交換すれば良い。

また、この請求の範囲第 7項による燃料電池用構成部品においては併せて、ガス拡散層およびガスケットの組み合わせによって燃料電池セルのシール部が構成され、電解質膜はこのシール部の内側に収容されることになる。したがって電解質膜の平面積を上記従来技術よりも縮小することが可能となる。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 8項による燃料電池用構成部品においては、一方のガス拡散層のセパレー夕側ならびに他方のガス拡散層の電解質膜側およびセパレー夕側においてそれそれガスケットがダブルリヅプ構造とされており、このダブルリップ構造は、リップが複数であるために、シール性能が高いものである。また、一方のガス拡散層の電解質膜側においてガスケヅトがフラヅトシール構造とされているために、これが押圧接触する電解質膜の変形を抑えることが可能となる。 0 また、ガス拡散層が多孔質構造であるために、これに一体化するガスケットはそれそれ、請求の範囲第 9項に記載したように、ガス拡散層の多孔質構造に液状ゴムを含浸させて成形するのが好適である。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 0項による燃料電池用構成部品においては、電解質膜とガス拡散層とが別体に成形され、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の周縁部近傍に貫通穴が設けられるとともに、この貫通穴を介してガス拡散層の両面にガスケットが一体成形されているために、ガス拡散層の交換時には、ガス拡散層と別体の電解質膜を残して、ガスケットを設けたガス拡散層のみを交換すれば良い。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 1項による燃料電池用構成部品においては、ガスケットがガス拡散層の周縁部を覆い、特にガス拡散層の端面を被覆しているために、密封流体がガス拡散層を透過してその端面方向に漏れるのを抑えることが可能となる。

尚、上記請求の範囲第 7項ないし第 1 1項に係る発明に関連して、本件提案には、以下の技術的事項が含まれる。

①，本件出願が提案する一のガスケットは、燃料電池スタックのセルの膜シ一ルとして、 G D Lと一体になつたガスケットで、 M E Aをサンドィヅチした構造である。

• また、 G D L—体ガスケヅトは、ガスケット Aおよびガスケット Bの組み合わせによって構成されている。ガスケット Aは、セパレー夕側にダブルのシールリップを有する。 M E A側はフラヅトのシ一ル面を有する。ガスケット Bは、セパレー夕側および M E A側共にダブルビー卜のシールリップを有し、 M E A側の内側ビートは、 M E Aを挟み込んでシールする構造としているため、シ一ルリヅプの高さをその分、低くしている。

• ガスケット A , B共に、 G D Lに液状ゴムで含浸させている。

② ' 本件出願が提案する一のガスケットは、高価な M E Aの面積を減らし、更にへたりによる交換が考えられる G D Lを分離し、 G D Lとシールを一体化することで、現行品の問題を解決する構造とした。

• GD Lとシールの一体化は、シール性を損なわないようにするため、ガスケヅト A， Bの 2種類の組み合わせで、しかもダブルシールリヅプ付きとし、内側は主として MEAの固定、外側はシールとの構成とした。

• ダブルリップの内側は、 MEAの厚みを考慮し、内側の高さをその分、低くしてある。一部をフラットにするのは、膜の変形を少なくするシール性向上の目的である。

• ゴム材料は、多孔質体を含浸させるため、液状ゴムとし、例えば、 2液タイプの液状シリコーンゴムとする。また、液状フッ素ゴムまたは液状エチレンプロピレンゴム等でも可能である。

③ ' また、本件出願が提案する一のガスケットは、燃料電池の集電極（セパレ —夕）と反応電極部間をシールするガスケットであって、 MEAを挟み込むように位置する G D Lにガスケットを一体成形するものである。

• GDLに貫通孔を設け、 GDL端部を覆うようにガスケットを一体成形する。 •一体成形は、 L IM成形機にて実施する。

• ガスケットには、低硬度の液状ゴム材料（H s 20〜 60 ) を用いる。

④ ' 更にまた、本件出願が提案する一のガスケットは、上記従来技術における不具合を解決するため、 UEAを MEAと GDLに分離し、 GDLにガスケットを一体化し、 GD Lのへたりによる UE Aの交換時に ME Aをリサイクル可能とする。

• GDLへのガスケットの成形は、' GD Lが多孔質体であることから、液状ゴムの含浸が考えられるが、生産性を向上させるために、 GDL側に貫通穴を設けて、そこにゴムを両面一体成形する。

- 成形に当たってはシール部周辺のみを型締めし、ガス拡散機能の必要な反応面の多孔質部を圧縮しないように型構造上で逃がす。また、 GDLの端面方向の漏れを考慮に入れ、端面をゴムで覆う構造とする。

• ガスケット材料としては、低圧による射出成形が可能な液状ゴムで、ゴム硬 2 度は H s 2 0〜 6 0とする。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 2項による燃料電池用構成部品のように、ガス拡散層とガスケットのシールリヅプとが平面上重ならないように配置されると、ガスケットのシ一ルリヅプの直下にガス摅散層が位置しないために、ガスケットに生じる永久圧縮歪みを比較的小さく抑えることが可能となる尚、このようにガス拡散層とガスケットのシ一ルリップとを平面上重ならないように配置するには、ガス拡散層をガスケットの側面に配置したり、ガスケットをガス拡散層の外側に配置したりするのが好適であり、また、ガス拡散層とガスケッ卜とを一体化するには、ガス拡散層とガスケットとの接合部においてガスケッ卜の一部の液状ゴムをガス拡散層に含浸するのが好適である（請求の範囲第 1 3項）。

また、ガスケットには、その上下両面にそれそれシールリップを備えた両面シールのガスケットゃ、上下両面の何れかにシールリップを備えた片面シールのガスケットがあり（請求の範囲第 1 4項）、更に、ガス拡散層およびガスケットには、カーボンプレート等よりなるセパレー夕が一体成形されることがある（請求の範囲第 1 5項）。

