WO2025239332A1 - 燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材 - Google Patents

燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材

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WO2025239332A1
WO2025239332A1 PCT/JP2025/017268 JP2025017268W WO2025239332A1 WO 2025239332 A1 WO2025239332 A1 WO 2025239332A1 JP 2025017268 W JP2025017268 W JP 2025017268W WO 2025239332 A1 WO2025239332 A1 WO 2025239332A1
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water electrolysis
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    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a support member for a fuel cell and a support member for a water electrolysis system.
  • a fuel cell is composed of multiple stacked fuel cell cells.
  • a fuel cell is composed, for example, of a membrane electrode assembly (MEA) in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, and separators that sandwich the membrane electrode assembly.
  • MEA membrane electrode assembly
  • a flow path for reactant gas is formed between the separator and the membrane electrode assembly.
  • a flow path for cooling medium is formed between the separator of the fuel cell and the separator of the other stacked fuel cell.
  • the fuel cell is formed with multiple through-holes through which the reactant gas and cooling medium flow, and communication parts are provided between these through-holes and the above-mentioned flow paths that connect the through-holes to the flow paths. This allows the reactant gas and cooling medium to be supplied from the through-holes to the flow paths, and excess reactant gas and cooling medium to be discharged from the flow paths to the through-holes.
  • Some fuel cells are equipped with gaskets to seal the supplied or discharged reactant gases and cooling medium.
  • the gaskets are sandwiched and compressed between the separator and membrane electrode assembly, and between the separators.
  • the gaskets have notches that connect the through-holes to the flow paths to form the flow paths to be sealed, such as reactant gases and cooling medium, and the notches form communication sections (see, for example, Patent Document 1).
  • gaskets exert their sealing properties through the reactive force generated when compressed, and a low gasket reactive force results in poor sealing performance.
  • the communication portion that connects the through-hole and the flow path overlaps with a portion of the gasket on the opposite side, via the electrolyte membrane or separator, when viewed in the stacking direction.
  • the electrolyte membrane or separator that comes into contact with the portion of the gasket on the opposite side that overlaps with the communication portion is not supported from the back side, which reduces the gasket's reactive force and may result in poor gasket sealing performance.
  • a configuration is required for gaskets in conventional fuel cell cells or fuel cells that can improve sealing performance while maintaining the flow path of the sealed object.
  • a configuration is required for gaskets that can improve sealing performance while maintaining the flow path of the sealed object.
  • the present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a support member for a fuel cell and a support member for a water electrolysis system that can improve the sealing performance of a gasket while maintaining the flow path of the object to be sealed.
  • the fuel cell support member of the present invention is a fuel cell support member for supporting opposing components in a fuel cell in which multiple fuel cell cells are stacked, and is provided with a communication passage that extends to the communication portion of a gasket, the gasket being a gasket for sealing either the reactant gas or the cooling medium in the fuel cell or between the fuel cell and another fuel cell, and the communication portion being a portion of the gasket that connects two of the through holes in the fuel cell with the flow path of the sealed object.
  • the fuel cell support member protrudes in the direction in which the gasket protrudes, has a support surface facing the direction in which the gasket protrudes, and the support surface is adapted to come into contact with the opposing member.
  • the communication passage has a recess recessed from at least one of the support surfaces.
  • a fuel cell support member has a base extending into the communication portion, and the base defines the bottom of the recess.
  • a fuel cell support member has a plurality of protruding portions that protrude in the direction in which the gasket protrudes, and the plurality of protruding portions are arranged at intervals along the communication portion to form the communication passage.
  • the multiple protrusions are configured to contact the opposing member.
  • the height of the protrusion in the direction in which the gasket protrudes is greater than the height of the gasket in the direction in which the gasket protrudes.
  • a convex portion is formed at the tip of the protrusion, extending along the protrusion, and the convex portion protrudes in the direction in which the gasket protrudes.
  • the protrusion widens in the direction in which the gasket protrudes.
  • the fuel cell support member is integrated with the gasket.
  • the fuel cell support member is separate from the gasket and is made of the same material as the gasket.
  • a fuel cell support member according to one embodiment of the present invention is configured to face another gasket in the stacking direction, with the opposing member interposed therebetween.
  • the fuel cell includes a membrane electrode assembly, an insulating member surrounding the membrane electrode assembly, and a first separator and a second separator sandwiching the membrane electrode assembly and the insulating member in the stacking direction, and the gasket is provided on either the first separator or the second separator.
  • the support member for a water electrolysis apparatus is a support member for a water electrolysis apparatus for supporting opposing components in a water electrolysis apparatus in which multiple water electrolysis cells are stacked, and is provided with a communication passage that extends into the communication portion of a gasket, the gasket being a gasket for sealing at least one of the electrolyte solution and a product thereof in the water electrolysis cell or between the water electrolysis cell and another water electrolysis cell, and the communication portion being a portion of the gasket that connects two of the through holes of the water electrolysis cell with the flow path of the sealed object.
  • a support member for a water electrolysis apparatus protrudes in the direction in which the gasket protrudes and has a support surface facing the direction in which the gasket protrudes, the support surface being adapted to come into contact with the opposing member.
  • the communication passage has at least one recess recessed from the support surface.
  • a support member for a water electrolysis apparatus has a base extending into the communication portion, and the base defines the bottom of the recess.
  • a support member for a water electrolysis apparatus has a plurality of protruding portions that protrude in the direction in which the gasket protrudes, and the plurality of protruding portions are arranged at intervals along the communication portion to form the communication passage.
  • the multiple protrusions are configured to contact the opposing member.
  • the height of the protruding portion in the direction in which the gasket protrudes is greater than the height of the gasket in the direction in which the gasket protrudes.
  • a convex portion is formed at the tip of the protrusion, extending along the protrusion, and the convex portion protrudes in the direction in which the gasket protrudes.
