WO2005104287A1

WO2005104287A1 - 燃料電池モジュール

Info

Publication number: WO2005104287A1
Application number: PCT/JP2005/008404
Authority: WO
Inventors: Tomokazu Hayashi; Iwao Myojin; Tsutomu Ochi; Chisato Kato; Koichiro Kawakami; Hiroo Yoshikawa; Manabu Takahashi; Yasuyuki Asai
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2005-11-03
Also published as: DE112005000938T5; US7732082B2; JPWO2005104287A1; CN100530803C; CA2563540A1; US20080026281A1; KR20070001243A; KR100760409B1; DE112005000938B4; JP4475277B2; CA2563540C; CN1947301A

Abstract

　底面に対して両側面に同じ角度θの斜面を形成させ、凹状溝をテーパ状に成形している。このように角度θを凹状溝の側面に設けたので、第１セパレータを第２セパレータ上に被せて、両セパレータを接合してモジュール化した際にも接着剤と凹状溝内表面との間にガス溜まりが生じても、ガス溜まりは凹状溝の側面が角度θを持っているので、この角度θを持った側面により、凹状溝側面を直角形状とするよりも外部へのガス排出が補助されることになる。よって、ガス溜まりの発生を防止することができる。

Description

燃料電池モジュール

[技術分野]

本発明は、複数の燃料電池セルを積層して形成される燃料電池モジュールに関する。

[背景技術]

燃料電池は、固体高分子膜等の電明解質層とこれを挟持するカーボンクロスや力

—ボンぺーパ等の拡散層からなる膜一電田極接合体（M E A) 、膜一電極接合体を挟持するセパレ一夕とからなる燃料電池セル書を単一セルとしている。この単一燃料電池セルではアノードガスとしての水素ガスは負極側セパレ一夕の水素ガス流路溝へ供給され、力ソードガスとしての空気（酸素ガス）が正極側セパレー夕の酸素ガス流路溝へ供給される。供給された水素ガスおよび酸素ガスはそれぞれ、負極側拡散層および正極側拡散層のそれぞれの拡散層へと拡散する。負極側拡散層へと至った水素ガスは、さらに固体高分子電解質膜に塗布された触媒層と接触して、プロトンと電子の電荷に解離する。解離したプロトンは固体高分子膜を通過し、正極側へと移動し、正極側の酸素と反応して水を生成して発電させる。このような発電メカニズムの上記単一セルを複数用い、セパレ一夕を介して、積層化することで直列接続のセルモジュール、セルスタツクとして燃料電池の全体を構成するのが通常である。

図 1 3には、背景技術に係る燃料電池 5 0 0の断面図が示される。図 1 2には、図 1 3に示される燃料電池 5 0 0に積層される一枚のセパレー夕 2 0の平面図が示される。燃料電池 5 0 0は、第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0との間に M E A 3 0が挟持された燃料電池セル 4 0を有している。ここで、第 1セパレ —夕 1 0と第 2セパレ一夕 2 0とは接着剤 2 2で接合され、この間に M E A 3 0 が挟まれた構造となっている。接着剤 2 2は、 F Cセルに供給される流体（ガス、冷却剤）をシールするシール材としての機能も有する。このようにして形成された燃料電池セル 4 0同士をさらに接着剤 2 2で接合し、燃料電池セル 4 0同士を物理的に強固に接着してセルモジュール化する。このセルモジュールはガスまたは冷媒を通すためのマ二ホールド 8 0を間に有している。

セパレー夕 2 0は、セパレ一夕の最外周面にセパレー夕外周堰 7 5が設けられ、それよりも内側において、マ二ホールド 8 0の外周面にマ二ホールド 8 0を取り囲んでマ二ホールド外周堰 7 6が設けられている。さらに内側にはセパレ一夕内周堰 7 7を有している。

セパレー夕 2 0は、接着剤を保持する接着剤保持部 2 4としての凹状溝を有している。凹状溝は、図 1 3において、セパレー夕外周堰 7 5とセパレ一夕外周側のマ二ホールド外周堰 7 6を側面壁として、それらの間に形成される外周凹状溝 7 2と、セパレー夕内周側のマ二ホールド内周堰 7 6とセパレ一夕内周堰 7 7を側面壁として、それらの間に形成される内周凹状溝 7 4とで形成される。

