WO2008044472A1

WO2008044472A1 - piles à combustible et séparateur pour celles-ci

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Publication number: WO2008044472A1
Application number: PCT/JP2007/068778
Authority: WO
Inventors: Jianye Jiang; Tetsuya Harada
Original assignee: Dic Corporation
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2008-04-17
Also published as: EP2071654B1; US7820336B2; KR20090040409A; CN101523649B; EP2071654A4; JPWO2008044472A1; JP4784625B2; KR101087649B1; EP2071654A1; CN101523649A; CA2664993A1; JP2008300369A; US20100015502A1; JP4222439B2

Description

明細書

燃料電池用セパレータおよび燃料電池

技術分野

[0001] 本発明は、燃料電池用セパレータおよび燃料電池に関するものである。

背景技術

[0002] 水素と酸素との電気化学反応から電力を得る燃料電池においては、近年ポータブノレ機器、自動車等の種々の用途への適用が検討されている。燃料電池は、電解質膜、電極およびセパレータからなる基本構成単位、すなわち単位セルが通常直列に数十〜数百セル積層された構造を有する。一般的な燃料電池の製造方法では電解質膜および電極は予め電解質膜/電極接合体（MEA : Membrane Electrode Assem bly)として形成され、これにセパレータが配置される。セパレータとしては、水素等の燃料と、空気または酸素からなる酸化剤と、セルを冷却するための冷媒とをそれぞれ供給するための流路を少なくとも片面に形成したものが用いられる。

[0003] セパレータでは、隣接する MEAとの電気的な接続を確保して燃料電池の発電効率を高めるために十分な導電性を備えることが必要である力これに加えて、単位セルの積層構造を支えるために十分な機械的強度が必要とされる。また、燃料電池の小型化の要求に伴い近年ではセパレータの薄肉化も求められている。さらに、単位セルの積層構造における単位セル間の接触抵抗を低減するために厚み精度の向上も求められている。

[0004] 従来の燃料電池用セパレータは、樹脂と炭素材料とを含む成形材料を圧縮成形用金型内に投入し加圧することによって成形される。このような燃料電池用セパレータを形成するための成形用金型の構造は従来から各種提案されて!/、る (例えば特許文献；!〜 5参照）。

[0005] この圧縮成形用金型には、（1)金型内および成形材料中の空気を効率よく金型外に排出できること、（2)金型内に余分に充填した成形材料を金型外に排出できることが求められる。

[0006] 一般的に、従来の圧縮成形用金型は、図 24Aに示すように、凹部（キヤビティ） 101 aを有する凹型 101と、凸部（コア） 102aを有する凸型 102とから構成されている。そして、上記（1)、（2)を満たすために、凹部 101aの側壁と凸部 102aの側壁とを対向させたシェアエッジ（図中領域 P)が設けられて!/、る。

[0007] このような金型を用いて成形材料 120aを成形すると、余剰分の成形材料は凹部 10 laからフローアウトして、シェアエッジの隙間（クリアランス）へ排出され、かつ金型内および成形材料中の空気も効率よく金型外へ排出され得る。

[0008] また金型として、図 25Aに示すように、凹部 101aを有する金型 101と、凹部 102a を有する金型 102とから構成される合わせ型の圧縮成形用金型もある。この合わせ型の金型では、構造が簡単で、金型全体の厚みを薄くすることもできる。

特許文献 1 :特開 2001— 198921号公報

特許文献 2：特開 2003— 170459号公報

特許文献 3：特開 2004— 230788号公報

特許文献 4 :特開 2004— 71334号公報

特許文献 5：特許第 3751911号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] しかしな力、図 24Aに示す従来のシェアエッジ構造の圧縮成形用金型では、図 2 4Bに示すように成形品 120の一方の面 120Aに交差する方向に樹脂バリが生じる。また図 25Aに示す従来の合わせ型の圧縮成形用金型では、図 25Bに示すように成形品 120の一方の面 120Aに略平行な方向に樹脂バリが生じる。

[0010] 燃料電池において複数枚のセパレータ（成形品）を積み重ねるときには、成形品同士を十分に接触もしくは接近して配置させる必要がある。し力、し、図 24Bに示すように成形品 120の一方の面 120Aに交差する方向に樹脂バリが生じて!/、ると、成形品 12 0同士を十分に接触もしくは接近して配置させることができないという問題がある。

[0011] また複数枚のセパレータ（成形品）を積み重ねるときの位置決めの精度は成形品の外周形状により決定される。し力、し、図 25Bに示すように成形品 120の一方の面 120 Aに略平行な方向に樹脂バリが生じていると、位置決め精度が悪化して精度よく成形品 120を積み重ねることができないという問題がある。 [0012] また成形品の外周部だけでなぐ成形品面内の貫通孔等にも上記のような樹脂バリ力 S生じる。よって、貫通孔部分に形成された樹脂バリによって、上記と同様に、成形品同士を十分に接触もしくは接近して配置させることができないという問題もある。

[0013] また、これらの樹脂バリを取り除くためには、複雑なバリ取り加工工程が必要となる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、成形品同士を十分に接触もしくは接近して配置させることができ、かつ良好な精度で成形品を位置決めして積み重ねることができ、かつ複雑なバリ取り加工が不要な燃料電池用セパレータおよび燃料電池を提供することである。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明の一の燃料電池用セパレータは、燃料電池用セパレータの一方の面の外周縁部からその一方の面に交差する方向に突き出したバリがあり、他方の面の外周縁部にバリを収容可能な形状のへこみ部が形成されている。

[0015] 本発明の一の燃料電池用セパレータによれば、へこみ部がバリを収容可能な形状で形成されている。このため、同一形状の燃料電池用セパレータを積み重ねた場合、一方の燃料電池用セパレータの一方の面に生じたノリは他方の燃料電池用セパレータの他方の面に形成されたへこみ部に収容される。これにより燃料電池用セパレータ同士を十分に接触もしくは接近して配置させることが可能となる。

[0016] またバリは燃料電池用セパレータの一方の面に交差する方向に突き出しており、燃料電池用セパレータの側面から外周側へ突き出していないため、良好な精度で燃料電池用セパレータを位置決めして積み重ねることができる。

[0017] またバリを取り除く必要がなくなるため、複雑なバリ取り加工が不要となる。

本発明の他の燃料電池用セパレータは、流路と、その流路に接続されていないマ二ホールドとを有している。燃料電池用セパレータの一方の面においては流路に接続されていないマ二ホールドの周縁部からその一方の面に交差する方向に突き出したバリがある。燃料電池用セパレータの他方の面においては流路に接続されていないマ二ホールドの周縁部にバリを収容可能な形状のへこみ部が形成されている。