  • the protrusion widens in the direction in which the gasket protrudes.
  • the support member for the water electrolysis apparatus is integrated with the gasket.
  • the support member for the water electrolysis apparatus is separate from the gasket and is made of the same material as the gasket.
  • the support member for a water electrolysis apparatus faces another gasket in the stacking direction, with the opposing member interposed between them.
  • the water electrolysis cell includes a membrane electrode assembly, an insulating member surrounding the membrane electrode assembly, and a first separator and a second separator sandwiching the membrane electrode assembly and the insulating member in the stacking direction, and the gasket is provided on either the first separator or the second separator.
  • the fuel cell support member and water electrolysis device support member of the present invention can improve the sealing performance of the gasket while maintaining the flow path of the sealed object.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a fuel cell in which fuel cell cells are stacked as an example of a fuel cell to which a fuel cell support member according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • 1 is an exploded perspective view of a fuel cell in which fuel cell cells are stacked as an example of a fuel cell to which a fuel cell support member according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • 4 is a plan view showing the vicinity of a through-hole on the end side of the surface of a first separator of a fuel cell.
  • FIG. 10 is a plan view showing the vicinity of the through-hole on the end side of the surface of the second separator of the fuel cell.
  • FIG. 4 is a plan view showing the vicinity of a through-hole on the end side of the rear surface of the first separator.
  • FIG. 10 is a partially enlarged perspective view showing a support member provided in a communication portion of a gasket attached to the first separator.
  • FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of a fuel cell.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a modified example of the support member.
  • FIG. 10 is a partially enlarged perspective view showing a first separator to illustrate the general configuration of a support member for a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partially enlarged perspective view showing a first separator to illustrate the general configuration of a support member for a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
  • 1 is an exploded perspective view of a water electrolysis device in which water electrolysis cells are stacked as an example of a water electrolysis cell to which a support member for a water electrolysis device according to the present invention is applied.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a water electrolysis device in which water electrolysis cells are stacked as an example of a water electrolysis cell to which a support member for a water electrolysis device according to the present invention is applied.
  • FIGS. 1 and 2 are exploded perspective views of a fuel cell 100 in which fuel cell cells 50 are stacked, as an example of a fuel cell to which the fuel cell support member of the present invention is applied.
  • FIGS. 1 and 2 show one fuel cell 50 and a portion of an adjacent fuel cell 50.
  • the fuel cell 50 is viewed from one side in the direction in which the fuel cell cells 50 are stacked (hereinafter also referred to as the stacking direction) (the direction of arrow a in FIGS. 1 and 2), while in FIG. 2, the fuel cell 50 is viewed from the other side in the stacking direction.
  • the stacking direction the direction in which the fuel cell cells 50 are stacked
  • the fuel cell 50 includes a membrane electrode assembly 61, an insulating member 62 surrounding the membrane electrode assembly 61, and a first separator 70 and a second separator 80 sandwiching the membrane electrode assembly 61 and the insulating member 62 in the stacking direction (the direction of arrow a).
  • the insulating member 62 is a frame-shaped member that supports the membrane electrode assembly 61 on its inner periphery, and the membrane electrode assembly 61 and the insulating member 62 are integrated to form the electrode member 60, which is a plate-shaped member.
  • the membrane electrode assembly 61 includes an electrolyte membrane 63 and a pair of catalyst layers: an anode catalyst layer 64, which serves as the anode side electrode, and a cathode catalyst layer 65, which serves as the cathode side electrode, respectively, provided on both sides of the electrolyte membrane 63.
  • the electrolyte membrane 63 is, for example, an ion exchange membrane, specifically, a solid polymer electrolyte membrane.
  • Gas diffusion layers 66, 67 are provided on the surfaces of the anode catalyst layer 64 and the cathode catalyst layer 65, respectively.
  • the insulating member 62 is a frame-shaped insulating member made of, for example, resin.
  • the insulating member 62 supports the membrane electrode assembly 61 on its inner periphery, and, for example, the membrane electrode assembly 61 is joined to the inner periphery end of the insulating member 62.
  • the insulating member 62 is, for example, a rectangular or approximately rectangular frame, as shown in Figures 1 and 2.
  • the electrode member 60 is, for example, a rectangular or approximately rectangular plate-shaped member, as shown in Figures 1 and 2, and has a pair of opposing surfaces, a front surface 60a and a back surface 60b.
  • the electrode member 60 also has four outer peripheral ends 60c, 60d, 60e, and 60f. Ends 60c and 60e face each other, and ends 60d and 60f face each other.
  • ends 60d and 60f extend longer than ends 60c and 60e.
  • Ends 60c, 60d, 60e, and 60f are outer peripheral ends of the insulating member 62.
  • an anode catalyst layer 64 and a gas diffusion layer 66 are provided on the front surface 60a of the electrode member 60, and a cathode catalyst layer 65 and a gas diffusion layer 67 are provided on the back surface 60b of the electrode member 60.
  • the insulating member 62 has six through holes 51a, 52a, 53a, 54a, 55a, and 56a.
  • the six through holes 51a to 56a are used to form a fuel gas supply channel, a coolant supply channel, an oxidant gas supply channel, a fuel gas discharge channel, a coolant discharge channel, and an oxidant gas discharge channel in the fuel cell 50, respectively.
  • the through holes 51a, 52a, and 53a are lined up in order along the end 60c of the electrode member 60 (insulating member 62), and the through holes 54a, 55a, and 56a are lined up in order along the end 60e of the electrode member 60 (insulating member 62).
  • the membrane electrode assembly 61 does not have to be supported by the insulating member 62.
  • the electrolyte membrane 63 of the membrane electrode assembly 61 extends to the same size as the electrode member 60, has a portion of the insulating member 62, and has four ends 60c, 60d, 60e, and 60f. Furthermore, through-holes 51a, 52a, 53a, 54a, 55a, and 56a are formed in the electrolyte membrane 63.