この燃料電池セル 4 0同士を接合する方法について図 1 4に基づいて説明する。第 1セパレー夕 1 0および第 2セパレー夕 2 0において、積層化により接合される方向の燃料電池セル対向面に、底面 2 3に対する側面 2 9が直角形状の凹状溝 2 4が設けられている。次に第 2セパレ一夕 2 0の直角形状の凹状溝 2 4内部に接着剤 2 2を塗布する。接着剤 2 2を塗布後、第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレ一夕 2 0の凹状溝 2 4同士を対向させるように第 1セパレ一夕 1 0と第 2セパレ —夕 2 0とを配置させることで底面 2 3に対する側面 2 9が直角形状の接着剤保持部 2 4を形成する。この形成された接着剤保持部 2 4に接着剤 2 2を保持させ、第 1セパレ一夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0を接合することで燃料電池セル 4 0同士をモジュール化できる。

セパレー夕同士を接合した文献としては以下の文献が知られている。下記特許文献 1 (特開 2 0 0 2 - 2 6 0 6 9 1号公報）には、第 1セパレ一夕と第 2セパレー夕の間のマ二ホールドおよび冷却水流路溝の周囲に側面 2 9が底面 2 3に対して直角形状の凹状の窪みを設け、その窪みの中にガス不透過性接着剤を注入して両プレートを接合し、ガス透過を抑制した燃料電池用セパレ一夕が開示されている。特許文献 2 (特開 2 0 0 2 - 3 6 7 6 3 1号公報）には、両プレートを接合した間に材料溜りの窪みを形成したシール構造が開示されている。なお、下記特許文献 3 (特開 2000— 48832号公報）には、接着剤がはみ出すことを抑制する堰部を設けた燃料電池セパレー夕が開示されている。下記特許文献 4 (特開 2001— 319666号公報）、特許文献 5 (特開 2001— 3196 76号公報）には、連通孔の周囲を取り囲むように設けられた溝部内に塗布された液状シールでシールしたセパレー夕が開示されている。

しかしながら、従来の底面 23に対する側面 29が直角形状の凹状の窪みでは、セパレー夕同士の組み立て ·接合の際に接着剤（シール材）と窪み表面の境界面にエアなどのガスを巻き込み、接着剤が凹状の窪みの隙間に完全に充填されず残つてしまう場合がある。このような隙間が生じるとセパレー夕間が接着不良となる可能性がある。

セパレ一夕同士の接合工程でガスを巻き込む理由について説明する。第 2セパレー夕 20における底面 23に対する側面 29が直角形状の凹状の窪みに接着剤 22を塗布する。接着剤 22を塗布すると接着剤 22と凹状の窪みの表面との間にガスを巻き込む場合がある。ガスの巻き込みが生じるとガス溜まり 28が生じる。

この状態で第 1セパレー夕 10を第 2セパレ一夕 20上に被せて、両セパレ一夕を接合してモジュール化すると（図 14) 、ガス溜まり 28を含んだまま第 1 セパレー夕 10および第 2セパレー夕 20は接合されることになる（図 15) 。このようにガス溜まり 28を含んだまま接合するとガス溜まり 28により以下のような不具合を生じてしまう場合がある。

(1) 接着剤 22が熱硬化性の接着剤であれば、接着剤の熱硬化工程が必要になる。熱硬化工程においては、熱が接着剤だけでなく、ガス溜まり 28にも伝えられることになる。ガス溜まり 28はこの熱によって、膨張する（図 16) 。膨張したガス溜まり 28は、接着剤 22の接着性を弱め、ひいては接着剤を部分的に分断し、ガスが漏れてしまう場合がある。このような場合には、セパレ一夕間の密着性が減少し、機能が低下した接着剤（シール材）を通じてガスがリークするしとに/よ。

(2) 燃料電池では、比較的低温駆動可能な固体高分子型燃料電池であっても 70°C〜8 Otの温度で運転されることが通常である。このような常温よりも高い温度では、ガス溜まりも熱膨張することになる（図 1 6 ) 。このようにガス溜まり 2 8が膨張して（1 ) と同様に不具合が生じてしまう場合がある。