また、上記請求の範囲第 1 2項ないし第 1 5項に係る発明に関連して、上記目的を達成するべく本件提案には、以下の技術的事項が含まれる。

① 燃料電池用に使用されるカーボン繊維等で作られたガス拡散層と液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケヅトのリヅプの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケットの側面にガス拡散層が固定されている製品。

② 燃料電池用に使用されるカーボン繊維等で作られたガス拡散層と液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケットはガス拡散層に対して両面に形成されているがガスケッ卜のリツプの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケヅトの側面にガス拡散層が固定されている製品。

③ 燃料電池用に使用されるカーボン繊維等で作られたガス拡散層と液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケヅトのリヅプの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケヅ卜の側面にガス拡散層が固定されている製品において、ガスケットとガス拡散層の接合部は、ガス拡散層にゴムが含浸された状態である製品。

④ 燃料電池用に使用されるカーボン繊維等で作られたガス拡散層と液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケットはガス拡散層に対して両面に形成されているがガスケットのリップの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケッ卜の側面にガス拡散層が固定されている製品において、ガスケットとガス拡散層の接合部は、ガス拡散層にゴムが含浸された状態である製品。

⑤ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケットのリップの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケットの側面にガス拡散層が固定されている製品。

⑥ 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、力一ボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体成形した、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケットのリップの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケッ卜の側面にガス拡散層が固定されている製品において、ガスケットとガス拡散層の接合部は、ガス拡散層にゴムが含浸された状態である製品。

⑦ 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケットを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケットを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、ガスケットのリップの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケットの側面にガス拡散層が固定されている製品。

⑧ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケヅトを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケッ卜の一体品で、ガスケヅトのリップの直下にガス拡散層が位置せず、ガスケヅトの側面にガス拡散層が固定されている製品において、ガスケットとガス拡散層の接合部は、ガス拡散層にゴムが含浸された状態である製品。

⑨ 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケットを成形し（すなわちイオン交換膜側にガスケヅトを成形し）、また力一ボンプレート側である冷却水側にもガスケットを成形した燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層と両面ガスケッ卜の一体品ガスケットのリップ直下にガス拡散層が位置せず、ガスケットの側面にガス拡散層が固定されている製品。

⑩ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケヅトを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品で、力一ボンプレートには接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したゴムが、力一ポンプレート上の接着剤と反応し、ガス拡散層を挟み込む形で一体成形された製品において、ガスケットとガス拡散層の接合部は、ガス拡散層にゴムが含浸された状態である製品。 '

⑪ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、力一ボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケヅトを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケットを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケットの一体品。カーボンプレートには接着剤が塗布され、ガスケットはカーボンプレート上の接着剤と反応し、ガスケットと力一ボンプレートが一体成形される。同時にガスケット直下に位置せず側面に位置するガス拡散層は、ガスケットによって固定される。その裏面であるカーボンプレート側にも接着剤が塗布されて、液状ゴムの硬化物が成形された両面ガスケットタイプ。

⑫ 燃料電池用セパレー夕に使用される力一ボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品の、ガス拡散層側の片面に液状ゴムの硬化物であるガスケットを成形した（すなわちイオン交換膜側のみにガスケットを成形した ) 、燃料電池用のカーボンプレートとガス拡散層とガスケヅトの一体品。カーボンプレートには接着剤が塗布され、ガスケットはカーボンプレート上の接着剤と反応し、ガスケットとカーボンプレートが一体成形される。同時にガスケット直下に位置せず側面に位置するガス拡散層は、ゴムが含浸されてガス拡散層はガスケヅトによって固定される。その裏面であるカーボンプレ一ト側にも接着剤が塗布されて、液状ゴムの硬化物が成形された両面ガスケットタイプ。

⑬ 燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品で、カーボンプレートにはガスケットの直下に間隔をおいた貫通穴が設けられていて、ガスケットはその貫通穴を通してカーボンプレートの両面に成形され、同時にガスケット直下に位置せず側面に位置するガス拡散層は、固定される。接着剤を使用することなく製作された燃料電池用の力一ボンプレートとガス拡散層とガスケヅトの一体品。

⑭ 燃料電池用セパレー夕に使用されるカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層との一体品で、カーボンプレートにはガスケットの直下に間隔をおいた貫通穴が設けられていて、ガスケットはその貫通穴を通してカーボンプレートの両面に成形され、同時にガスケット直下に位置せず側面に位置するガス拡散層は、ゴムが含浸されて、ガス拡散層はガスケヅトによって固定される。接着剤を使用することなく製作された燃料電池用の力一ボンプレートとガス拡散層とガスケヅトの一体品。上記したように例えば、燃料電池用セパレ一夕に使用されるカーボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体にした製品、またはカーボンプレートと、カーボン繊維等で作られたガス拡散層と、液状ゴムの硬化物であるガスケットを一体にした製品において、ガスケットの直下にガス拡散層がなく、ガスケットの側面にガス拡散層が位置し、ガス拡散層にゴムが含浸することでガスケットと固定されると、ガスケットの直下にガス拡散層が位置しないために、ガスケットに生じる永久圧縮歪みを小さく抑えることが可能となる。図面の簡単な説明

第 1図は本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品の概略斜視図であり、第 2図は第 1図における A _ A線断面図であり、第 3図は同燃料電池用構成部品の組立て状態を示す要部断面図であり、第 4図は本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品の概略斜視図であり、第 5図は第 4図における B—B線断面図であり、第 6図は本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品の概略斜視図であり、第 7図は第 6図における C一 C線断面図である。また、第 8図は本発明の第四実施例に係る燃料電池用構成部品の断面図であり、第 9図は本発明の第五実施例に係る燃料電池用構成部品の断面図であり、第 1 0図は同燃料電池用構成部品を成形する成形機の要部断面図である。また、第 1 1図は本発明の第六実施例に係る燃料電池用構成部品の平面図であり、第 1 2図は第 1 1図における D— D線拡大断面図であり、第 1 3図は本発明の第七実施例に係る燃料電池用構成部品の平面図であり、第 1 4図は第 1 3図における E— E線拡大断面図である。また、第 1 5図は従来例に係る燃料電池の構成説明図であり、第 1 6図は従来例に係る燃料電池用構成部品の組立て状態を示す要部断面図であり、第 1 7図は他の従来例に係る燃料電池の断面図であり、第 1 8図は第 1 7図の要部拡大図である。発明を実施するための最良の形態つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