  • the first separator 70 faces the membrane electrode assembly 61 in the stacking direction and forms a fuel gas flow path.
  • the second separator 80 faces the membrane electrode assembly 61 from the opposite side of the first separator 70 in the stacking direction and forms an oxidant gas flow path.
  • the first separator 70 and the second separator 80 face each other in the stacking direction and form a coolant flow path therebetween.
  • the fuel gas is, for example, a hydrogen-containing gas
  • the oxidant gas is, for example, an oxygen-containing gas
  • the coolant is, for example, water.
  • the first separator 70 is a rectangular or approximately rectangular plate-shaped member and has a pair of opposing surfaces, a front surface 70a and a back surface 70b, as well as four ends 70c, 70d, 70e, and 70f. End 70c and end 70e face each other, and end 70d and end 70f face each other. For example, ends 70d and 70f extend longer than ends 70c and 70e.
  • the surface 70a of the first separator 70 faces the surface 60a of the electrode member 60, and faces the anode catalyst layer 64 and the gas diffusion layer 66.
  • the outer peripheral ends 70c to 70f of the first separator 70 face and coincide or approximately coincide with the outer peripheral ends 60c to 60f of the electrode member 60 in the stacking direction.
  • the first separator 70 has six through holes 51b, 52b, 53b, 54b, 55b, and 56b.
  • the six through holes 51b to 56b are through holes for forming a fuel gas supply channel, a coolant supply channel, an oxidant gas supply channel, a fuel gas discharge channel, a coolant discharge channel, and an oxidant gas discharge channel in the fuel cell 50, respectively.
  • through holes 51b, 52b, and 53b are lined up in order along end 10c of the first separator 70
  • through holes 54b, 55b, and 56b are lined up in order along end 70e of the first separator 70.
  • a fuel gas flow path portion 71 which is a flow path through which fuel gas flows and connects the fuel gas supply path and the fuel gas discharge path, is formed on the surface 70a of the first separator 70 facing the membrane electrode assembly 61.
  • the fuel gas flow path portion 71 extends along the ends 70d and 70f, for example, as shown in FIG. 2.
  • a coolant flow path portion 72 is formed on the back surface 70b of the first separator 70, which forms a flow path through which the coolant flows and connects the coolant supply path and the coolant discharge path.
  • the coolant flow path portion 72 extends along the ends 70d and 70f, for example, as shown in FIG. 2.
  • the fuel gas flow path portion 71 and the coolant flow path portion 72 are formed, for example, by forming grooves in the surface 70a and the back surface 70b, respectively.
  • the second separator 80 is a rectangular or approximately rectangular plate-shaped member and has a pair of opposing surfaces, the front surface 80a and the back surface 80b, as well as four ends 80c, 80d, 80e, and 80f. Ends 80c and 80e face each other, and end 80d and 80f face each other. For example, ends 80d and 80f extend longer than ends 80c and 80e.
  • the front surface 80a of the second separator 80 faces the back surface 60b of the electrode member 60, and faces the cathode catalyst layer 65 and the gas diffusion layer 67.
  • the outer peripheral ends 80c to 80f of the second separator 80 face each other, coinciding or approximately coinciding with the outer peripheral ends 60c to 60f of the electrode member 60 in the stacking direction.
  • the second separator 80 has six through holes 51c, 52c, 53c, 54c, 55c, and 56c.
  • the six through holes 51c to 56c are for forming a fuel gas supply channel, a coolant supply channel, an oxidant gas supply channel, a fuel gas exhaust channel, a fuel gas exhaust channel, a coolant exhaust channel, and an oxidant gas exhaust channel in the fuel cell, respectively.
  • through holes 51c, 52c, and 53c are lined up in order along end 80c of the second separator 80
  • through holes 54c, 55c, and 56c are lined up in order along end 80e of the second separator 80.
  • An oxidant gas flow path section 81 which is a flow path through which the oxidant gas flows, connecting the oxidant gas supply path and the oxidant gas discharge path, is formed on the surface 80a of the second separator 80 facing the membrane electrode assembly 61.
  • the oxidant gas flow path section 81 extends along the ends 80d and 80f, for example, as shown in FIG. 1.
  • a coolant flow path section 82 is formed on the back surface 80b of the second separator 80, which forms a flow path through which the coolant flows, connecting the coolant supply path and the coolant discharge path.
  • the coolant flow path section 82 extends along the ends 80d and 80f, for example, as shown in FIG. 1.
  • the oxidant gas flow path section 81 and the coolant flow path section 82 are formed, for example, by forming grooves on the surface 80a and the back surface 80b, respectively.
  • the coolant flow path portion 72 of the first separator 70 and the coolant flow path portion 82 of the second separator 80 face each other in the stacking direction, forming a coolant flow path between them.
  • the first separator 70 and the second separator 80 are made from a metal material, such as a thin metal plate such as a steel plate, a stainless steel plate, a titanium plate, an aluminum plate, or a plated steel plate. Furthermore, for example, the metal surfaces of the first separator 70 and the second separator 80 are subjected to a surface treatment for corrosion prevention.
  • the through holes 51a-56a of the electrode member 60, the through holes 51b-56b of the first separator 70, and the through holes 51c-56c of the second separator 80 are formed so as to overlap each other when viewed in the stacking direction in the fuel cell 100.
  • fuel gas supply channels, coolant supply channels, and oxidant gas supply channels are formed by the through holes 51a, 51b, and 51c, the through holes 52a, 52b, and 52c, and the through holes 53a, 53b, and 53c, respectively.
  • fuel gas exhaust channels, coolant exhaust channels, and oxidant gas exhaust channels are formed by the through holes 54a, 54b, and 54c, the through holes 55a, 55b, and 55c, and the through holes 56a, 56b, and 56c, respectively.