[0018] 本発明の他の燃料電池用セパレータによれば、同一形状の燃料電池用セパレータを積み重ねた場合、一方の燃料電池用セパレータのマ二ホールドの周縁部に生じたノリを他方の燃料電池用セパレータのへこみ部に収容することができる。これにより燃料電池用セパレータ同士を十分に接触もしくは接近して配置させることが可能とな

[0019] 上記一および他の燃料電池用セパレータにおいて好ましくは、へこみ部が段差を形成している。

[0020] 本発明の一の燃料電池は、上記一および他の燃料電池用セパレータのいずれか一方を 1対と、その 1対の燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体とを備えた燃料電池であって、 1対の燃料電池用セパレータのうち一方の燃料電池用セパレータのバリが、 1対の燃料電池用セパレータのうちの他方の燃料電池用セパレータのへこみ部に収納されていることを特徴とするものである。

[0021] 本発明の一の燃料電池によれば、一方の燃料電池用セパレータのバリが他方の燃料電池用セパレータのへこみ部に収容されるため、燃料電池用セパレータ同士を十分に接触させることが可能となる。

[0022] 本発明の他の燃料電池は、上記一および他の燃料電池用セパレータのいずれか一方と、その燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体とを備えた燃料電池であって、燃料電池用セパレータのバリが、膜/電極接合体を介して対向する燃料電池用セパレータのへこみ部に収納されていることを特徴とするものである。

[0023] 本発明の他の燃料電池によれば、一方の燃料電池用セパレータのバリが、膜/電極接合体を介して対向する他方の燃料電池用セパレータのへこみ部に収容されるため、燃料電池用セパレータ同士を十分に接近して配置することが可能となる。

[0024] 本発明のさらに他の燃料電池用セパレータは、流路とその流路に接続されたマ二ホールドとを有して!/、る。そのマ二ホールドは燃料電池用セパレータの一方の面で流路と接続され、他方の面で流路と接続されていない。一方の面において流路とマ二ホールドとが接続される部分にバリはない。他方の面においてマ二ホールドの周縁部にはへこみ部が形成されている。へこみ部は、凹部と、その凹部の底面から突き出しかつ他方の面から突き出ない凹部内バリとを有して!/、る。

[0025] 本発明のさらに他の燃料電池用セパレータによれば、凹部の底面から凹部内バリ力 S生じるようにすることで、凹部内バリの先端を凹部内に留め、凹部内バリが第 2の燃料電池用セパレータの第 2の面から第 1の燃料電池用セパレータ側へ突き出すことが防止できる。また凹部内に第 1の燃料電池用セパレータのバリを収納することもできる。

[0026] また一方の面において流路とマ二ホールドとが接続される部分にバリがないため、このバリが流路とマ二ホールドとの間のガスの流れを妨げることはない。

[0027] またへこみ部がバリを収容可能な形状で形成されている。このため、マ二ホールドの周縁部にバリがある燃料電池用セパレータを本発明の燃料電池用セパレータと積み重ねた場合、一方の燃料電池用セパレータのマ二ホールド周縁部のバリは他方の燃料電池用セパレータのマ二ホールド周縁部のへこみ部に収容される。これにより燃料電池用セパレータ同士を十分に接触もしくは接近して配置させることが可能となる

[0028] またバリを取り除く必要がなくなるため、複雑なバリ取り加工が不要となる。

本発明のさらに他の燃料電池は、一の面の外周縁部からその一の面に交差する方向に突き出したノリを有する燃料電池用セパレータと、他の面の外周縁部にバリを収容可能な形状のへこみ部が形成された燃料電池用セパレータとが対向する 1対の燃料電池用セパレータと、その 1対の燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体とを備えた燃料電池であって、バリを有する燃料電池用セパレータのバリが、へこみ部が形成された燃料電池用セパレータのへこみ部に収納されていることを特 ί毁とするものである。

[0029] 本発明のさらに他の燃料電池によれば、一の燃料電池用セパレータのバリが他の燃料電池用セパレータのへこみ部に収容されるため、燃料電池用セパレータ同士を十分に接触させることが可能となる。

[0030] 本発明のさらに他の燃料電池は、互いに対向する一方の面と他方の面とを有し、一方の面側から他方の面側へ向かって燃料電池用セパレータの幅が小さくなるように外周縁部がテーパ状の部分を有して!/、る。

[0031] 本発明のさらに他の燃料電池用セパレータによれば、外周縁部がテーパ状の部分を有しているため、このテーパ状の部分にバリを収納可能である。このため、このテーパ状の部分を有する燃料電池用セパレータをバリを有する燃料電池用セパレータと積み重ねた場合、テーパ状の部分にバリを収納可能であるため、燃料電池用セパレータ同士を十分に接触もしくは接近して配置させることが可能となる。

発明の効果

[0032] 以上説明したように本発明によれば、ノリを収納できるへこみ部を燃料電池用セパレータに設けたことにより、成形品同士を十分に接触もしくは接近して配置させることができ、かつ良好な精度で成形品を位置決めして積み重ねることができ、かつ複雑なバリ取り加工が不要な燃料電池用セパレータおよび燃料電池を得ることができる。図面の簡単な説明

[0033] [図 1]本発明の実施の形態 1における燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す平面図である。

[図 2]本発明の実施の形態 1における燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す背面図である。

[図 3]図 1および図 2の III III線に沿う概略断面図である。

[図 4]図 3の領域 Q1を拡大して示す概略断面図である。

[図 5]図 4の領域 Q2のバリを拡大して示す概略断面図である。

[図 6]図 4に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図である

[図 7]図 6の領域 Q3を拡大して示す概略断面図である。

[図 8]本発明の実施の形態 1における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を概略的に示す断面図である。

[図 9]図 8の領域 Q4を拡大して示す概略断面図である。

[図 10]本発明の実施の形態 2における燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す一部破断断面図である。

[図 11]図 10に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図であ [図 12]図 11の領域 Q5を拡大して示す概略断面図である。

[図 13]本発明の実施の形態 2における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を、図 8の領域 Q4に対応する部分を拡大して示す概略断面図である

[図 14]図 14は本発明の実施の形態 3における燃料電池用セパレータの構成であつて、図 3の領域 Q1に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。

[図 15]図 14に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図であ

[図 16]図 15の領域 Q6を拡大して示す概略断面図である。

[図 17]本発明の実施の形態 3における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を、図 8の領域 Q4に対応する部分を拡大して示す概略断面図である

[図 18]バリが生じた面同士を対面させてセパレータ同士を積み重ねる様子を示す概略断面図である。

[図 19]本発明の実施の形態 4における 2つの燃料電池用セパレータを示す図であつて、図 3の領域 Q1に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。