また、 1つの燃料電池セルを構成している第 1セパレ一夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0も接着剤 2 2によって接着され、この間に M E A 3 0が挟まれた構造となつている。この接着部分においても、第 1および第 2セパレ一夕には、各種の段差を有している。すなわち、 M E A 3 0は、触媒層の両側に拡散層が形成された三層構造であるが、触媒層のみが外側に延長され、この部分が第 1セパレ一夕 1 0と第 2セパレ一夕 2 0に挟み込まれ固定されている。そして、第 1セパレー夕 1 0または第 2セパレ一夕 2 0の少なくとも一方は、触媒層を挟み込む部分に対応して凹部を形成している（特許文献 2参照）。そこで、この凹部の端部に当たる段差の側面と底面の角部にもガス溜まりが形成される。さらに、 M E A 3 0と第 1セパレ一夕 1 0または第 2セパレー夕 2 0との間の空間には、水素ガス（燃料ガス）または酸化性ガス（空気）が供給される。そこで、これらガス通路と空間とを連通させる必要があり、シ一リングプレートを用いて連通路に接着剤が進入するのを防いでいる。このシーリングプレートの端部に対応して第 1セパレー夕 1 0または第 2セパレー夕 2 0の一方に段差が形成されこの段差の側面と底面の角部にもガス溜まりが形成される。

そして、これらガス溜まりのガスが接合工程において加熱膨張した場合には、セル内部空間と冷媒の通路となるマ二ホールドとのリーク通路が形成されてしまう場合もある。

[発明の開示]

本発明は、よりガス溜まりによる不具合を解消させる燃料電池モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、複数の燃料電池セルを積層して形成される燃料電池モジュールであつて、複数の燃料電池セルを区切るセパレ一夕部材と、前記セパレー夕部材と前記燃料電池セルの積層方向において隣接するとともに、前記セパレー夕に対し接着剤で接着される隣接部材と、前記セパレ一夕部材と前記隣接部材の接合部分における前記セパレー夕部材および前記隣接部材のうち少なくとも一方に設けられ前記接着剤を保持する凹状の窪みと、を含み、前記凹状の窪みは、前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合の際に、前記接着剤と前記接着剤保持部の表面の間に存在するガスを外部へ排出することを補助するガス排出補助構造を、周縁の少なくとも一部に有することを特徴とする。

上記燃料電池モジュールであって、前記凹状の窪みの側面を斜面形状とすると好適である。

上記燃料電池モジュールであって、前記凹状の窪みがテーパ状に形成されると好適である。

上記燃料電池モジュールであって、接着剤を保持する側であって、底面に対する斜面の角度が 1 2 0 ° 〜1 5 0 ° であると好適である。

上記燃料電池モジュールであって、前記凹状の窪みの側面に外部へガスを排出するガス排出溝を有すると好適である。

上記燃料電池モジュールであって、前記接着剤の外部への漏洩を抑制する接着剤漏洩抑制部材を前記接着剤中に含有すると好適である。

上記燃料電池モジュールであつて、前記接着剤漏洩抑制部材は球状のビーズであり、このビーズの粒径が前記ガス排出溝の通路径ょりも大きいと好適である。本発明は、複数の燃料電池セルを積層して形成される燃料電池モジュールであつて、複数の燃料電池セルを区切るセパレ一夕部材と、前記セパレータ部材と前記燃料電池セルの積層方向において隣接するとともに、前記セパレー夕に対し接着剤で接着される隣接部材と、前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合部分における前記セパレー夕部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方に設けられ前記接着剤を保持する段差部と、を含み、前記セパレータ部材と前記隣接部材の接合の際に、前記接着剤と前記段差部の表面の間に存在するガスを外部へ排出することを補助するガス排出補助構造を、前記段差部に有することを特徴とする。

また、前記ガス排出補助構造は、前記段差部が、底面と側面との接続部分において、底面と側面を接続する斜面を有することが好適である。この構成によって、底面と側面が直接接続されるときに生じる隅部を除去することができる。

また、前記段差部は、凹状の窪みであり、この凹状の窪みの側面と底面との接続部分に斜面を有することが好適である。上記燃料電池モジュールであって、前記セパレー夕部材および前記セル積層方向に隣接する隣接部材はメタルセパレ一夕であると好適である。

本発明によれば、よりガス溜まりによる不具合を抑制するこ'とができる。

[図面の簡単な説明]