  • fuel cell cells 50 are stacked, and the fuel gas supply channel, oxidant gas supply channel, coolant supply channel, fuel gas discharge channel, oxidant gas discharge channel, and coolant discharge channel of each fuel cell 50 are connected to each other, forming a fuel gas supply manifold, oxidant gas supply manifold, coolant supply manifold, fuel gas discharge manifold, oxidant gas discharge manifold, and coolant discharge manifold.
  • gaskets 10, 20, and 30 are provided on the first separator 70 and the second separator 80.
  • the gaskets 10, 20, and 30 are made of an elastic material.
  • the elastic material that forms the gaskets 10, 20, and 30 is, for example, an elastomer such as rubber.
  • elastomers include silicone rubber such as VQM, EPDM (ethylene propylene diene monomer) rubber, and fluororubber (FKM).
  • the cross-sectional shapes of the gaskets 10, 20, and 30 perpendicular to the extension direction are the same or approximately the same.
  • the gasket 10 is provided on the surface 70a of the first separator 70, protruding from the surface 70a and facing the surface 60a of the electrode member 60.
  • the gasket 10 protrudes from the surface 70a by a distance greater than the height of the fuel gas flow path 71 formed in the first separator 70 in the stacking direction.
  • the gasket 10 contacts the surface 62a of the insulating member 62 of the electrode member 60 in the fuel cell 50 to seal in the fuel gas.
  • the gasket 10 extends on the surface 70a of the first separator 70, surrounding the six through-holes 51b-56b and the fuel gas flow path 71, and also surrounding the through-holes 52b, 53b, 55b, and 56b.
  • the surface 62a of the insulating member 62 is the portion of the insulating member 62 that corresponds to the surface 60a of the electrode member 60.
  • the gasket 10 has a rectangular or approximately rectangular annular gasket portion 11 that extends to or near ends 70c-70f of the first separator 70, a gasket portion 12 that surrounds through hole 52b, a gasket portion 13 that surrounds through hole 53b, a gasket portion 14 that surrounds through hole 55b, and a gasket portion 15 that surrounds through hole 56b.
  • Gasket portions 11-15 are connected together, and the gasket 10 is a single unit.
  • the gasket portion 12 has ends 12a and 12b, and extends between ends 12a and 12b, with ends 12a and 12b connected to gasket portion 11 so as to surround through hole 52b.
  • through hole 52b is surrounded by gasket portion 12 and the portion of gasket portion 11 between ends 12a and 12b of gasket portion 12.
  • Gasket portion 13 has ends 13a and 13b, and is connected to gasket 11 with respect to through hole 53b in the same manner as gasket portion 12, so that through hole 53b is surrounded by gasket portion 13 and the portion of gasket portion 11 between ends 13a and 13b of gasket portion 13.
  • Gasket portion 14 has ends 14a and 14b, and is connected to gasket 11 with respect to through hole 55b in the same manner as gasket portion 12, so that through hole 55b is surrounded by gasket portion 14 and the portion of gasket portion 11 between ends 14a and 14b of gasket portion 14.
  • Gasket portion 15 has ends 15a and 15b and is connected to gasket 11 at through hole 56b in the same manner as gasket portion 12, with through hole 56b being surrounded by gasket portion 15 and the portion of gasket portion 11 between ends 15a and 15b of gasket portion 15. As shown in FIG. 2, for example, gasket portion 12 and gasket portion 13 partially overlap, and similarly, gasket portion 14 and gasket portion 15 partially overlap.
  • the surface 70a of the first separator 70 faces the surface 60a of the electrode member 60
  • the membrane electrode assembly 61 faces the fuel gas flow path section 71
  • the through holes 51a to 56a of the electrode member 60 face the through holes 51b to 56b of the first separator 70 in the stacking direction, respectively. Therefore, each component of the electrode member 60 is similarly surrounded by the gasket 10 in contact with the surface 62a of the insulating member 62 of the electrode member 60.
  • the gasket portion 11 surrounds the membrane electrode assembly 61 and the through-holes 51a-56a
  • the gasket portion 12 and a portion of the gasket portion 11 surround the through-hole 52a
  • the gasket portion 13 and a portion of the gasket portion 11 surround the through-hole 53a
  • the gasket portion 14 and a portion of the gasket portion 11 surround the through-hole 55a
  • the gasket portion 15 and a portion of the gasket portion 11 surround the through-hole 56a.
  • the gasket 10 seals the fuel gas flow path between the fuel gas supply path (through-holes 51a, 51b), the fuel gas flow path portion 71, and the fuel gas discharge path (through-holes 54a, 54b) between the electrode member 60 and the first separator 70, sealing off the fuel gas.
  • the gasket 10 also seals off any excess fuel gas that remains unreacted and is discharged through the fuel gas discharge path.
  • the shape of the gasket 10 is not limited to the above. As long as the fuel gas is sealed between the electrode member 60 and the first separator 70 as described above, the gasket 10 may have other shapes. For example, gasket portion 12 and gasket portion 13 may not overlap partially, and similarly, gasket portion 14 and gasket portion 15 may not overlap partially.
  • the gasket 10 may also be partially separate. For example, any or all of gasket portions 12 to 15 may be separate from gasket portion 11. In this case, any or all of gasket portions 12 to 15 separate from gasket portion 11 may be, for example, endless annular, and surround the corresponding through-holes 52a, 53a, 55a, and 56a.
  • the gasket 10 has the shape described above, and as shown in FIG. 2, the first separator 70 has a communication portion 73 that connects the through holes 51a, 51b with the fuel gas flow path portion 71, and a communication portion 74 that connects the through holes 54a, 54b with the fuel gas flow path portion 71.
  • the communication portions 73, 74 are located on the surface 70a of the first separator 70 corresponding in the stacking direction to the positions where the portions surrounding the through holes 51a and 54a are formed in the gasket 20 described below. For example, as shown in FIG.