[図 20]図 19に示す 2つの燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図である。

[図 21]図 20の領域 Q7を拡大して示す概略断面図である。

[図 22]本発明の実施の形態 4における第 2の燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を概略的に示す断面図である。

[図 23A]燃料電池の構成を概略的に示す分解断面図であり、 1対の燃料電池用セパレータと MEAとを交互に積層した構成を示す図である。

[図 23B]燃料電池の構成を概略的に示す分解断面図であり、 1つの燃料電池用セパレータと MEAとを交互に積層した構成を示す図である。

[図 23C]燃料電池の構成を概略的に示す分解断面図であり、 1対の燃料電池用セパレータと MEAとを交互に積層した構成を示す図である。

[図 24A]従来のシェアエッジ構造の圧縮成形用金型の構成を示す断面図である。

[図 24B]従来のシェアエッジ構造の圧縮成形用金型により成形された成形品の構成を示す断面図である。 [図 25A]従来の合わせ型の圧縮成形用金型の構成を示す断面図である。

[図 25B]従来の合わせ型の圧縮成形用金型により成形された成形品の構成を示す断面図である。

[図 26]流路に接続されないマ二ホールドを有する燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す平面図である。

[図 27]流路に接続されないマ二ホールドを有する燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す背面図である。

[図 28]外周縁部の一方表面から他方表面の全体にかけてテーパ状になった燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す断面図である。

[図 29]流路に接続されたマ二ホールドにおいて流路に接続されない側にへこみ部を有する燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す部分断面図である。

符号の説明

[0034] 1 , IP, 1Q 燃料電池用セノレータ、 2a, 2b, 2a , 2a , 2b , 2b マユホーノレド用

1 2 1 2

の孑し、 3 流路、 4, 4a, 4b ノリ、 5a, 5b, 5c, 5d へこみ部、 6 凹部、 10 成形用金型、 11 , 12 金型部材、 21 固体高分子電解質膜、 22 電極 (燃料極、酸化剤極

)。

発明を実施するための最良の形態

[0035] 以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。

(実施の形態 1)

図 1および図 2は本発明の実施の形態 1における燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す平面図および背面図であり、図 3は図 1および図 2の III III線に沿う概略断面図である。図 4は図 3の領域 Q1を拡大して示す概略断面図である。図 5は図 4の領域 Q2のバリを拡大して示す概略断面図である。

[0036] 図 1〜図 3を参照して、燃料電池用セパレータ 1は、矩形の平面形状を有し、かつ互いに対向する一方の面 1Aと他方の面 1Bとを有している。燃料電池用セパレータ 1 は、一方の面 1Aと他方の面 1Bとの間を貫通するマ二ホールド用の孔 2a、 2bを有している。また一方の面 1Aと他方の面 1Bとの各々には、ガスなどの流路 3が孔 2a、 2b に連通するように形成されてレ、る。 [0037] 一方の面 1Aには、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部および孔 2aの周縁部の各々において一方の面 1Aに交差する方向に突き出したノリ 4、 4aがある。また他方の面 1Bには、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部および孔 2aの周縁部の各々においてバリ 4、 4aの各々を収容可能な形状のへこみ部 5aが形成されて!/、る。

[0038] また他方の面 1Bには、孔 2bの周縁部において他方の面 1Bに交差する方向に突き出したバリ 4bがあり、また一方の面 1Aには、孔 2bの周縁部においてバリ 4bを収容可能な形状のへこみ部 5aが形成されて!/、る。

[0039] ノリ 4、 4a、 4bの各々は、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部および孔 2a、 2bの周縁部の各々の全周にあってもよぐまた一部において途切れていてもよい。またへこみ部 5aは、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部および孔 2a、 2bの周縁部の各々の全周に形成されてレ、ること力好まし!/、が、一部にお!/、て途切れて!/、てもよ!/、。

[0040] なおマ二ホールド用の孔 2aは他方の面 1B側において流路 3と接続されており、マ二ホールド用の孔 2bは一方の面 1A側において流路 3と接続されている。孔 2a、 2b の各周縁部に生じるバリ 4a、 4bの各々は、孔 2a、 2bが流路 3と接続される側と反対側の面に生じている。これにより、バリ 4a、 4bが孔 2a、 2bと流路 3との間に位置することはなくなるため、流路一孔間における流体の流れがバリ 4a、 4bにより阻害されることはない。

[0041] また図 1および図 2には示していないが、燃料電池用セパレータ 1には、流路 3に接続されないマ二ホールド用の孔があってもよい。図 26および図 27は、流路に接続されないマ二ホールドを有する燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す平面図および背面図である。図 26および図 27を参照して、燃料電池用セパレータ 1は、流路 3に接続されたマ二ホールド用の孔 2a、 2b以外に、流路 3に接続されていないマ

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二ホールド用の孔 2a、 2bを有している。

[0042] 流路 3に接続されていないマ二ホールド用の孔 2aの一方の面 1A側の周縁部には

、その一方の面 1Aに交差する方向に突き出したバリ 4aがある。また流路 3に接続されていないマ二ホールド用の孔 2aの他方の面 IB側の周縁部には、バリ 4aを収容可能な形状のへこみ部 5aが形成されて!/、る。

[0043] また流路 3に接続されていないマ二ホールド用の孔 2bの他方の面 IB側の周縁部には、他方の面 IBに交差する方向に突き出したバリ 4bがある。また流路 3に接続されていないマ二ホールド用の孔 2bの一方の面 1A側の周縁部には、バリ 4bを収容可能な形状のへこみ部 5aが形成されて!/、る。

[0044] また流路 3に接続されたマ二ホールド用の孔 2a、 2bと、それらの各々の周縁部に

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形成されたバリ 4a、 4bと、へこみ部 5aとの各構成は、図 1および図 2に示すマ二ホールド用の孔 2a、 2bと、バリ 4a、 4bと、へこみ部 5aとのそれぞれとほぼ同じ構成を有している。また図 26および図 27の III— III線に沿う断面の構成は、図 3に示す構成とほぼ'同じである。

[0045] また上記以外の図 26および図 27に示すセパレータ 1の構成は、図 1〜図 3に示した構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0046] 図 4を参照して、へこみ部 5aは断面において段差を形成するようにセパレータ 1の角部を切り取ることにより構成されている。つまり、図 1および図 2を参照して、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部に形成されたへこみ部 5aは、燃料電池用セパレータ 1 の側面と他方の面 1Bとのなす角部を切り取った形状を有している。また孔 2aの周縁部に形成されたへこみ部 5aは孔 2aの壁面と他方の面 1Bとのなす角部を切り取った形状を有している。また孔 2bの周縁部に形成されたへこみ部 5aは孔 2bの壁面と一方の面 1Aとのなす角部を切り取った形状を有している。