図 1は、本実施形態に係る燃料電池モジュールの断面図である。

図 2は、本実施形態に係る燃料電池セパレー夕の平面図である。

図 3は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 4は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 5.は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 6は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 7は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 8は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 9は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 1 0は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 1 1は、本実施形態に係るガス排出補助構造である。

図 1 2は、背景技術に係る燃料電池セパレー夕の平面図である。

図 1 3は、背景技術に係る燃料電池モジュールの断面図である。

図 1 4は、ガス溜まりによる不具合発生の説明図である。

図 1 5は、ガス溜まりによる不具合発生の説明図である。

図 1 6は、ガス溜まりによる不具合発生の説明図である。

図 1 7は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 1 8は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 1 9は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 2 0は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 2 1は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 2 2は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 2 3は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。図 2 4は、他の実施形態によるガス溜まり発生防止の構成を示す図である。 [発明を実施するための最良の形態]

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。「燃料電池」

図 1には、本実施形態に係る燃料電池 1 0 0の断面図が開示されている。図 2 に示される燃料電池 1 0 0に積層される一枚のセパレー夕 2 0の平面図である。燃料電池 1 0 0は、第 1セパレ一夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0との間に M E A 3 0が挟持された燃料電池セル 4 0構造を有している。この燃料電池セル 4 0が多層に積層された構造となっている。この燃料電池セル 4 0は、第 1セパレー夕 1 0と隣接部材となる第 2セパレ一夕 2 0がセパレー夕間同士が接着剤で接合されて構成されている。燃料電池セル 4 0同士をさらに接着剤 2 2で接合して積層化

(セルモジュール化）する。この接着剤により、燃料電池セル 4 0同士が物理的に強固に接着されてセルモジュール化される。このセルモジュール（スタック）は間にガスまたは冷媒を通すためのマ二ホールド 8 0を有している。

セパレ一夕 2 0は、セパレー夕の最外周面にセパレ一夕外周堰 6 5が設けられ、それよりも内側において、マ二ホールド 8 0の外周面にマ二ホールド 8 0を取り囲んでマ二ホールド外周堰 6 6が設けられている。さらに内側にはセパレ一夕内周堰 6 7を有している。

セパレー夕 2 0は、接着剤を保持する接着剤保持部 2 4としての凹状溝を有している。凹状溝は、図 1において、セパレ一夕外周堰 6 5とセパレ一タ外周側のマ二ホールド外周堰 6 6を側面壁として、それらの間に形成される外周凹状溝 6 2と、セパレータ内周側のマ二ホールド内周堰 6 6とセパレー夕内周堰 6 7を側面壁として、それらの間に形成される内周凹状溝 6 4とで形成される。

第 1セパレ一夕 1 0および第 2セパレー夕 2 0に、セルモジュール化する方向の燃料電池セル対向面に凹状の凹状溝を設ける。この凹状溝は底面（面内方向）に対する側面（積層方向）が斜面形状であることを特徴としている。凹状溝を設けた第 2セパレー夕 2 0の凹状溝内表面に接着剤 2 2を塗布する。この接着剤 2 2を塗布した後、第 1セパレ一夕 1 0および第 2セパレー夕 2 0の両方の凹状溝同士を対向させるように第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0とを配置させて接着剤保持空間 5 0を形成する。この形成された接着剤保持部 5 0に接着剤 2 2を保持させ、第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレ一夕 2 0とを、接着剤 2 2により接合することで燃料電池セル 4 0同士を組み立て、モジュール化する。

また、隣接部材として本実施形態では第 2セパレー夕を用いているが、隣接部材としては、セパレー夕、電解質膜、膜一電極接合体、樹脂フレームのうち少なくとも 1つを用いることができる。

凹状溝は底面 2 3に対して側面 2 9に角度 0の斜面を形成する。図 3では、底面 2 3に対して両側面に同じ角度 0の斜面を形成させ、凹状溝をテ一パ状に成形している。ここで角度 0は 9 0 ° よりも小さく、凹状溝の側面を直角形状としない角度である。このように角度 0を凹状溝の側面 2 9に設けたので、第 1セパレ一夕 1 0を第 2セパレ一夕 2 0上に被せて、両セパレー夕を接合してモジュール化した際にも接着剤 2 2と凹状溝内表面との間にガス溜まりが生じてしまうことを抑制できる。すなわち、モジュール化の際、ガス溜まりは凹状溝の側面 2 9が角度 Θを持っているので、この角度 0を持った側面 2 9により凹状溝側面を直角形状とするよりも外部へのガス排出が補助されることになる。よってガス溜まりの発生を抑制できる。また、モジュール化後にガス溜まりの熱膨張により接着剤の接着力が低下したり、接着剤が分断されてしまうことを抑制できる。