  • the communication portion 73 is located between the portion of the gasket portion 11 and the gasket portion 12 that is along the end portion 70d of the first separator 70, and is located on the surface 70a of the first separator 70 between the through hole 51b and the fuel gas flow path portion 71 in the direction along the end portion 70d.
  • the communication portion 74 is a portion of the surface 70a of the first separator 70 between the through-hole 54b and the fuel gas flow field portion 71 in the direction along the end 70f, between the portion of the gasket portion 11 along the end 70f of the first separator 70 and the gasket portion 14.
  • the gasket 10 does not extend to the communication portions 73 and 74.
  • the gasket 10 has, at the positions of the communication portions 73 and 74 of the first separator 70, communication portions 16 connecting the through-holes 51a and 51b with the fuel gas flow field portion 71 and communication portions 17 connecting the through-holes 54a and 54b with the fuel gas flow field portion 71.
  • the communication portions 16 and 17 of the gasket 10 are provided with a support member 1, which serves as a support member for a fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
  • the support member 1 is integrally connected to the gasket 10. Details of the support member 1 will be described later.
  • the gasket 20 is provided on the surface 80a of the second separator 80, protruding from the surface 80a and facing the back surface 60b of the electrode member 60.
  • the gasket 20 protrudes from the surface 80a by a distance greater than the height of the oxidant gas flow path 81 formed in the second separator 80 in the stacking direction.
  • the gasket 20 contacts the back surface 62b of the insulating member 62 of the electrode member 60 in the fuel cell 50 to seal in the oxidant gas.
  • the gasket 20 extends on the surface 80a of the second separator 80, surrounding the six through-holes 51c-56c and the oxidant gas flow path 81, and also surrounding the through-holes 51c, 52c, 54c, and 55c.
  • the back surface 62b of the insulating member 62 is the portion of the insulating member 62 that faces the back surface 60b of the electrode member 60.
  • the gasket 20 has a rectangular or approximately rectangular annular gasket portion 21 that extends to or near ends 80c-80f of the second separator 80, a gasket portion 22 that surrounds through-hole 51c, a gasket portion 23 that surrounds through-hole 53c, a gasket portion 24 that surrounds through-hole 54c, and a gasket portion 25 that surrounds through-hole 55c.
  • Gasket portions 21-25 are connected together, and the gasket 20 is integrated.
  • the gasket portion 22 has ends 22a and 22b, and extends between ends 22a and 22b, with ends 22a and 22b connected to gasket portion 21 so as to surround through-hole 52b.
  • through hole 51c is surrounded by gasket portion 22 and the portion of gasket portion 21 between ends 22a and 22b of gasket portion 22.
  • Gasket portion 23 has ends 23a and 23b, and is connected to gasket 21 at through hole 52c in the same manner as gasket portion 22, so that through hole 52c is surrounded by gasket portion 23 and the portion of gasket portion 21 between ends 23a and 23b of gasket portion 23.
  • Gasket portion 24 has ends 24a and 24b, and is connected to gasket 21 at through hole 54c in the same manner as gasket portion 22, so that through hole 54c is surrounded by gasket portion 24 and the portion of gasket portion 21 between ends 24a and 24b of gasket portion 24.
  • Gasket portion 25 has ends 25a and 25b and is connected to gasket 21 at through hole 55c, similar to gasket portion 22, so that through hole 55c is surrounded by gasket portion 25 and the portion of gasket portion 21 between ends 25a and 25b of gasket portion 25. As shown in FIG. 1, for example, gasket portion 22 and gasket portion 23 partially overlap, and similarly, gasket portion 24 and gasket portion 25 partially overlap.
  • each component of the electrode member 60 is similarly surrounded by the gasket 20 in contact with the back surface 62b of the insulating member 62 of the electrode member 60.
  • the membrane electrode assembly 61 and the through-holes 51 a to 56 a are surrounded by the gasket portion 21, the through-hole 51 a is surrounded by the gasket portion 22 and a portion of the gasket portion 21, the through-hole 52 a is surrounded by the gasket portion 23 and a portion of the gasket portion 21, the through-hole 54 a is surrounded by the gasket portion 24 and a portion of the gasket portion 21, and the through-hole 55 a is surrounded by the gasket portion 25 and a portion of the gasket portion 21.
  • the gasket 20 seals the oxidant gas flow path between the oxidant gas supply path (through-holes 53 a, 53 c), the oxidant gas flow path portion 81, and the oxidant gas discharge path (through-holes 56 a, 56 c) between the electrode member 60 and the second separator 80, thereby sealing off the oxidant gas.
  • the gasket 20 also seals in the excess oxidant gas that remains unreacted and H 2 O and the like that are produced by the reaction, and these are discharged from the oxidant gas discharge path.
  • the shape of the gasket 20 is not limited to the above.
  • the gasket 20 may have other shapes as long as the oxidant gas is sealed between the electrode member 60 and the second separator 80 as described above.
  • gasket portion 22 and gasket portion 23 may not overlap partially, and similarly, gasket portion 24 and gasket portion 25 may not overlap partially.
  • the gasket 20 may also be partially separate.
  • any or all of gasket portions 22 to 25 may be separate from gasket portion 21.
  • any or all of gasket portions 22 to 25 separate from gasket portion 21 may be, for example, endless annular, and surround the corresponding through-holes 51c, 52c, 54c, and 55c.
  • the gasket 20 has the shape described above, and as shown in FIG. 1, the second separator 80 has a communication portion 83 that connects the through holes 53a, 53c with the oxidant gas flow path portion 81, and a communication portion 84 that connects the through holes 56a, 56c with the oxidant gas flow path portion 81.
  • the communication portions 83, 84 are located on the surface 80a of the second separator 80 corresponding in the stacking direction to the positions where the portions surrounding the through holes 53a and 56a are formed in the gasket 10 described above. For example, as shown in FIG.