[0047] 図 5を参照して、ノリ 4の一方の側面と燃料電池用セパレータ 1の一方の面 1Aとの境は、曲率半径 rの丸みを帯びたラウンド形状となっている。ノリ 4の他方の側面はセパレータの側面に連続的に繋がる面よりなっている。このバリ 4の曲率半径 rは 0. 05 mm以上 0. 15mm以下であり、ノリ 4の厚み tは 0. 02mm以上 0. 1mm以下であり、バリ 4の高さ hは 0. 05mm以上 0. 15mm以下である。

[0048] ノリ 4の曲率半径 rが 0. 05mm未満の場合には成形用金型の加工が困難となり、 0 . 15mmを超える場合にはバリ 4が大きくなりすぎる。またバリ 4の厚み tが 0. 02mm 未満の場合には成形材料中の空気の排出が難しくなり、成形品中にボイドなどが生じる場合がある。またバリ 4の厚み tが 0. 1mmを超える場合には成形材料の漏れ出し量が多くなり、成形品の厚みの安定性が悪くなる。またバリ 4の高さ hは上述したバリ 4 の曲率半径 _rの大きさによって決まる。なおバリ 4a、 4bの形状も、上記のバリ 4の形状と同様の形状を有している。

[0049] また図 4に示すへこみ部 5aの大きさは、基本的にはバリ 4、 4a、 4bを収納することができる大きさであればよい。本実施の形態のように、へこみ部 5aが段差を形成するような形状である場合には、へこみ部 5aの段差の大きさ Hがバリ 4、 4a、 4bの高さ h以上の大きさ（H≥h)で、かつへこみ部 5aのセパレータ 1の他方の面 1Bに沿う方向の幅 T力 Sバリ 4、 4a、 4bの厚み tとノリ 4、 4a、 4bの曲率半径 rとの和以上の大きさ（T≥t + r)であればよい。なお寸法 H、 Tの上限は、成形品の形状と寸法安定性に影響しなレ、ような大きさに設定されることが好ましレ、。

[0050] 図 6は図 4に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図であり、図 7は図 6の領域 Q3を拡大して示す概略断面図である。

[0051] 上記の燃料電池用セパレータ 1を積み重ねる場合、図 4に示すセパレータ 1が複数個（たとえば 2個）準備される。これらのセパレータ 1が位置決めされた後に、図 6に示すように互いに積み重ねられる。積み重ねられた状態においては、上述のようにへこみ部 5aはバリ 4、 4a、 4bが生じる位置に対応する位置に設けられており、かつバリ 4、 4a、 4bの各々を収納できる大きさであるため、図 6および図 7に示すようにバリ 4、 4a 、 4bの各々はへこみ部 5a内に収容される。

[0052] 次に、本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1を製造するための成形用金型について説明する。

[0053] 図 8は、本発明の実施の形態 1における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を概略的に示す断面図である。また図 9は、図 8の領域 Q4を拡大して示す概略断面図である。

[0054] 図 8および図 9を参照して、成形用金型 10は、成形材料を成形するための成形用金型であって、金型部材 11と、金型部材 12とを有している。金型部材 1 1は、金型部材 12と対向する表面に凹部 11aを有している。金型部材 12は、金型部材 11と対向する表面に、凹部 11aに対応して設けられた凸部 12aを有している。金型部材 11および 12を互いに重ね合わせたときに、金型部材 11の凹部 11aに金型部材 12の凸部 12aが嵌り込むように凹部 11aおよび凸部 12aは構成されている。 [0055] 金型部材 11の凹部 11aの底面 11aには、ガスなどの流路を形成するための流路

1

形成用凸部 l i dと、マ二ホールド用の孔を形成するための孔形成用凸部 l ibおよび孔形成用凹部 1 lcとを有して!/、る。

[0056] 金型部材 12の凸部 12aは、凹部 11 aの底面 11aと対向する上面 12aを有している

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。その上面 12aに、ガスなどの流路を形成するための流路形成用凸部 12dと、マ二

1

ホールド用の孔を形成するための孔形成用凹部 12bおよび孔形成用凸部 12cとを有している。

[0057] 金型部材 11の孔形成用凸部 l ibは金型部材 12の孔形成用凹部 12bに対応して設けられており、金型部材 11の孔形成用凹部 11 cは金型部材 12の孔形成用凸部 1 2cに対応して設けられている。

[0058] 金型部材 11の凹部 11aの外周縁部を取り囲むようにへこみ部形成用凸部 l ieが

1 設けられている。また孔形成用凸部 l ibの根元の外周縁部を取り囲むようにへこみ部形成用凸部 l lf が設けられており、孔形成用凸部 12cの根元の外周縁部を取り囲

1

むようにへこみ部形成用凸部 12f が設けられている。これらのへこみ部形成用凸部 1

1

le、 l lf 、 12f の各々は断面形状がたとえば角型の段部形状となっている。

1 1 1

[0059] 次に、上記の成形用金型 10を用いた本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1の製造方法について説明する。

[0060] まず成形材料が、例えば導電性炭素材料と樹脂バインダーとを少なくとも含むように準備される。樹脂バインダーは、例えば熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との少なくともいずれかを含んでいる。この成形材料は、粉末状、粒子状、ペレット状等であってもよぐまたシート形状であってもよい。

[0061] 上記の炭素材料としては、例えば人造黒鉛、天然黒鉛、ガラス状カーボン、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が挙げられる。これらの炭素材料は単独で、もしくは 2種以上を組合せて用いることができる。これらの炭素材料の粉粒体の形状に特に制限はなぐ箔状、鱗片状、板状、針状、球状、無定形等の何れであってもよい。また、黒鉛を化学処理して得られる膨張黒鉛も使用することができる。導電性を考慮すれば、より少量で高度の導電性を有するセパレータが得られるという点で、人造黒鉛、天然黒鉛、膨張黒鉛が好ましい。 [0062] 熱硬化性樹脂としては、例えばフエノール樹脂、エポキシ樹脂、ビュルエステル樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ジァリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。熱硬化性樹脂は 1種類の樹脂からなるもののみではなぐ 2種類以上の樹脂を混合したものも使用すること力 Sでさる。

[0063] 熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、シクロォレフインポリマ一、ポリスチレン、シンジォタクティックポリスチレン、ポリ塩化ビュル、 ABS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフエ二レンエーテル、変性ポリフエ二レンエーテノレ、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロへキシレンテレフタレート、ポリフエ二レンスノレフイド、ポリチ才エーテノレサノレホン、ポリエーテノレエーテノレケトン、ポリアリレート、ポリサノレホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー、ポリテトラフルォロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド等のフッ素樹脂、全芳香族ポリエステル、半芳香族ポリエステル、ポリ乳酸、ポリエステル 'ポリエステノレエラストマ一、ポリエステノレ'ポリエーテノレエラストマー等の熱可證十生エラストマー等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂と同様に、熱可塑性樹脂も 1種類の樹脂力、らなるもののみではなぐ 2種類以上の樹脂を混合したものも使用することができる。さらに熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを複合したものも使用することができる。