第一実施例 · . ·

第 1図は、本発明の第一実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セパレ —夕） 1の概略斜視図を示しており、その A— A線断面図が第 2図に示されている。また、第 3図はこの燃料電池用構成部品 1の組立状態の断面図を示している。また、この第 3図において符号 6は、当該燃料電池用構成部品 1と組み合わされる反応電極部 ( M E A ： M e m b r a n e E l e c t r o d e A s s e m b 1 y ) である。

当該実施例に係る燃料電池用構成部品 1は、以下のように構成されている。すなわち先ず、所定の厚さを備えた力一ボンプレートよりなるセパレー夕（セパレ一夕本体） 2が設けられており、このセパレー夕 2の一面に、カーボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなるガスケット 4とが一体成形されている。

ガスケット 4は、セパレー夕 2の一面に設けた収容溝 2 aに収容された平板状の基部 4 aと、この基部 4 aに一体成形された断面略台形状のリップ部 4 bとを一体に備えており、収容溝 2 aの直上位置においてガス拡散層 3の力一ボン繊維に浸透したこのガスケット 4の液状ゴムが、収容溝 2 aの内面に予め塗布された接着剤 5と反応し固化することによって、セパレー夕 2との間にガス拡散層 3を挟みこむようにしてセパレー夕 2に一体化されている。

また、ガス拡散層 3は、収容溝 2 aの直上位置においてこのガス拡散層 3の力 —ボン繊維に浸透したガスケット 4の液状ゴムが収容溝 2 a内の接着剤 5と反応して固化することによって、ガスケット 4とセパレー夕 2とに挟み込まれるようにしてセパレー夕 2に一体化されている。

このガス拡散層 3は、セパレ一夕 2と略同大同形の平面形状に形成されており、また、ガスケット 4のリップ部 4 b上面は、ガス拡散層 3よりも外方に突出形成されている。

この燃料電池用構成部品 1においては、上記したようにカーボンプレートよりなるセパレ一夕 2と、力一ボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなるガスケヅト 4とが互いに一体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部品を互いに組み付ける工程を削減することができる。

また、ガスケット 4を形成する液状ゴムが、ガス拡散層 3のカーボン繊維に浸透して収容溝 2 a内の接着剤 5と反応し固化することによって、ガス拡散層 3を挟み込むようにしてセパレー夕 2に一体成形されているために、ガスケヅト 4とガス拡散層 3とが密着した構造である。したがって、このガスケット 4とガス拡散層 3との間に、上記従来技術のようにガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することができる。

また、ガスケット 4を形成する液状ゴムが、ガス拡散層 3のカーボン繊維に浸透してセパレー夕 2に達することによりガスケヅト 4とセパレ一夕 2とが直接一体成形されているために、両者 2 , 4の間にガス漏れ流路が形成されるのを防止することができる。

第二実施例 · · ·

第 4図は、本発明の第二実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セパレ —夕） 1の概略斜視図を示しており、その B— B線断面図が第 5図に示されている ο

当該実施例に係る燃料電池用構成部品 1は、以下のように構成されている。すなわち先ず、所定の厚さを備えたカーボンプレートよりなるセパレー夕（セパレー夕本体） 2が設けられており、このセパレ一夕 2の一面に、カーボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなるガスケット 4とが一体成形されるとともに、セパレ一夕 2の反対側の面にも液状ゴム硬化物よりなるガスケット 7がー体成形されている。

セパレー夕 2の一面に設けられた一方のガスケヅト 4は、セパレー夕 2の一面に設けた収容溝 2 aに収容された平板状の基部 4 aと、この基部 4 aに一体成形された断面略台形状のリップ部 4 bとを一体に備えており、収容溝 2 aの直上位置においてガス拡散層 3のカーボン繊維に浸透したこのガスケヅト 4の液状ゴムが、収容溝 2 aの内面に予め塗布された接着剤 5と反応し固化することによってセパレ一夕 2との間にガス拡散層 3を挟みこむようにしてセパレ一夕 2に一体化されている。

また、ガス拡散層 3は、収容溝 2 aの直上位置においてこのガス拡散層 3の力一ボン繊維に浸透したガスケット 4の液状ゴムが収容溝 2 a内の接着剤 5,と反応して固化することによって、ガスケット 4とセパレー夕 2とに挾み込まれるようにしてセパレ一夕 2に一体化されている。

このガス拡散層 3は、セパレー夕 2と略同大同形の平面形状に形成されており、また、ガスケット 4のリップ部 4 b上面は、ガス拡散層 3よりも外方に突出形成されている。

また、セパレー夕 2の反対側の面に設けられた他方のガスケット 7は、平板状の基部 7 aと、この基部 7 aに一体成形された断面略三角形状のリップ部 7 bとを一体に備えており、セパレ一夕 2の反対側の面に塗布された接着剤 8によってセパレー夕 2に一体化されている。

この燃料電池用構成部品 1においては、上記したようにカーボンプレートよりなるセパレー夕 2と、カーボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなる一対のガスケット 4 , 7とが互いに一体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部品を互いに組み付ける工程を削減することができ ο

また、一方のガスケット 4を形成する液状ゴムが、ガス拡散層 3の力一ボン繊維に浸透して収容溝 2 a内の接着剤 5と反応し固化することによって、ガス拡散層 3を挟み込むようにしてセパレー夕 2に一体成形されているために、ガスケヅト 4とガス拡散層 3とが密着した構造である。したがって、このガスケット 4とガス拡散層 3との間に、上記従来技術のようにガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することができる。