  • the communication portion 83 is located on the surface 80a of the second separator 80 between the through hole 53c and the oxidant gas flow path portion 81 in the direction along the end portion 80f, between the gasket portion 23 and the portion of the gasket portion 21 that is along the end portion 80f of the second separator 80.
  • the communication portion 84 is a portion of the surface 80a of the second separator 80 between the through-hole 56c and the oxidant gas flow field portion 81 in the direction along the end 80d, between the portion of the gasket portion 21 along the end 80d of the second separator 80 and the gasket portion 25.
  • the gasket 20 does not extend to the communication portions 83, 84.
  • the gasket 20 has, at the positions of the communication portions 83, 84 of the second separator 80, communication portions 26 connecting the through-holes 53a, 53c with the oxidant gas flow field portion 81 and communication portions 27 connecting the through-holes 56a, 56c with the oxidant gas flow field portion 81.
  • the communication portions 26 and 27 of the gasket 20 are provided with a support member 1, which serves as a support member for a fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
  • the support member 1 is integrally connected to the gasket 20. Details of the support member 1 will be described later.
  • the gasket 30 is provided on the back surface 70b of the first separator 70, protruding from the back surface 70b to face the back surface 80b of the second separator 80 of the adjacent fuel cell 50.
  • the gasket 30 protrudes from the back surface 70b by more than the sum of the height in the stacking direction of the coolant flow channels 72 formed in the first separator 70 and the height in the stacking direction of the coolant flow channels 82 formed in the second separator 80.
  • the gasket 30 contacts the back surface 80b of the second separator 80 of the adjacent fuel cell 50 to seal in the coolant.
  • the gasket 30 extends on the back surface 70b of the first separator 70, surrounding the six through holes 51b-56b and the coolant flow channels 72, and also surrounding the through holes 51b, 53b, 54b, and 56b.
  • the gasket 30 has a rectangular or approximately rectangular annular gasket portion 31 that extends to or near ends 70c-70f of the first separator 70, a gasket portion 32 that surrounds through hole 51b, a gasket portion 33 that surrounds through hole 53b, a gasket portion 34 that surrounds through hole 54b, and a gasket portion 35 that surrounds through hole 56b.
  • Gasket portions 31-35 are connected together, and the gasket 30 is a single unit.
  • the gasket portion 32 has ends 32a and 32b, and extends between ends 32a and 32b, with ends 32a and 32b connected to the gasket portion 31 so as to surround through hole 51b.
  • through hole 51b is surrounded by gasket portion 32 and the portion of gasket portion 31 between ends 32a and 32b of gasket portion 32.
  • Gasket portion 33 has ends 33a and 33b, and is connected to gasket 31 at through hole 53b in the same manner as gasket portion 32, so that through hole 53b is surrounded by gasket portion 33 and the portion of gasket portion 31 between ends 33a and 33b of gasket portion 33.
  • Gasket portion 34 has ends 34a and 34b, and is connected to gasket 31 at through hole 54b in the same manner as gasket portion 32, so that through hole 54b is surrounded by gasket portion 34 and the portion of gasket portion 31 between ends 34a and 34b of gasket portion 34.
  • gasket portion 35 has ends 35a and 35b, and is connected to gasket 31 at through hole 56b in the same manner as gasket portion 32, so that through hole 56b is surrounded by gasket portion 35 and the portion of gasket portion 31 between ends 35a and 35b of gasket portion 35.
  • the back surface 70b of one of the first separators 70 of two adjacent fuel cell cells 100 faces the back surface 80b of the second separator 80 of the other of the two adjacent fuel cell cells 100
  • the coolant flow path section 72 faces the coolant flow path section 82
  • the through holes 51c to 56c of the second separator 80 face the through holes 51b to 56b of the first separator 70 in the stacking direction, respectively. Therefore, each component of the second separator 80 is similarly surrounded by the gasket 30 in contact with the back surface 80b of the second separator 80.
  • the gasket portion 31 surrounds the coolant flow path 82 and through holes 51c-56c of the second separator 80, the gasket portion 32 and a portion of the gasket portion 31 surround the through hole 51c, the gasket portion 33 and a portion of the gasket portion 31 surround the through hole 53c, the gasket portion 34 and a portion of the gasket portion 31 surround the through hole 54c, and the gasket portion 35 and a portion of the gasket portion 31 surround the through hole 56c.
  • the gasket 30 seals the coolant flow path between the coolant supply path (through holes 52b, 52c), the coolant flow path portions 72, 82, and the coolant discharge path (through holes 55b, 55c) between the first separator 70 and the second separator 80, sealing the coolant.
  • the shape of the gasket 30 is not limited to the above. As long as the cooling medium is sealed between the first separator 70 and the second separator 80 as described above, the shape of the gasket 30 may be other. For example, a portion of the gasket 30 may be separate. For example, any or all of the gasket portions 32-35 may be separate from the gasket portion 31. In this case, any or all of the gasket portions 32-35 separate from the gasket portion 31 may be, for example, an endless ring, and surround the corresponding through-holes 51a, 53a, 54a, 56a.
  • the gasket 30 has the shape described above, and as shown in FIG. 1, the first separator 70 has a communication portion 75 that connects the through holes 52b, 52c with the coolant flow path portion 72, and a communication portion 76 that connects the through holes 55b, 55c with the coolant flow path portion 72.
  • the communication portions 75, 76 are located on the back surface 70b of the first separator 70 corresponding in the stacking direction to the positions where the portions surrounding the through holes 52c and 55c are formed in the gasket 20 described above. For example, as shown in FIG.
  • the communication portion 75 is located on the back surface 70b of the first separator 70 between the through hole 52b and the coolant flow path portion 72 in the direction along the ends 70d, 70f, between the gasket portions 32 and 33.