[0064] この成形材料が、図 8に示す成形用金型 10に投入され、金型部材 1 1と金型部材 1 2との間で加圧される。この際、金型部材 11、 12は熱盤（図示せず）により加熱されており、この金型部材 11、 12を介して成形材料が加熱される。この加熱加圧により、樹脂バインダーに熱硬化性樹脂が用いられている場合には、その熱硬化性樹脂が固化する。この後、金型 10から図 1〜図 3に示す燃料電池用セパレータ（成形品） 1が取り出される。また樹脂バインダーに熱可塑性樹脂が用いられている場合には、上記の加熱加圧により、その熱可塑性樹脂は溶融する。

[0065] 樹脂バインダーに熱可塑性樹脂が用いられている場合には、引き続いて、金型部材 11、 12が冷却盤（図示せず）により冷却される。この冷却の際にも、成形材料は金型部材 11と金型部材 12との間で加圧されている。この冷却加圧により溶融状態にあつた熱可塑性樹脂が固化する。この後、金型 10から図 1〜図 3に示す燃料電池用セパレータ（成形品） 1が取り出される。

[0066] 上記のように樹脂バインダーが熱硬化性樹脂よりなる場合は、成形材料が成形用金型 10で加熱加圧されて燃料電池用セパレータ（成形品） 1が得られる力 S、樹脂バインダ一が熱可塑性樹脂よりなる場合または熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂よりなる場合は、成形材料が成形用金型 10で加熱加圧および冷却加圧されて燃料電池用セパレータ（成形品） 1が得られる。

[0067] 上記の成形工程において、図 8に示す成形用金型 10においては、凹部 11aの側面と凸部 12aの側面との間（領域 P1)、孔形成用凹部 12bと孔形成用凸部 l ibとの間 (領域 P2)、および孔形成用凹部 11cと孔形成用凸部 12cとの間 (領域 P3)にバリ力 S生じることになる。

[0068] 次に、本実施の形態の作用効果について説明する。

本実施の形態の燃料電池用セパレータによれば、へこみ部 5aは、ノリ 4、 4a、 4bの各々を収容可能な形状で形成されている。このため、同一形状の燃料電池用セパレータ 1同士を積み重ねた場合、一方のセパレータ 1に生じたバリ 4、 4a、 4bは他方のセパレータ 1に形成されたへこみ部 5aに収容される。これによりセパレータ 1同士を十分に接触もしくは接近して配置することが可能となる。

[0069] またバリ 4、 4a、 4bはセパレータ 1の一方の面 1Aまたは他方の面 IBに交差する方向に突き出しており、セパレータ 1の側面から外周側へ突き出していないため、良好な精度でセパレータ 1を位置決めして積み重ねることができる。

[0070] またバリ 4、 4a、 4bを取り除く必要がなくなるため、複雑なバリ取り加工が不要となる

〇

[0071] (実施の形態 2)

図 10は本発明の実施の形態 2における燃料電池用セパレータの構成を概略的に示す一部破断断面図である。図 11は図 10に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図である。図 12は図 11の領域 Q5を拡大して示す概略断面図である。

[0072] 本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1は、へこみ部の形状において実施の形態 1の構成と異なる。図 10〜図 12を参照して、本実施の形態におけるセパレータ 1の外周縁部に形成されたへこみ部 5bは、セパレータ 1の一方の面 1A側から他方の面 1 B側へ向かって燃料電池用セパレータ 1の幅が小さくなるようなテーパ状の切欠である。これにより図 10に示すようにセパレータ 1の一方の面 1A側の幅 W1よりも他方の面 1B側の幅 W2は小さくなつている。

[0073] また孔 2bの周縁部に形成されたへこみ部 5bは、セパレータ 1の他方の面 1B側から一方の面 1A側へ向かって孔 2bの開口径が大きくなるようなテーパ状の切欠である。また図示していないが、孔 2aの周縁部に形成されたへこみ部 5bは、セパレータ 1の一方の面 1A側から他方の面 1B側へ向かって孔 2aの開口径が大きくなるようなテーパ状の切欠である。

[0074] これらのテーパ状の切欠の各々は図 10〜図 12に示す断面において直線的に伸びた部分を有している。また、これらのへこみ部 5bの各々の大きさは、基本的にはバリ 4、 4a、 4bを収納することができる大きさであればよい。本実施の形態のように、セパレータ 1の外周縁部に形成されたへこみ部 5bがテーパ状の切欠であって、図 12に示すテーパ角（他方の面 1Bとテーパ面とのなす角度） _αがたとえば 45° である場合には、へこみ部 5bの幅 Τおよび高さ Ηの各々は、図 5に示すバリ 4の厚み tとバリ 4の曲率半径 _rとの和以上の大きさ（T≥t + r、 H≥t + r)であればよい。このテーパ状の切欠よりなるへこみ部 5bの幅 Tはたとえば 0. 07mm以上 0. 25mm以下で、高さ Hはたとえば 0. 07mm以上である。孔 2a、 2bの各々の周縁部に形成されたへこみ部 5b は、上記のセパレータ 1の外周縁部に形成されたへこみ部 5bと同様の形状を有している。なお寸法 H、 Tの上限は、成形品の形状と寸法安定性に影響しないような大きさに設定されることが好ましレ、。

[0075] また上記のテーパ状の切欠は、図 28に示すように一方の面 1Aから他方の面 1Bの全体にわたってテーパ状となっていてもよい。この場合、セパレータ 1の外周縁部においてはセパレータ 1の側面の全体がテーパ状の切欠になっており、またマ二ホールド用の孔 2a、 2bの各々においては孔 2a、 2bの壁面の全体がテーパ状の切欠になつている。

[0076] なお、本実施の形態の燃料電池用セパレータの上記へこみ部 5b以外の構成は、実施の形態 1の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0077] 上記の燃料電池用セパレータ 1を積み重ねる場合、図 10に示すセパレータ 1が複数個（たとえば 2個）準備される。これらのセパレータ 1が位置決めされた後に、図 11 および図 12に示すように互いに積み重ねられる。積み重ねられた状態においては、上述のようにへこみ部 5bはバリ 4、 4a、 4bが生じる位置に対応する位置に設けられており、かつバリ 4、 4a、 4bを収納できる大きさであるため、図 11および図 12に示すようにバリ 4、 4a、 4bの各々はへこみ部 5b内に収容される。