また、一方のガスケット 4を形成する液状ゴムが、ガス拡散層 3のカーボン繊維に浸透してセパレー夕 2に達することによりガスケヅト 4とセパレ一夕 2とが直接一体成形されているために、両者 2 , 4の間にガス漏れ流路が形成されるのを防止することができる。

第三実施例 · · ·

第 6図は、本発明の第三実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用セパレ —夕） 1の概略斜視図を示しており、その C一 C線断面図が第 7図に示されている o

当該実施例に係る燃料電池用構成部品 1は、以下のように構成されている。すなわち先ず、所定の厚さを備えたカーボンプレートよりなるセパレー夕（セパレ一夕本体） 2が設けられており、このセパレー夕 2の一面に、カーボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなるガスケット 4とが一体成形されるとともに、セパレー夕 2の反対側の面にも液状ゴム硬化物よりなるガスケット 7がー体成形されている。

セパレ一夕 2の一面に設けられた一方のガスケット 4は、セパレー夕 2の一面に設けた収容溝 2 aに収容された平板状の基部 4 aと、この基部 4 aに一体成形された断面略台形状のリップ部 4 bとを一体に備えており、セパレー夕 2の反対側の面に設けられた他方のガスケット 7は、平板状の基部 7 aと、この基部 7 a に一体成形された断面略三角形状のリップ部 7 bとを一体に備えている。

この一対のガスケヅト 4 , 7は、収容溝 2 aの直上位置においてガス拡散層 3 の力一ボン繊維に浸透した液状ゴムの一部が、収容溝 2 aの底面部に予め設けた貫通穴 2 bを通過し、反対側の面に達して両面ガスケットとして成形されることにより、接着剤なしでセパレ一夕 2に一体化されている。貫通穴 2 bは、所要数がガスケット 4 , 7の延設方向に沿って一列に並んで設けられている。

また、ガス拡散層 3は、収容溝 2 aの直上位置においてこのガス拡散層 3の力一ボン繊維に浸透した液状ゴムの一部が貫通穴 2 bを通過し、反対側の面に達して両面ガスケヅトとして成形されることによって、一方のガスケヅト 4とセパレ一夕 2とに挟み込まれるようにしてセパレー夕 2に一体化されている。

このガス拡散層 3は、セパレ一夕 2と略同大同形の平面形状に形成されており、また、一方のガスケット 4のリップ部 4 b上面ほ、ガス拡散層 3よりも外方に突出形成されている。

この燃料電池用構成部品 1においては、上記したようにカーボンプレートよりなるセパレ一夕 2と、カーボン繊維よりなるガス拡散層 3と、液状ゴム硬化物よりなる一対のガスケット 4 , 7とが互いに一体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部品を互いに組み付ける工程を削減することができまた、一方のガスケット 4を形成する液状ゴム.が、ガス拡散層 3のカーボン繊維に浸透して固化することによって、ガス拡散層 3を挟み込むようにしてセハレ —夕 2に一体成形されているために、ガスケヅト 4とガス拡散層 3とが密着した構造である。したがって、このガスケヅト 4とガス拡散層 3との間に、上記従来技術のようにガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することができる。

また、一方のガスケット 4を形成する液状ゴムが、ガス拡散層 3の力一ボン繊維に浸透してセパレ一夕 2に達することによりガスケット 4とセパレー夕 2とが直接一体成形されているために、両者 2 , 4の間にガス漏れ流路が形成されるのを防止することができる。

また、一対のガスケット 4 , 7が接着剤なしでセパレー夕 2に一体化されているために、当該燃料電池用構成部品 1の製造工程から接着剤塗布工程を省略することができ、よってその製造を容易化するとともに、コスト的にも有利な製品を提供することができる。

第四実施例 · - - 第 8図は、本発明の第四実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用ガスケヅト）の断面を示しており、この燃料電池用構成部品は以下のように構成されている。

すなわち先ず、図面の上下方向の中央に、電解質膜（ィォ 'ン交換膜） 1 2と触媒付電極（触媒層） 1 3 , 1 4とが一体となった反応電極部（M E A ) 1 1が設けられており、この反応電極部 1 1の上下両側にそれそれ炭素繊維または金属繊維等からなるガス拡散層（GDL) 1 5 , 16が別体の非接着で重ねられており、更にこのガス拡散層 1 5 , 1 6の上下両側にそれそれセパレ一夕（集電極） 1 7, 1 8が重ねられて、 1セル分の積層体が構成されている。

電解質膜 12の周縁部は、角虫媒付電極 13, 14よりも平面方向に突出しているが、上下のガス拡散層 1 5， 16よりは短く設定されており、この上下のガス拡散層 1 5, 1 6の周縁部の両面にそれそれガスケット（シールガスケット） 1 9 , 20, 2 1 , 22がー体成形されている。

このうち先ず、図上上側のガス拡散層 1 5のセパレー夕 17側のガスケット 1 9は外側リヅプ 1 9 aおよび内側リヅプ 19 bを有してダブルリップ構造とされており、両リップ 1 9 a, 19 bは何れもセパレー夕 1 Ίに密接している。図上上側のガス拡散層 1 5の反応電極部 1 1側のガスケット 20は、平面状に形成されてフラヅトシ一ル構造とされており、その内側の一部をもって電解質膜 12に密接している。この両ガスケット 1 9， 20は、ガス拡散層 1 5が多孔質構造であるために、これに液状シリコ一ンゴムを含浸させることによって成形されており、またこのため互いに一体成形されている。

また、図上下側のガス拡散層 16の反応電極部 1 1側のガスケット 2 1は、外側リップ 2 1 aおよび内側リヅプ 2 1 bを有してダプルリヅプ構造とされており、外側リヅプ 2 1 aはガスケヅト 20のフラットシールに密接しており、内側リップ 2 1 bは電解質膜 12に密接している。内側リップ 2 1 bは、電解質膜 12 の厚さ分、外側リップ 2 1 aよりも高さを低く形成されている。図上下側のガス拡散層 1 6のセパレ一夕 18側のガスケット 22は、外側リップ 22 aおよび内側リップ 22 bを有してダブルリヅプ構造とされており、両リップ 2 2 a, 22 bは何れもセパレー夕 18に密接している。この両ガスケット 21， 22は、ガス拡散層 1 6が多孔質構造であるために、これに液状シリコーンゴムを含浸させることによって成形されており、またこのため互いに一体成形されている。また、各部の寸法は以下のように設定されている。電解質膜 1 2の厚さ： 50〜1 50〃m