  • the communication portion 76 is a portion of the back surface 70b of the first separator 70 between the through hole 55b and the coolant flow field portion 72 in the direction along the ends 70d, 70f, between the gasket portion 34 and the gasket portion 35.
  • the gasket 30 does not extend to the communication portions 75, 76.
  • the gasket 30 has, at the positions of the communication portions 75, 76 of the first separator 70, communication portions 36 connecting the through holes 52b, 52c with the coolant flow field portions 72, 82, and communication portions 37 connecting the through holes 55b, 55c with the coolant flow field portions 72, 82.
  • the communication portions 36 and 37 of the gasket 30 are provided with a support member 1, which serves as a support member for a fuel cell according to the first embodiment of the present invention.
  • the support member 1 is integrally connected to the gasket 30. Details of the support member 1 will be described later.
  • the gasket 30 may be provided on the back surface 80b of the second separator 80 in the same manner as when it is provided on the back surface 70b of the first separator 70.
  • the gasket portion 31 is provided to extend to or near the ends 80c to 80f of the second separator 80
  • the gasket portion 32 is provided to surround the through hole 51c
  • the gasket portion 33 is provided to surround the through hole 53c
  • the gasket portion 34 is provided to surround the through hole 54c
  • the gasket portion 35 is provided to surround the through hole 56c.
  • the support member 1 is provided at the communicating portions 73, 74 of the first separator 70, the communicating portions 83, 84 of the second separator 80, and the communicating portions 75, 76 of the first separator 70, and is integrated with the gaskets 10, 20, and 30, respectively.
  • Figure 3 is a plan view showing the vicinity of the through holes 51b, 52b, and 53b on the end 70c side of the surface 70a of the first separator 70.
  • Figure 4 is a plan view showing the vicinity of the through holes 51c, 52c, and 53c on the end 80c side of the surface 80a of the second separator 80.
  • Figure 5 is a plan view showing the vicinity of the through holes 51b, 52b, and 53b on the end 70c side of the back surface 70b of the first separator 70.
  • the support member 1 is integrated with each of the gaskets 10, 20, and 30, and is provided with a communication passage 2.
  • the support member 1 extends to the communication sections 16, 17, 26, 27, and 36, 37 of the gaskets 10, 20, and 30, respectively.
  • the configuration of the support member 1 will be explained in detail below. Note that Figures 3 to 5 show the support member 1 at communication sections 16, 26, and 36, respectively, but the support member 1 also connects to the gaskets 10, 20, and 30 in the same way and functions in the same way at communication sections 17, 27, and 37.
  • the support member 1 protrudes in the same direction as each of the gaskets 10, 20, and 30 protrudes.
  • the support member 1 also has a support surface 3 that faces the direction in which each of the gaskets 10, 20, and 30 protrudes.
  • the support surface 3 is configured to contact the opposing member of the fuel cell 50 or the fuel cell.
  • the support surface 3 of the support member 1 provided at the communication portions 16 and 17 of the gasket 10 is configured to contact the surface 62a of the insulating member 62 of the electrode member 60 in the fuel cell 50.
  • the support surface 3 of the support member 1 provided at the communication portions 26 and 27 of the gasket 20 is configured to contact the back surface 62b of the insulating member 62 of the electrode member 60 in the fuel cell 50.
  • the support surface 3 of the support member 1 provided at the communication portions 36, 37 of the gasket 30 is configured to come into contact with the back surface 80b of the second separator 80 of the adjacent fuel cell 50 in the fuel cell.
  • Figure 6 is a partially enlarged perspective view showing the support member 1 provided in the communication portion 16 of the gasket 10.
  • the support member 1 is connected to the gasket 10 and is integral with the gasket 10.
  • the support member 1 is made of the same material as the gasket 10 and is made integral with the gasket 10.
  • the support member 1 is connected to the portion of the gasket portion 11 of the gasket 10 that is aligned with the end portion 70d of the first separator 70, and is also connected to the gasket portion 12 that surrounds the through hole 52b of the gasket 10.
  • the support member 1 is located in the communication portion 73 of the surface 70a of the first separator 70 and is attached to the communication portion 73.
  • the support member 1 has, for example, a base 4 extending to the communication portion 16.
  • the base 4 is fixed to the communication portion 73 on the surface 70a of the first separator 70.
  • the base 4 has ends 4a and 4b and extends between the ends 4a and 4b.
  • the base 4 has, for example, a plate shape with a rectangular or approximately rectangular cross section.
  • the base 4 is connected to the gasket 10 and is integrated with the gasket 10. Specifically, the end 4a of the base 4 is connected to a portion of the gasket portion 11 of the gasket 10 that is aligned with the end 70d of the first separator 70, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 12 of the gasket 10.
  • the support member 1 has multiple protrusions 5 that protrude in the direction in which the gasket 10 protrudes.
  • the protrusions 5 are arranged at intervals along the communication portion 16, defining the communication passages 2.
  • the protrusions 5 protrude from the base 4 in the stacking direction and are formed at intervals between the ends 4a and 4b of the base 4.
  • the multiple protrusions 5 are arranged, for example, at equal or approximately equal intervals.
  • a gap is defined between two adjacent protrusions 5 that penetrates the support member 1 in the flow path direction, and this gap forms the communication passage 2.
  • the flow path direction is the direction in which the sealed object flows.
  • the base 4 is exposed in the communication passage 2, and the exposed surface 4c, which is the exposed portion of the base 4, defines the bottom of each communication passage 2.
  • the surfaces of the multiple protrusions 5 facing the protruding direction form the contact surfaces 3.
  • the contact surface 3 of the support member 1 is configured to contact the surface 62a of the insulating member 62 of the electrode member 60 in the fuel cell 50.
  • the protruding height of the contact surface 3 of the support member 1 from the surface 70a of the first separator 70 is set to a height such that, when the gasket 10 is pressed against and compressed against the surface 62a of the insulating member 62 in the fuel cell 50, the contact surface 3 of the support member 1 contacts the surface 62a of the insulating member 62. For example, as shown in FIG.