[0078] 次に、本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1を製造するための成形用金型について説明する。

[0079] 図 13は、本発明の実施の形態 2における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を、図 8の領域 Q4に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。

[0080] 本実施の形態の成形用金型 10は、図 8および図 9に示す実施の形態 1の成形用金型の構成と比較して、へこみ部を形成するためのへこみ部形成用凸部の形状が異なる。図 13を参照して、本実施の形態の成形用金型 10では、金型部材 11の凹部 11a の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部 l ieと、孔形成用凸部 l ibの根元の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部（図示せず）と、孔形成用凸部 12cの根元の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部 12f との各々は断面形状がテーパ形状となっている。

[0081] なお、本実施の形態の成形用金型 10の上記以外の構成は、実施の形態 1の成形用金型 10の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上記の成形用金型 10を用いた本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1の製造方法も、実施の形態 1の製造方法とほぼ同じであるため、その説明は省略する。

[0082] 本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1においても、実施の形態 1と同様の作用

¾]果を得ること力できる。

[0083] (実施の形態 3) 図 14は本発明の実施の形態 3における燃料電池用セパレータの構成であって、図 3の領域 Q 1に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。図 15は図 14に示す燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図であり、図 16は図 15 の領域 Q6を拡大して示す概略断面図である。

[0084] 本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1は、へこみ部の形状において実施の形態 1の構成と異なっている。図 14〜図 16を参照して、本実施の形態におけるへこみ部 5cは、燃料電池用セパレータ 1の外周縁部および孔 2a、 2bの周縁部の角部に曲率半径 Rを有するように形成された切欠である。図 1に示すように、このへこみ部 5cの曲率半径 Rは、バリ 4の曲率半径 rよりも大きい。

[0085] このへこみ部 5cの大きさは、基本的にはバリ 4を収納することができる大きさであればよい。本実施の形態のように、へこみ部 5cが曲率半径 Rを有している場合には、図 16に示すようにへこみ部 5cの曲率半径 Rは、ノリ 4の曲率半径 rの 3倍とバリ 4の厚み tとの和以上の大きさ（R≥3 X r + t)であればよい。なお曲率半径 Rの上限は、成形品の形状と寸法安定性に影響しないような大きさに設定されることが好ましい。

[0086] なお、本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1の上記以外の構成は、実施の形態 1の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0087] 上記の燃料電池用セパレータ 1を積み重ねる場合、図 14に示すセパレータ 1が複数個（たとえば 2個）準備される。これらのセパレータ 1が位置決めされた後に、図 15 および図 16に示すように互いに積み重ねられる。積み重ねられた状態においては、上述のようにへこみ部 5cはバリ 4、 4a、 4bが生じる位置に対応する位置に設けられており、かつバリ 4、 4a、 4bを収納できる大きさであるため、図 15および図 16に示すようにバリ 4、 4a、 4bはへこみ部 5c内に収容される。

[0088] 次に、本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1を製造するための成形用金型について説明する。

[0089] 図 17は、本発明の実施の形態 3における燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を、図 8の領域 Q4に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。 [0090] 本実施の形態の成形用金型 10は、図 8および図 9に示す実施の形態 1の成形用金型の構成と比較して、へこみ部を形成するためのへこみ部形成用凸部の形状が異なる。図 17を参照して、本実施の形態の成形用金型 10では、金型部材 11の凹部 11a の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部 l ieと、孔形成用凸部 l ibの根元の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部（図示せず）と、孔形成用凸部 12cの根元の外周縁部を取り囲むへこみ部形成用凸部 12f との各々は断面形状が曲率半径 Rを有するラウンド形状（丸みを帯びた形状）となって!/、る。

[0091] なお、本実施の形態の成形用金型 10の上記以外の構成は、実施の形態 1の構成とほぼ同じであるため、同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。また、上記の成形用金型 10を用いた本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1 の製造方法も、実施の形態 1の製造方法とほぼ同じであるため、その説明は省略す

[0092] 本実施の形態の燃料電池用セパレータ 1においても、実施の形態 1と同様の作用 ¾]果を得ること力できる。

[0093] (実施の形態 4)

複数個の燃料電池用セパレータを積み重ねる場合、図 18に示すようにバリ 4が生じた面同士を対面させてセパレータ 1を積み重ねる場合も生じる。この場合、ノリ 4によりセパレータ 1同士を十分に接触させ、もしくは十分に接近して配置することができなくなる。そこで本実施の形態においては、図 19に示すようにバリ 4の生じる部分に、凹部 6が形成されている。以下、本実施の形態の燃料電池用セパレータの構成について具体的に説明する。

[0094] 図 19は、本発明の実施の形態 4における 2つの燃料電池用セパレータを示す図であって、図 3の領域 Q 1に対応する部分を拡大して示す概略断面図である。図 20は図 19に示す 2つの燃料電池用セパレータを積み重ねた状態を示す概略断面図であり、図 21は、図 20の領域 Q7を拡大して示す概略断面図である。

[0095] 図 19を参照して、第 1および第 2の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qが、互いに積み重ねられる。これらの第 1および第 2の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qの各々は、実施の形態 1と同様、マ二ホールド用の孔 2a (図示せず）、 2bを有している。 [0096] 第 1の燃料電池用セパレータ IPの第 2の燃料電池用セパレータ 1Qと対向する面 1 Bには、第 1の燃料電池用セパレータ 1Pの外周縁部において面 1Bに交差する方

1 1

向に突き出したバリ 4がある。第 2の燃料電池用セパレータ 1Qの第 1の燃料電池用セパレータ 1Pと対向する面 1Aには、第 2の燃料電池用セパレータ 1Qの外周縁部にぉレ、てバリ 4を収容可能なへこみ部 5dが形成されて!/、る。

[0097] またセパレータ 1Qの面 1Bには、孔 2bの周縁部においてバリ 4を収容可能なへこみ部 5dが形成されている。また図示していないが、セパレータ 1Qの面 1Aには、孔 2 aの周縁部においてバリ 4を収容可能なへこみ部 5dが形成されている。

[0098] これらのへこみ部 5dは、凹部 6と、その凹部 6の底面から突き出した凹部内バリ 4cとにより構成されている。この凹部 6の深さ Dは、凹部内バリ 4cの高さ hとバリ 4の高さ h

1

との和以上の大きさ（D≥h +h)である。つまり、凹部内バリ 4cの高さ hは凹部 6の深

1 1

さ Dよりも小さぐゆえに凹部 6の外部に突き出すことはない（面 1Aまたは面 1Bから突き出すことはない）。また凹部 6の幅 Tは、凹部内バリ 4cの幅 tと凹部内バリ 4cの曲率半径 rと反対側の曲率半径 rとの和以上の大きさ（T≥t + r +r )である。