ガス拡散層 1 5 , 1 6の厚さ： 0. 5〜； L mm

リップ 1 9 a, 1 9 b, 2 1 a, 22 a, 22 bの高さ： 0. 5 mm

フラヅトシール 2 0の厚さ： 0. 3 mm

リヅプ 2 1 bの高さ： 0. 4 mm

上記構成の組立構造は、組立完成品として燃料電池セルを構成するものであつて、上記構成により以下の作用効果を奏する点に特徴を有している。

すなわち先ず、上記したように電解質膜 12を備えた反応電極部 1 1とその両面に配置されたガス拡散層 1 5 , 1 6とが別体に成形され、別体の反応電極部 1 1をその両側から挟み込む一対のガス拡散層 1 5 , 1 6の両面にそれそれガスケヅト 1 9 , 20, 2 1， 22が設けられているために、へたりの発生等によってガス拡散層 1 5 , 1 6を交換する必要が生じたときには、別体の反応電極部 1 1 を残して、ガスケヅト 19 , 20， 2 1 , 22を設けたガス拡散層 1 5 , 16のみを代品と交換すれば良い。したがって、比較的高価な部品である反応電極部 1 2をいちいち交換する必要がないために、部品コストないしメンテナンスコストを低減させることができる。交換作業は極めて容易である。

また、非接着の別体構造とされた反応電極部 1 1をその両側から挟み込む一対のガス拡散層 15 , 16の上下両面にそれそれ都合 4組のガスケヅト 1 9 , 20 ， 2 1 , 22が設けられているために、このガス拡散層 1 5 , 16およびガスケヅト 1 9 , 20, 2 1 , 22の組み合わせによってセルのシール部が構成されており、電解質膜 1 2はこのシール部の内側に収容されている。したがって、比較的高価な部品である電解質膜 12の平面積を従来よりも縮小することができるために、この分、部品コストを低減させることができる。

またこれに加えて、各ガスケヅト 1 9 , 2 1， 22がダブルリップ構造とされているために、優れたシール性能を発揮することができ、また、ガスケヅト 20 がフラヅトシ一ル構造とされているために、これが押圧接触する電解質膜 12の変形を小さく抑えることができる。第五実施例 · · ·

第 9図は、本発明の第五実施例に係る燃料電池用構成部品（燃料電池用ガスケット）の断面を示しており、この燃料電池用構成部品は以下のように構成されている。

すなわち先ず、図面の上下方向の中央に、電解質膜（イオン交換膜） 12と触媒付電極（触媒層） 13, 14とが一体となった反応電極部（MEA) 11が設けられており、この反応電極部 1 1の上下両側にそれそれ炭素繊維または金属繊維等からなるガス拡散層（GDL) 15, 16が非接着で重ねられており、更にこのガス拡散層 15, 16の上下両側にそれそれセパレ一夕（集電極） 17, 1 8が重ねられて、 1セル分の積層体が構成されている。

電解質膜 12の周縁部は、触媒付電極 13， 14よりも平面方向に突出していて、上下のガス拡散層 15， 16と略同じ長さ（平面積）に設定されており、この上下のガス拡散層 15， 16の周縁部にそれそれ板厚方向に貫通する貫通穴 2 3， 24が所要数設けられ、この貫通穴 23， 24を介してガス拡散層 15, 1 6の両面にガスケット 19 , 20， 21, 22が非接着で一体成形されている。図上上側のガス拡散層 15に一体成形されたガスケット 19 , 20は、上側のセパレ一夕 17に密接する上側のガスケヅト 19と、電解質膜 12に密接する下側のガスケヅト 20とが、貫通穴 23内に充填されたゴム 25を介して一体成形されており、更にガス拡散層 15の端面 15 aを被覆する膜状の被覆部 26が一体成形されて、ガス拡散層 15の周縁部全体を覆っている。

また、図上下側のガス拡散層 16に一体成形されたガスケット 21 , 22は、電解質膜 12に密接する上側のガスケット 21と、下側のセパレ一夕 18に密接する下側のガスケヅト 22とが、貫通穴 24内に充填されたゴム 27を介して一体成形されており、更にガス拡散層 16の端面 16 aを被覆する膜状の被覆部 2 8がー体成形されて、ガス拡散層 16の周縁部全体を覆っている。

これらのガスケット 19, 20， 21, 22は、低圧による射出成形が可能な液状ゴムによって成形されており、ゴムの硬度は H s 20〜 60程度に設定されている。

すなわち先ず、上記したように電解質膜 12を備えた反応電極部 1 1とその両面に配置されたガス拡散層 1 5 , 1 6とが別体に成形され、別体の反応電極部 1 1をその両側から挟み込む一対のガス拡散層 1 5 , 1 6の周縁部近傍に貫通穴 2 3, 24が設けられるとともにこの貫通穴 23 , 24を介してガス拡散層 15, 1 6の両面にガスケット 1 9 , 20 , 2 1， 22が一体成形されているために、へたりの発生等によってガス拡散層 15, 16を交換する必要が生じたときには別体の反応電極部 1 1を残して、ガスケット 1 9， 20 , 2 1 , 22を一体成形したガス拡散層 1 5, 1 6のみを代品と交換すれば良い。したがって、比較的高価な部品である電解質膜 12をいちいち交換する必要がないために、部品コストないしメンテナンスコストを低減させることができる。交換作業は極めて容易でめる。