第 1セパレ一夕 1 0、第 2セパレ一夕 2 0は、カーボン、金属、樹脂、導電性樹脂などを採用できる。例えば、第 1セパレー夕 1 0、第 2セパレ一夕 2 0ともメタルセパレー夕としたり、第 1セパレ一夕 1 0、第 2セパレー夕 2 0ともカーポンセパレ一夕（力一ボンとこのカーボンをパインダする樹脂との成形品）とすることなども採用できる。図 1では、第 1セパレー夕 1 0および第 2セパレ一夕 2 0共、カーポンセパレ一夕を用いている。

第 1セパレー夕 1 0には、 M E A 3 0へ燃料ガスを供給するための燃料ガス流路 3 4が形成され、第 2セパレ一夕 2 0には、 M E A 3 0へ酸化ガスを供給するための酸化ガス流路 3 2が形成されている。また、第 1セパレ一夕 1 0および第 2セパレー夕 2 0にはガス流路 3 2、 3 4が形成されている面と反対側の接合面に冷媒（通常は冷却水）を流すための冷媒流路 2 6も形成されている。流路 2 6、 3 2、 3 4は、入口から出口まで 1以上折り返して延びるサーペンタイン流路であってもよいし、あるいは、入口から出口までストレートに延びるストレート流路であってもよい。

第 1セパレ一夕 1 0および第 2セパレ一夕 2 0にはセル積層方向に延びる冷媒マ二ホールド、燃料ガスマ二ホールド、酸化ガスマ二ホールドの各マ二ホールド 8 0が形成されている。冷媒マニホールドは、冷媒流路 2 6に連通しており、燃料ガスマ二ホールドは燃料ガス流路 3 2に連通している。酸化ガスマ二ホールドは、酸化ガス流路 3 4に連通している。これらマ二ホールドは第 1セパレー夕 1 0および第 2セパレー夕 2 0の対向端部に形成されており、セル面内の流路 2 6、 3 2、 3 4はマ二ホールド形成領域を除くセパレー夕の中央領域に形成されている。ガス流路領域であって、かつ、 M E A 3 0の存在する領域はルの発電領域である。

M E A 3 0と第 1セパレー夕 1 0および第 2セパレ一夕 2 0を重ねて燃料電池セル 4 0を形成し、少なくとも 1つの燃料電池セル 4 0からセルモジュールを構成する。このモジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、夕一ミナル、インシユレ一夕、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びるテンションプレート、ポルト ·ナットにて固定して燃料電池スタックを構成することができる。

「ガス排出補助構造」

本実施形態において凹状溝の接着剤保持部のガス排出補助構造は、底面 2 3に対して両側面 2 9に同じ角度 0の斜面を形成させ、凹状溝をテ一パ状に成形しているが、その他にも様々な態様を採用できる。底面 2 3に対する両側面が直角形状の凹状溝よりも接合の際に少しでもガス溜まりの発生を抑制できる構造であればよい。ガス排出補助構造は、第 1セパレー夕およびまたは第 2セパレー夕の内表面に設けることができる。また、以下のうち単一の構造を有することも可能であるし、複数の種類の複数の構造を組み合わせる態様を採用することも可能である。ガス排出補助の観点では、複数の種類の複数のガス排出補助構造をできるだけ多く適用することが好適であるが、製造容易性等を勘案してそれぞれのケ一スにおいて好適な態様を採用すればよい。ガス排出補助構造は、例えば以下の