1 2 1 2

[0099] 第 1の燃料電池用セパレータ IPの面 1Aには、バリや、バリ収納用のへこみ部はな

1

い。

[0100] なお、本実施の形態の第 1および第 2の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qのこれ以外の構成については、上述した実施の形態 1のセパレータ 1の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

[0101] 図 19に示す第 1および第 2の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qは互いに位置決めされた後に、図 20および図 21に示すように互いに積み重ねられる。図 20および図 21 に示す積み重ねられた状態においては、上述のようにへこみ部 5dの凹部 6はバリ 4 が生じる位置に対応する位置に設けられており、かつバリ 4を収納できる大きさであるため、ノリ 4はへこみ部 5dの凹部 6内に収容される。

[0102] なお、図 29に示すように燃料電池用セパレータ 1Qの片面（たとえば一方の面 1A ) にのみ流路 3が形成されており、他方の面 1Bに流路 3が形成されていない場合もある。この場合には、マ二ホールド用の孔 2a (図示せず）、 2bの各々が流路 3と接続される面（一方の面 1A )とは反対側の面（他方の面 1B )において、マ二ホールド用の孔 2a (図示せず）、 2bの各々の周縁部にへこみ部 5dが形成されている。またマニホ一ルド用の孔 2a (図示せず）、 2bの各々と流路 3とが接続される部分にバリはない。

[0103] この図 29は、マ二ホールド用の孔が一方の面側で流路と接続された箇所の断面を示す図である。

[0104] 次に、本実施の形態の第 2の燃料電池用セパレータ 1Qを製造するための成形用金型について説明する。

[0105] 図 22は、本発明の実施の形態 4における第 2の燃料電池用セパレータを成形するための成形用金型の構成を概略的に示す断面図である。図 22を参照して、成形用金型 10は、成形材料を成形するための成形用金型であって、金型部材 11と、金型部材 12とを有している。金型部材 11は、金型部材 12と対向する表面に凹部 11aを有している。金型部材 12は、金型部材 11と対向する表面に、凹部 11aに対応して設けられた凸部 12aを有して!/、る。金型部材 11および 12を互いに重ね合わせたときに、金型部材 11の凹部 11aに金型部材 12の凸部 12aが嵌り込むように凹部 11 aおよび凸部 12aは構成されている。

[0106] 金型部材 11の凹部 11aは、底面 11 aを有し、その底面 11aに、ガスなどの流路を

1 1

形成するための流路形成用凸部 l i dと、マ二ホールド用の孔を形成するための孔形成用凸部 l ibおよび孔形成用凹部 1 1cとを有している。

[0107] 金型部材 12の凸部 12aは、凹部 11 aの底面 11aと対向する上面 12aを有し、その

1 1 上面 12aに、ガスなどの流路を形成するための流路形成用凸部 12dと、マ二ホール

1

ド用の孔を形成するための孔形成用凹部 12bおよび孔形成用凸部 12cとを有してい

[0108] 金型部材 11の孔形成用凸部 l ibは金型部材 12の孔形成用凹部 12bに対応して設けられており、金型部材 11の孔形成用凹部 11 cは金型部材 12の孔形成用凸部 1 2cに対応して設けられている。

[0109] 金型部材 12の凸部 12aの外周縁部を取り囲むようにへこみ部形成用凸部 12gカ

1 上面 12aに設けられている。また孔形成用凹部 12bの周縁部を取り囲むようにへこ

1

み部形成用凸部 12gが上面 12aに設けられている。また孔形成用凹部 11cの周縁

2 1

部を取り囲むようにへこみ部形成用凸部 l lgが底面 11aに設けられている。これらのへこみ部形成用凸部 12g、 12g、 l lgの各々は断面形状が角型の段部形状となつ

1 2

ている。

[0110] 上記の成形用金型 10を用いた本実施の形態の第 2の燃料電池用セパレータ 1Q の製造方法は、実施の形態 1におけるセパレータ 1の製造方法とほぼ同じであるため、その説明は省略する。

[0111] 本実施の形態のセパレータ 1P、 1Qにおいても、実施の形態 1と同様の作用効果を得ること力 Sでさる。

[0112] 上記の実施の形態のうち、一方の面にバリを有し他方の面にへこみ部を有する燃料電池用セパレータ（実施の形態 1〜3が該当）が、一方の面にバリを有するセパレータとこれと対向する一方の面にこのバリを収納するへこみ部を有するセパレータとの 1対のセパレータ（実施の形態 4が該当）と比較して、 1つの金型でセパレータを生産可能である点にぉレ、ては好ましレ、。

[0113] (燃料電池）

上記のようにして得られた実施の形態 1〜4の燃料電池用セパレータ 1ほたは 1P、 1Q)を用いて燃料電池を製造することができる。図 23A、図 23Bおよび図 23Cの各々は、それぞれ異なる燃料電池の構成を概略的に示す分解断面図である。図 23A を参照して、この燃料電池は、実施の形態 1〜3の燃料電池用セパレータ 1を少なくとも 1対備えており、その 1対の燃料電池用セパレータ 1、 1と電解質膜/電極接合体とが交互に積み重ねられることで形成されている。電解質膜/電極接合体は、例えば固体高分子電解質膜 21を燃料極および酸化剤極となる一対の電極 22、 22により挟み込むことにより構成されている。 1対の燃料電池用セパレータ 1、 1のうち一方の燃料電池用セパレータ 1のバリ 4は、 1対の燃料電池用セパレータ 1、 1のうちの他方の燃料電池用セパレータ 1のへこみ部 5aほたは 5b、 5c)に収納されている。

[0114] また図 23Bを参照して、この燃料電池は、実施の形態 1〜3の燃料電池用セパレータ 1を備えており、その燃料電池用セパレータ 1と電解質膜/電極接合体とが交互に積み重ねられて形成されている。燃料電池用セパレータ 1のバリ 4は、電解質膜/電極接合体を介して対向する燃料電池用セパレータ 1のへこみ部 5aほたは 5b、 5c) に収納されている。 [0115] また図 23Cを参照して、この燃料電池は、実施の形態 4の 1対の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qと電解質膜/電極接合体とが交互に積み重ねられて形成されている。 1 対の燃料電池用セパレータのうちの燃料電池用セパレータ 1Pは、一方の面の外周縁部から一方の面に交差する方向に突き出したバリ 4を有している。また、 1対の燃料電池用セパレータのうちの燃料電池用セパレータ 1Qは、一方の面の外周縁部にバリ 4を収容可能な形状のへこみ部 5dが形成されている。 1対の燃料電池用セパレータ 1P、 1Qは、バリ 4の形成された面とへこみ部 5dが形成された面とが対向するように互いに積み重ねられ、これにより燃料電池用セパレータ 1Pのバリ 4は燃料電池用セパレータ 1Qのへこみ部 5dに収納されている。