またこれに加えて、ガスケット 1 9， 20， 2 1， 22がこれに一体成形した被覆部 2 6 , 28をもってガス拡散層 1 5 , 16の周縁部を覆い、特にガス拡散層 1 5， 1 6の端面 1 5 a, 1 6 aを被覆するように成形されているために、密封流体がガス拡散層 1 5， 1 6を透過してその端面 1 5 a, 1 6 a方向に漏れるのを防止することができる。したがって、この端面方向について優れたシール性を発揮する燃料電池用構成部品を提供することができる。

尚、この燃料電池用構成部品の成形はリム（L IM) 成形機を用いて行ない、第 10図に示すように、型板 2 9 , 30のパ一ティング部に凹部 3 1 , 32を設けて、成形に当たってはガス拡散層 15， 1 6の周縁部近傍のみを型締めする。このようにすると、ガス拡散機能の必要なガス拡散層 1 5 , 1 6の反応面の多孔質部を圧縮することなく成形を行なうことができる。

第六実施例 · · ·

第 1 1図は、本発明の第六実施例に係る燃料電池用構成部品 4 1の平面図を示しており、その D— D線拡大断面図が第 1 2図に示されている。

当該実施例に係る燃料電池用構成部品 4 1は、ガス拡散層 4 2とガスケット 4 3との一体品であって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、所定の平面形状を備えた平板状のガス拡散層 4 2が設けられており、このガス拡散層 4 2の外周縁部 4 2 aの外側（第 1 2図における左側）にガスケット 4 3が全周に亙って配置されている。

ガス拡散層 4 2は、カーボン繊維によって形成されており、ガスケヅト 4 3は液状ゴムの硬化物によって形成されており、ガス拡散層 4 2の外周縁部 4 2 aにガスケヅト 4 3を形成する液状ゴムの一部が含浸せしめられることによってガス拡散層 4 2とガスケット 4 3とが一体化されている。図では説明の便宜上、含浸部分に点々を付して示している。

ガスケット 4 3は、その上下両面にそれそれシールリップ 4 3 a， 4 3 bを備えた両面シールタイプのガスケットとして成形されており、上側シールリップ 4

3 aのシール面 4 3 cの高さ位置がガス拡散層 4 2の上面 4 2 bの高さ位置よりも上方に設定されるとともに、下側シ一ルリップ 4 3 bのシール面 4 3 dの高さ位置がガス拡散層 4 2の下面 4 2 cの高さ位置よりも下方に設定されている。したがって、ガス拡散層 4 2はガスケット 4 3の高さ領域内に配置されるとともにガスケット 4 3の内側であって側面に配置されており、これによりガス拡散層 4 2とガスケット 4 3のシールリップ 4 3 a , 4 3 bとが平面上、上下に重ならないように配置されている。

上記構成を備えた燃料電池用構成部品 4 1においては、上記したようにガス拡散層 4 2とガスケット 4 3のシールリヅプ 4 3 a , 4 3 bとが平面上、上下に重ならないように配置されているために、ガスケヅト 4 3のシ一ルリヅプ 4 3 a ,

4 3 bの直下または直上にガス拡散層 4 2が位置しないことになり、これによりガスケット 4 3に生じる永久圧縮歪みを上記従来技術よりも小さく抑えることができる。

第七実施例 · · · 第 1 3図は、本発明の第七実施例に係る燃料電池用構成部品 4 1の平面図を示しており、その E— E線拡大断面図が第 1 4図に示されている。

当該実施例に係る燃料電池用構成部品 4 1は、ガス拡散層 4 2とガスケット 4 3とセパレー夕 4 4との一体品であって、以下のように構成されている。

すなわち先ず、所定の平面形状を備えた平板状のガス拡散層 4 2が設けられており、このガス拡散層 4 2の外周縁部 4 2 aの外側（第 1 4図における左側）にガスケヅト 4 3が全周に亙って配置されており、このガス拡散層 4 2およびガスケヅト 4 3がセパレー夕 4 4の一面側（第 1 4図における上面側）に重ねられている。

ガス拡散層 4 2は、カーボン繊維によって形成されており、ガスケット 4 3は液状ゴムの硬化物によって形成されており、セパレ一夕 4 4は力一ボンプレートによって形成されている。また、ガス拡散層 4 2の外周縁部 4 2 aに、ガスケヅト 4 3を形成する液状ゴムの一部が含浸せしめられることによってガス拡散層 4 2とガスケット 4 3とが一体化されており（図では説明の便宜上、含浸部分に点々を付して示している）、セパレ一夕 4 4に塗布された接着剤 4 5に対して液状ゴムの一部が反応することによってガスケヅト 4 3とセパレー夕 4 4とが一体化されている。

ガスケヅト 4 3は、その上面にシ一ルリヅプ 4 3 aを備えた片面シールタイプのガスケットとして成形されており、その下面には、セパレ一夕 4 4に対する取付部 4 3 eが設けられている。シールリップ 4 3 aのシール面 4 3 cの高さ位置はガス拡散層 4 2の上面 4 2 bの高さ位置よりも上方に設定されるとともに、取付部 4 3 eの取付面 4 3 ΐ "の高さ位置はガス拡散層 4 2の下面 4 2 cの高さ位置よりも下方に設定されている。したがって、ガス拡散層 4 2はガスケヅト 4 3の高さ領域内に配置されるとともにガスケット 4 3の内側であって側面に配置されており、 .これによりガス拡散層 4 2とガスケット 4 3のシ一ルリップ 4 3 aとが平面上、上下に重ならないように配置されている。

また、セパレ一夕 4 4の一面には、接着剤 4 5を塗布してガスケヅト 4 3を固定するための溝状の凹部 4 4 aが設けられており、また、この凹部 4 4 aの内側に、ガス拡散層 4 2を位置決めし易くするための段差部 4 4 bが設けられている上記構成を備えた燃料電池用構成部品 4 1においては、上記したようにガス拡散層 4 2とガスケット 4 3のシールリップ 4 3 aとが平面上、上下に重ならないように配置されているために、ガスケヅト 4 3のシールリヅプ 4 3 aの直下にガス拡散層 4 2が位置しないことになる。したがって、これによりガスケット 4 3 に生じる永久圧縮歪みを上記従来技術よりも小さく抑えることができる。発明の効果及び産業上の利用可能性