( 1 ) 斜面形状、（2 ) ガス排出溝を採用することができる。

( 1 ) 斜面形状

図 3では、両側面の角度 0を同じ角度としているが、両側面の角度 0を同じでなく、異なった角度 0としてもよい。また、一方の側面を直角形状とし、一方の側面 2 9を角度 Θの斜面形状としてもよい（例：図 4 ) 。また、形成される斜面は直線状であってもよいし、曲面に形成されていてもよい（例：図 5 ) 。さらには、多角形状、ステップ状（例えば等間隔のステップ幅を持った階段状）に斜面が形成されていてもよい（例：図 7 ) 。また、底面を有さず、 V字型の斜面としてもよい（例：図 6 ) 。また、斜面形状を第 1セパレ一夕 1 0または第 2セパレ —夕 2 0のどちらかのみ有する構成も可能である（例：図 8 ) 。

斜面形状は直線状、曲面状、ステップ状、多角形状等、ガス排出補助性に支障がなければどのような形状であってもよい。また、斜面形状は、直線状、曲面状、ステップ状、多角形状等これらのうち均一な形状である必要はなく、複数の形状を採用できる。例えば、底面からある高さの部位までは直線状であり、そのある高さの部位からこれよりも高い別の高さの部位までは曲面状であり、その別の高さの部位からセパレー夕接合面まではステップ状とすることも可能である。すなわち斜面形状は、凹状溝の周縁の一部に形成されていればよい。

なお、本明細書中において「斜面形状」は、直線状、曲面状、ステップ状、多角形状等を含む広い概念であり、直線状の斜面等に限られる概念ではない。

角度 0は 3 0 ° 〜6 0 ° であることが好適である。特に好適なのは 4 5 ° である。角度が 3 0 ° よりも小さいと接着剤を保持する凹状溝の容積が確保できなくなる場合がある。一方、角度が 6 0 ° よりも大きいとより直角形状に近づくので効率的にエアを排気できない場合がある。

( 2 ) ガス排出溝

図 9では、第 2セパレー夕の凹状溝の側面 2 9であって、セパレ一夕接合部分にマ二ホールドまで貫通しているガス排出溝 6 0が設けられている。このガス排出溝 6 0を設けることにより、接合の際に生じたガス溜まりが外部へ排出されることになる。これにより温度上昇時のガス溜まりによるエアの膨張、ひいては接着剤 2 2の分断を抑制することができる。

ガス排出溝 6 0は、ガス溜まりを外部へ排出し、内部の接着剤 2 2が外部に漏洩しない溝であることが好適である。接着剤 2 2が外部へと漏洩すると、この接着剤 2 2により燃料電池のガス流路が阻害される場合がある。よって、ガス排出溝 6 0はできるだけ小さい通路径であることが好適である。ガス排出溝 6 0は、ガスを排出できる構造であればよく、半円筒形状、 V字状、凹状など様々な種類の溝を採用できる。

ガス溜まりを外部へ排出し、内部の接着剤 2 2が外部に漏洩しない溝構造とするには、接着剤 2 2中に接着剤漏洩抑制部材を含ませることがより好適である。例えば、球状のビーズを含ませると好適であり、より好適には接着剤漏洩をより好適にはかるため複数個のビーズ 7 0を含ませることである（図 1 0 ) 。なお、ビーズなどの球状でなくとも直方体、立方体などの多角形状の固形物など様々な接着剤と不活性な材質からなる接着剤漏洩抑制部材を代わりに採用することが可能である。この接着剤漏洩抑制部材は、接着剤 2 2中でなくとも凹状溝中に予め配置しておき、この配置された接着剤漏洩抑制部材に接着剤 2 2を注入するという方法でも可能である。

ガス排出溝 6 0の凹状溝内表面からマ二ホールド口までの全体構造のうち最も浅い深さの値を dとし、球状のビーズ 7 0の直径を eとする。この場合、このビ —ズ 7 0の径の大きさ eはガス排出溝 6 0の dの部分以上の大きさであれば（深さ d≤直径 eとする）、ビーズ 7 0がガス排出溝 6 0を塞ぎ、接着剤がマニホ一ルドへ漏洩することを抑制している。ビーズの材質としては接着剤に対して不活性なシリカ、ガラス、樹脂等が好適である。