[0116] なお上記の図 23A〜図 23Cの各々においてはマ二ホールド用の孔の図示は説明の便宜上省略されている。また図 26および図 27の燃料電池用セパレータ 1が図 23 Aに示す燃料電池用セパレータ 1として積み重ねられてもよぐまた図 23Bに示す燃料電池用セパレータ 1として積み重ねられてもよい。また図 28の燃料電池用セパレータ 1が図 23Aに示す燃料電池用セパレータ 1として積み重ねられてもよぐまた図 2 3Bに示す燃料電池用セパレータ 1として積み重ねられてもよい。また図 29の燃料電池用セパレータ 1Qが図 23Cに示す燃料電池用セパレータ 1Qとして他の燃料電池用セパレータ 1Pと積み重ねられてもよい。

[0117] 燃料電池は、発電性能を高める目的で燃料電池セルが複数個直列に配置された燃料電池スタックとされている。このように燃料電池スタックとされている場合には、燃料電池セル間には冷却水を流す場合があり、この場合には、図 23A、図 23Cに示すように冷却水を通す冷却水路 3がセパレータ 1ほたは 1P、 1Q)に設けられている。また携帯電話等に使用する小型燃料電池にぉレ、ては、冷却水を通す冷却水路がなレ、形態のスタック構造の燃料電池も存在し、この燃料電池は図 23Bに示すようにセパレータと電解質膜/電極接合体とが交互に積層された構造となる。

[0118] 図 23A、図 23Cに示す構成において、冷却水の経路を挟む 1対のセパレータ同士は互いに同電位となるため、バリをへこみ部に収納することで十分に接触させることが可能となる。また図 23Bに示すように電解質膜/電極接合体を挟む 1対のセパレータ 1同士は互いに逆電位（陽極側と陰極側）となるため、両者を接触させることはできないが、バリをへこみ部に収納することで十分に接近して配置させることが可能とな

[0119] このような燃料電池においては、水素ガスまたはメタノールなどが燃料極 22でィォン化された後に固体高分子電解質膜 21を通過して、酸化剤極 22で空気中の酸素等と反応することで発電が生じる。

[0120] 本実施の形態で得られる燃料電池用セパレータは、上記の固体高分子型の燃料電池のほかに、ヒドラジン型、直接メタノール型、アルカリ型、リン酸型等の種々の燃料電池に対して好適に適用され得る。

[0121] 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

産業上の利用可能性

[0122] 本発明は、電気自動車用電源、ポータブル電源、非常用電源等に対して適用されるリン酸型燃料電池、ダイレクトメタノール型燃料電池、固体高分子型燃料電池等の燃料電池に対して使用可能な燃料電池用セパレータおよびそれを用いた燃料電池に特に有利に適用され得る。

Claims

請求の範囲

[1] 燃料電池用セパレータ（1)の一方の面（1A)の外周縁部から前記一方の面に交差する方向に突き出したバリ（4)があり、他方の面（1B)の外周縁部に前記バリを収容可能な形状のへこみ部（5a)が形成されている、燃料電池用セパレータ。

[2] 前記へこみ部（5a)は、段差を形成していることを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の燃料電池用セパレータ。

[3] 1対の請求の範囲第 1項に記載の燃料電池用セパレータ（1)と、

前記 1対の燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体（21、 22)とを備えた燃料電池であって、

前記 1対の燃料電池用セパレータのうち一方の燃料電池用セパレータの前記バリ（ 4)力、前記 1対の燃料電池用セパレータのうちの他方の燃料電池用セパレータの前記へこみ部（5a)に収納されていることを特徴とする、燃料電池。

[4] 請求の範囲第 1項に記載の燃料電池用セパレータ（1)と、

前記燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体（21、 22)とを備えた燃料電池であって、

前記燃料電池用セパレータの前記バリ (4)が、前記膜/電極接合体を介して対向する前記燃料電池用セパレータの前記へこみ部（5a)に収納されて!/、ることを特徴とする、燃料電池。

[5] 流路（3)と前記流路に接続されな!/、マユホールド（2a )とを有し、

燃料電池用セパレータの一方の面（1A)においては、前記流路に接続されない前記マ二ホールド（2a )の周縁部から前記一方の面に交差する方向に突き出したバリ（ 4a)があり、

燃料電池用セパレータの他方の面（1B)においては、前記流路に接続されない前記マ二ホールド（2a )の周縁部に前記バリを収容可能な形状のへこみ部（5a)が形成されている、燃料電池用セパレータ。

[6] 前記へこみ部（5a)は、段差を形成していることを特徴とする、請求の範囲第 5項に記載の燃料電池用セパレータ。

[7] 1対の請求の範囲第 5項に記載の燃料電池用セパレータ（1)と、前記 1対の燃料電池用セパレータと交互に積み重ねられた膜/電極接合体（21、 22)とを備えた燃料電池であって、

[8] 請求の範囲第 5項に記載の燃料電池用セパレータ（1)と、

[9] 流路（3)と前記流路に接続されたマ二ホールド（2b)とを有し、

前記マ二ホールドは燃料電池用セパレータ（1Q)の一方の面（1A )で前記流路と接続され、他方の面（1B )で前記流路と接続されておらず、

前記一方の面において前記流路と前記マ二ホールドとが接続される部分にバリはなぐ前記他方の面において前記マ二ホールドの周縁部にはへこみ部（5d)が形成されており、

前記へこみ部は、凹部（6)と、前記凹部の底面から突き出しかつ前記他方の面から突き出ない凹部内バリ（4c)とを有している、燃料電池用セパレータ。

[10] 一の面（1B )の外周縁部から前記一の面に交差する方向に突き出したバリ（4)を

1

有する燃料電池用セパレータ（1P)と、他の面（1A )の外周縁部に前記バリを収容可能な形状のへこみ部（5d)が形成された燃料電池用セパレータ（1Q)とが対向する 1対の燃料電池用セパレータと、

前記バリを有する前記燃料電池用セパレータの前記バリが、前記へこみ部が形成された前記燃料電池用セパレータの前記へこみ部に収納されていることを特徴とする、燃料電池。互いに対向する一方の面（1A)と他方の面（I B)とを有し、前記一方の面側から前記他方の面側へ向かって燃料電池用セパレータ（1 )の幅が小さくなるように外周縁部がテーパ状の部分を有して!/、る、燃料電池用セパレータ。