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1項による燃料電池用構成部品においては、カーボンプレート等よりなるセパレ一夕と、力一ボン繊維等よりなるガス拡散層と、液状ゴム硬化物等よりなるガスケットとが一体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部品を互いに組み付ける工程を削減することが可能である。したがって、燃料電池の組立て作業を容易化することができる。また、これらを一体化したことにより、ガス拡散層に取り付けたガスケヅト部のシール性を著しく向上させることができる。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 2項による燃料電池用構成部口においては、カーボンプレート等よりなるセパレー夕と、カーボン繊維等よりなるガス拡散層との一体品のガス拡散層側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケットがー体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部口を互いに組み付ける工程を削減することが可能である。したがって、燃料電池の組立て作業を容易化することができる。また、これらを一体化したことにより、ガス拡散層に取り付けたガスケット部のシール性を著しく向上させることができる。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 3項による燃料電池用構成部品においては、カーボンプレート等よりなるセパレ一夕と、力一ボン繊維等よりなるガス拡散層との一体品のガス拡散層側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケットが一体成形されるとともに、反対側の面にもガスケットが一体成形されているために、燃料電池の組立てに際して、これらの部品を互いに組み付ける工程を削減することが可能である。したがって、燃料電池の組立て作業を容易化することができる。また、これらを一体化したことにより、ガス拡散層に取り付けたガスケヅト部のシール性を著しく向上させることができる。当該請求の範囲に係る発明が提供するのは、両面ガスケットの一体品である。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 4項による燃料電池用構成部品においては、セパレー夕に接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したガスケットのゴムがセパレー夕上の接着剤と反応することによりガス拡散層を挟み込む形で一体成形されているために、ガスケヅトとガス拡散層とが密着した構造となり、ガスケヅトとガス拡散層の間にガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することが可能である。したがって、ガスの拡散性を向上させることができ、これにより燃料電池の発電効率を向上させることができる。また、ガスケットのゴムがガス拡散層に浸透してセパレ一夕に達することによりガスケットとセパレ一夕とが一体化されているために、ガス漏れ流路が形成されるのを防止することができ、これによりシール性を向上させることができる。また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 5項による燃料電池用構成部品においてはやはり、セパレ一夕に接着剤が塗布され、ガス拡散層に浸透したガスケッ卜のゴムがセパレー夕上の接着剤と反応することによりガス拡散層を挟み込む形で一体成形されているために、ガスケットとガス拡散層とが密着した構造となり、ガスケットとガス拡散層の間にガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することが可能である。したがって、ガスの拡散性を向上させることができ、これにより燃料電池の発電効率を向上させることができる。

また、ガスケヅ卜のゴムがガス拡散層に浸透してセパレ一夕に達することによりガスケットとセパレー夕とが一体化されているために、ガス漏れ流路が形成されるのを防止することができ、これによりシール性を向上させることができる。また、反対側の面にも接着剤が塗布されてガスケットが一体成形されているために、当該請求の範囲に係る発明によれば、両面ガスケットの一体品が提供される ο

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 6項による燃料電池用構成部品においては、セパレー夕に貫通穴が設けられ、ガス拡散層に浸透したゴムの一部が貫通穴を通過して反対側の面に達することによりセパレー夕の両面にガスケットがー体成形されているために、ガスケットとガス拡散層とが密着した構造となり、ガスケットとガス拡散層の間にガスの近道流路となるスペースが形成されるのを防止することが可能である。したがって、ガスの挞散性を向上させることができ、これにより燃料電池の発電効率を向上させることができる。

また、ガスケヅトのゴムがガス拡散層に浸透してセパレ一夕に達することによりガスケットとセパレー夕とが一体化されているために、ガス漏れ流路が形成されるのを防止することができ、これによりシール性を向上させることができる。また、セパレ一夕の両面にガスケットが一体成形されているために、当該請求の範囲に係る発明によれば、両面ガスケットの一体品が提供される。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 7項による燃料電池用構成部品においては、電解質膜とガス拡散層とが別体に成形され、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の両面にそれそれガスケットが設けられているために、ガス拡散層の交換時には、ガス拡散層と別体の電解質膜を残して、ガスケットを設けたガス拡散層のみを代品と交換すれば良い。したがって、比較的高価な部品である電解質膜をいちいち交換する必要がないために、部品コストないしメンテナンスコストを低減させることができる。

また、この本発明の請求の範囲第 7項による燃料電池用構成部品においては併せて、ガス拡散層およびガスケッ卜の組み合わせによって燃料電池セルのシール部が構成され、電解質膜はこのシール部の内側に収容されている。したがって、比較的高価な部品である電解質膜の平面積を従来よりも縮小することができるために、この分、部品コストを低減させることができる。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 8項による燃料電池用構成部品においては、一方のガス拡散層のセパレー夕側ならびに他方のガス拡散層の電解質膜側およびセパレ一夕側のガスケットがそれそれダブルリップ構造とされているために、優れたシール性能を発揮することができ、また、一方のガス拡散層の電解質膜側のガスケヅトがフラヅトシ一ル構造とされているためにこれが押圧接触する電解質膜の変形を小さく抑えることができる。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 9項による燃料電池用構成部品においては、ガス拡散層の多孔質構造に液状ゴムを含浸させることによってガスケットを形成するようにしたために、ガスケットを強固にしかも容易にガス拡散層に一体化させることができる。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 0項による燃料電池用構成部品においては、電解質膜とガス拡散層とが別体に成形され、別体の電解質膜をその両側から挟み込む一対のガス拡散層の周縁部近傍に貫通穴が設けられるとともに、この貫通穴を介してガス拡散層の両面にガスケットが一体成形されているために、ガス拡散層の交換時には、ガス拡散層と別体の電解質膜を残して、ガスケットを設けたガス拡散層のみを代品と交換すれば良い。したがって、比較的高価な部品である電解質膜をいちいち交換する必要がないために、部品コストないしメンテナンスコストを低減させることができる。