「ビーズによる接着剤漏洩抑制態様」

図 1 0、図 1 1にはビーズ 7 0を複数個含有させた接着剤を用いた接着剤漏洩抑制態様の説明図が示される。第 2セパレー夕 2 0の側面 2 9に凹状であって、全経路において同一深さ dの凹状ガス排出溝 6 0が設けられている。第 2セパレ —夕 2 0表面の凹状溝にビーズを複数個含んだ接着剤 2 2を塗布する。このように接着剤 2 2を凹状溝に塗布した後、第 1セパレー夕 1 0を第 2セパレ一夕 2 0 と接合し、接着剤を押しつぶす。このとき、接着剤 2 2中のビーズ 7 0は、凹状ガス排出溝 6 0の入り口へと至る。ここでビーズの直径 eは、凹状ガス排出溝 6 0の深さ dよりも大きいので。凹状ガス排出溝 6 0を塞ぐ。ここで、ビーズの直径 eは必ずしも凹状ガス排出溝 6 0の深さ dよりも大きい場合だけでなく、同等の大きさや、やや小さい場合であっても可能である。ビーズの機能として接着剤の流出を抑制するように接着剤に対する通路抵抗とすることができればよい。以上のようにビーズ 7 0によって凹状ガス排出溝 6 0が塞がれ、接着剤 2 2の外部への漏洩を抑制することができる。一方で、ビーズ 7 0とガス排出溝 6 0の間には、隙間が生じる。この隙間があるので、ガス溜まりのガスをこの隙間を通じて排出することができる。このようにしてガスを排出させ、なおかつ、接着剤 2 2の外部への漏洩を抑制させる漏洩抑制態様を提供できる。

「他の構成例」

図 1 7には、他の構成例を示してある。この図 1 7に示したのは、第 1セパレ —夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0の接合部分であり、接着剤 2 2が両セパレー夕 1 0 , 2 0の間に位置している。そして、この例では、第 2セパレー夕 2 0の接合面に凹状溝 9 0が存在し、この凹状溝 9 0の側面 9 2と、底面 9 4はほぼ直角に位置しているが、その接続部分に斜面 9 6が設けられている。従って、側面 9 2 と底面 9 4が直接接する場合には、その接続角は 9 0 ° になるが、斜面 9 6が存在するため、側面 9 2と斜面 9 6の接続部および斜面 9 6と底面 9 4の接続部は、共に 1 3 5 ° となっている。このように、凹状溝 9 0の面と面との接続角は鈍角化され、これによつて接着剤 2 2を塗布した際に、ガス溜まりとなる角部をなくすことができる。

図 1 8には、第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0により M E A 3 0の触媒層 3 0 aを挟み込み固定する接合部分を示してあり、ここでは接着剤 2 2が両セパレー夕 1 0， 2 0の間に位置し、触媒層 3 0 aの端部を包み込んでいる。そして、この部分の第 2セパレー夕 2 0は、触媒層 3 0 aを適正に収容するために触媒層 3 0 aが存在する部分において第 1セパレー夕 1 0との間隔が触媒層 3 0 _aの厚みに応じて大きくなるように側面 9 2と底面 9 4からなる段差 9 8を有している。そして、この側面 9 2と、底面 9 4の接続部分に上述の場合と同様に斜面 9 6が設けられている。従って、側面 9 2と斜面 9 6の接続部は、 1 3 5 ° となっている。

図 1 9には、他の構成例が示されており、この例は図 1 7における斜面 9 6が曲面で構成されている。すなわち、斜面 9 6は、側面 9 2と底面 9 4をスムーズにつなげる、断面が所定半径の円弧となる斜面になっている。これによれば、角部がなく、ガス溜まりの発生を防止することができる。

図 2 0には、さらに他の構成例が示されており、この例は図 1 8における斜面 9 6が曲面で構成されている。

図 2 1には、さらに他の構成例が示されており、この例は図 1 7における側面 9 2をなくし、側面 9 2に代えて斜面 9 6を採用している。言い換えれば、側面が斜面 9 6となっている。これによつても、角部がなく、ガス溜まりの発生を防止することができる。

図 2 2には、さらに他の構成例が示されており、この例は図 1 8における斜面 9 2をなくし側面を斜面 9 6で構成している。

図 2 3には、さらに他の構成例が示されており、この例は図 2 1における斜面 9 6が曲面で構成されている。なお、この図 2 3においては、底面 9 4もなくなつているが、底面 9 4はあってもかまわない。

図 2 4には、さらに他の構成例が示されており、この例は図 2 2における斜面 9 6が曲面で構成されている。

このように、. M E A 3 0を挟み込む側における第 1セパレー夕 1 0と第 2セパレー夕 2 0の接続部においても、凹状溝 9 0や段差 9 8の側面と底面の接続部分に斜面を配置し、接着剤 2 2が進入しないガス溜まりが生成されるのを防止することができる。

特に、ガス溜まりができると、接着のための加熱工程などによりガス溜まりのガスが膨張してガスリ一ク路が形成されてしまう場合があり、本実施形態により、リーク通路の発生を効果的に防止できる。すなわち、セル内部空間と冷媒の通路となるマ二ホールド、その他のガス通路とのリーク通路が形成されてしまうことを防止することができる。

なお、本実施形態においては、凹状溝を例示して説明しているが、溝でなく凹状穴を複数設ける構成としてもよい。本明細書において、「凹状の窪み」とは「凹状溝」と「凹状穴」の両者を含む概念である

[産業上の利用可能性]

固体高分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型等の燃料電池モジユール一般に適用できる。

Claims

1 . 複数の燃料電池セルを積層して形成される燃料電池モジュールであって、複数の燃料電池セルを区切るセパレ一夕部材と、

前記セパレータ部材と前記燃料電池セルの積層方向において隣接するとともに、前記セパレー夕に対し接着剤で接着される隣接部材と、

前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合部分における前記セパレー夕部材ぉよび前記隣接部材のうち少なくとも一方に設けられ前記接着剤を保持する凹状の窪みと、請

を含み、

前記凹状の窪みは、

前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合の際に、前記接着剤と前記凹状の窪みの表面の間に存在するガスを外部へ排出するこ囲とを補助するガス排出補助構造を、周縁の少なくとも一部に有する燃料電池モジュール。

2 . 請求項 1に記載の燃料電池モジュールであって、 '

前記凹状の窪みの側面を斜面形状とした燃料電池モジュール。

3 . 請求項 1または 2に記載の燃料電池モジユールであって、

前記燃料電池モジュールは、前記凹状の窪みがテーパ状に形成される燃料電池モシユー Jレ。

4 . 請求項 1から 3のいずれか 1つに記載の燃料電池モジュールであって、接着剤を保持する側であって、底面に対する斜面の角度が 1 2 0 ° 〜 1 5 0 ° である燃料電池モジュール。

5 . 請求項 1から 4のいずれか 1つに記載の燃料電池モジュールであって、前記凹状の窪みの側面に外部へガスを排出するガス排出溝を有する燃料電池モシュ——レ。

6 . 請求項 5に記載の燃料電池モジュールであって、

前記接着剤の外部への漏洩を抑制する接着剤漏洩抑制部材を前記接着剤中に含有する燃料電池モジュール。一

7 . 請求項 6に記載の燃料電池モジュールであって、

前記接着剤漏洩抑制部材は球状のビーズであり、

このピーズの粒径が前記ガス排出溝の通路径よりも大きい燃料電池モジュール。

8 . 複数の燃料電池セルを積層して形成される燃料電池モジュールであって、複数の燃料電池セル.を区切るセパレー夕部材と、

前記セパレー夕部材と前記燃料電池セルの積層方向において隣接するとともに、前記セパレー夕に対し接着剤で接着される隣接部材と、

前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合部分における前記セパレー夕部材と前記隣接部材のうち少なくとも一方に設けられ前記接着剤を保持する段差部と、を含み、

前記セパレー夕部材と前記隣接部材の接合の際に、前記接着剤と前記段差部の表面の間に存在するガスを外部へ排出することを補助するガス排出補助構造を、前記段差部に有する燃料電池モジュール。

9 . 請求項 8に記載の燃料電池モジュールであって、

前記ガス排出補助構造は、前記段差部の底面と側面との接続部分において、底面と側面を接続する斜面を有する燃料電池モジュール。

1 0 . 請求項 9に記載の燃料電池モジュールであって、

前記段差部は、凹状の窪みであり、この凹状の窪みの側面と底面との接続部分に斜面を有する燃料電池モジュール。

1 1 . 請求項 1から 1 0のいずれか 1つに記載の燃料電池モジュールであって、前記セパレー夕部材および前記セル積層方向に隣接する隣接部材は、メタルセパレー夕である燃料電池モジュール。