またこれに加えて、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 1項による燃料電池用構成部品においては、ガスケットがガス拡散層の周縁部を覆い、特にガス拡散層の端面を被覆しているために、密封流体がガス拡散層を透過してその端面方向に漏れるのを防止することができる。したがって、この端面方向について優れたシール性を発揮する燃料電池用構成部品を提供することができる。

また、上記構成を備えた本発明の請求の範囲第 1 2項ないし第 1 5項による燃料電池用構成部品においては、ガス拡散層とガスケットのシールリップとが平面上重ならないように配置されているために、ガスケヅ卜のシールリップの直下にガス拡散層が位置しないことになり、これによりガスケットに生じる永久圧縮歪みを従来よりも小さく抑えることができる。したがって、ガス拡散層とガスケヅトとの一体品またはガス拡散層とガスケットとセパレー夕との一体品であって燃料電池の組付工数を削減することができ、しかもその上で、ガスケットに生じる永久圧縮歪みを小さく抑えることができる燃料電池用構成部品を提供することができる。

Claims

請求の範囲

1. カーボンプレート等よりなるセパレ一夕（2) と、カーボン繊維等よりなるガス拡散層（3) と、液状ゴム硬化物等よりなるガスケット（4) とを一体成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品。

2. カーボンプレート等よりなるセパレ一夕（2) と、カーボン繊維等よりなるガス拡散層（3) との一体品を有し、前記一体品のガス拡散層（3)側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケット（4) を一体成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品。

3. カーボンプレート等よりなるセパレー夕（2) と、力一ボン繊維等よりなるガス拡散層（3) との一体品を有し、前記一体品のガス拡散層（3)側の片面に液状ゴム硬化物等よりなるガスケット（4) を一体成形するとともに、反対側の面にもガスケット（7) を一体成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品。

4. 請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレー夕 (2) に接着剤（5) が塗布され、ガス拡散層（3) に浸透したガスケット（4) のゴムが前記セパレ一夕（2) 上の接着剤（5) と反応することにより前記ガス拡散層（3) を挟み込む形で一体成形されたことを特徴とする燃料電池用構成部品。

5. 請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレー夕（2) の片面に接着剤（5) が塗布され、ガス拡散層（3) に浸透したガスケット（4) のゴムが前記セパレー夕（2) 上の接着剤（5) と反応することにより前記ガス拡散層（3) を挟み込む形で一体成形されるとともに、反対側の面にも接着剤（8) が塗布されてガスケット（7) がー体成形されたことを特徴とする燃料電池用構成部品。

6. 請求の範囲第 1項、第 2項または第 3項の燃料電池用構成部品において、セパレー夕（2) に貫通穴（2b) が設けられ、ガス拡散層（3) に浸透したゴムの一部が前記貫通穴（2b) を通過して反対側の面に達することにより前記セパレ一夕（ 2) の両面にガスケット（4) (7) がー体成形されたことを特徴とする燃料電池用構成部品。

7. 別体の電解質膜（ 12) をその両側から挟み込む一対のガス拡散層（ 1 5)

( 1 6) の両面にそれそれガスケット（ 1 9 ) ( 20 ) ( 2 1 ) ( 22 ) を設けたことを特徴とする燃料電池用構成部品。

8. 請求の範囲第 7項の燃料電池用構成部品において、

一方のガス拡散層（ 15) のセパレ一夕（ 17) 側ならびに他方のガス拡散層 ( 1 6) の電解質膜（ 12) 側およびセパレ一夕（ 18) 側はそれそれガスケヅト（ 1 9 ) ( 2 1 ) (2 2) がダブルリヅプ構造であり、

一方のガス拡散層（ 15) の電解質膜（ 1 2) 側はガスケット（20) がフラツトシール構造であることを特徴とする燃料電池用構成部品。

9. 請求の範囲第 7項または第 8項の燃料電池用構成部品において、

各ガスケット（ 19 ) ( 20 ) ( 2 1 ) (22 ) が、ガス拡散層（ 1 5) ( 1 6) の多孔質構造に液状ゴムを含浸させたものであることを特徴とする燃料電池用構成部品。

10. 別体の電解質膜（ 12) をその両側から挟み込む一対のガス拡散層（ 15 ) ( 16) の周縁部近傍に貫通穴（23) (24) を設け、前記貫通穴（23)

(24) を介して前記ガス拡散層（ 15) ( 16) の両面にガスケット（ 1 9) ( 20 ) ( 2 1 ) ( 22 ) を一体成形したことを特徴とする燃料電池用構成部品

1 1. 請求の範囲第 10項の燃料電池用構成部品において、

ガスケット（ 19 ) ( 20 ) ( 2 1 ) (22 ) がガス拡散層（ 1 5) ( 16) の周縁部を覆い、特に前記ガス拡散層（ 1 5) ( 1 6) の端面（ 1 5 a) ( 16 a) を被覆していることを特徴とする燃料電池用構成部品。

12. カーボン繊維等よりなるガス拡散層（42) と液状ゴム硬化物等よりなるガスケヅト（43) との一体品であって、前記ガス拡散層（42) と前記ガスケヅト（43) のシールリップ（43 a) (43 b) とが平面上重ならないように配置されていることを特徴とする燃料電池用構成部品。

13. 請求の範囲第 12項の燃料電池用構成部品において、

ガス拡散層（42) とガスケヅト（43) との接合部にて前記ガスケット（4 3) の一部のゴムが前記ガス拡散層（42) に含浸せしめられていることを特徴とする燃料電池用構成部品。

14. 請求の範囲第 12項または第 13項の燃料電池用構成部品において、ガスケット（43) が両面シールのガスケヅトまたは片面シールのガスケヅトであることを特徴とする燃料電池用構成部品。

15. 請求の範囲第 12項、第 13項または第 14項の燃料電池用構成部品において、

ガス拡散層（42) およびガスケット（43) に対して更にカーボンプレート等よりなるセパレー夕（44) が一体成形されていることを特徴とする燃料電池用構成部品。