  • the protruding height (height h1) of the contact surface 3 of the support member 1 from the surface 70a of the first separator 70 is the same as or approximately the same as the protruding height (height h2) of the gasket 10 from the surface 70a of the first separator 70.
  • the protruding height of the contact surface 3 of the support member 1 from the surface 70a of the first separator 70 is the width in the protruding direction of the protrusion 5 between the support surface 3 of the support member 1 and the lower surface 4d of the base 4.
  • the support member 1 provided on the gasket 10 faces the gasket 20 in the stacking direction via the opposing insulating member 62.
  • the support member 1 faces the portion of the gasket 20 extending to the position on the surface 80a of the second separator 80 that faces the communicating portion 73 of the first separator 70 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 22 that surrounds the through-hole 51c of the gasket 20, via the insulating member 62.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 22 via the insulating member 62.
  • the support member 1 is provided integrally with the gasket 10 in the communicating portion 17 of the gasket 10, similar to the support member 1 in the communicating portion 16 described above (see Figure 2).
  • the end 4a of the base 4 is connected to a portion of the gasket portion 11 of the gasket 10 that is aligned with the end 70f of the first separator 70, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 14 that surrounds the through hole 55b of the gasket 10.
  • the support member 1 of the communicating portion 17 is fixed to the communicating portion 74 of the first separator 70.
  • the support member 1 of the communication portion 17 faces, in the stacking direction, the portion of the gasket 20 that extends to the surface 80a of the second separator 80 that faces the communication portion 74 of the first separator 70 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 24 that surrounds the through-hole 54c of the gasket 20, via the insulating member 62.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 24 via the insulating member 62.
  • the support member 1 is provided integrally with the gasket 20 at the communicating portion 26 of the gasket 20, similar to the support member 1 at the communicating portion 16 of the gasket 10 described above.
  • the end 4a of the base 4 is connected to a portion of the gasket portion 21 of the gasket 20 that is aligned with the end 70f of the second separator 80, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 23 that surrounds the through hole 52c of the gasket 20.
  • the support member 1 of the communicating portion 26 is fixed to the communicating portion 83 of the second separator 80.
  • the support member 1 of the communication portion 26 faces, in the stacking direction, the portion of the gasket 10 that extends to a position on the surface 70a of the first separator 70 that faces the communication portion 83 of the second separator 80 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 13 that surrounds the through-hole 53b of the gasket 10, via the insulating member 62.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 13 via the insulating member 62.
  • the support member 1 is provided integrally with the gasket 20 in the communicating portion 27 of the gasket 20, similar to the support member 1 in the communicating portion 26 described above (see Figure 1).
  • the end 4a of the base 4 is connected to a portion of the gasket portion 21 of the gasket 20 that is aligned with the end 80d of the second separator 80, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 25 that surrounds the through hole 55c of the gasket 20.
  • the support member 1 of the communicating portion 27 is fixed to the communicating portion 84 of the second separator 80.
  • the support member 1 of the communication portion 27 faces, in the stacking direction, the portion of the gasket 10 that extends to a position on the surface 70a of the first separator 70 that faces the communication portion 84 of the second separator 80 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 15 that surrounds the through-hole 56b of the gasket 10, via the insulating member 62.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 15 via the insulating member 62.
  • the support member 1 is provided integrally with the gasket 10 at the communication portion 36 of the gasket 30, similar to the support member 1 at the communication portion 16 of the gasket 10 described above.
  • the end 4a of the base 4 is connected to the gasket portion 32 surrounding the through hole 51b of the gasket 30, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 33 surrounding the through hole 53b of the gasket 30.
  • the support member 1 at the communication portion 36 is fixed to the communication portion 75 of the first separator 70.
  • the support member 1 at the communication portion 36 is configured to face, in the stacking direction, via the second separator 80, the portion of the gasket 20 extending to the position of the surface 80a of the second separator 80 of the adjacent fuel cell cell 50 that faces the communication portion 75 of the first separator 70 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 23 surrounding the through hole 52c of the gasket 20.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 23 via the insulating member 62.
  • the support member 1 is integrally provided in the communication portion 37 of the gasket 30, similar to the support member 1 in the communication portion 36 described above (see Figure 2).
  • the end 4a of the base 4 is connected to the gasket portion 34 surrounding the through hole 54b of the gasket 30, and the end 4b of the base 4 is connected to the gasket portion 35 surrounding the through hole 56b of the gasket 30.
  • the support member 1 in the communication portion 37 is fixed to the communication portion 76 of the first separator 70.
  • the support member 1 in the communication portion 37 is configured to face, in the stacking direction, via the second separator 80, the portion of the gasket 20 extending to the position of the surface 80a of the second separator 80 of the adjacent fuel cell 50 that faces the communication portion 76 of the first separator 70 in the stacking direction, i.e., the gasket portion 25 surrounding the through hole 55c of the gasket 20.
  • the support member 1 is aligned or approximately aligned with the gasket portion 25 via the insulating member 62.
  • Figure 7 is a partial cross-sectional perspective view of a fuel cell 50, showing a cross section of the support member 1 provided in the communication portion 16 of the gasket 10 in the fuel cell 50.
  • the function of the support member 1 will be explained using the support member 1 provided in the communication portion 16 of the gasket 10 as an example. Note that support members 1 provided in other parts also function in the same way.
  • the support member 1 provided in the communication portion 16 of the gasket 10 faces, in the stacking direction, the gasket portion 22 surrounding the through hole 51c of the gasket 20 attached to the surface 80a of the second separator 80 in the fuel cell 50, via the insulating member 62.
  • the support member 1 also contacts the surface 62a of the insulating member 62 that faces away from the back surface 62b with which the gasket portion 22 contacts.
  • the support member 1 also contacts the surface 62a of the insulating member 62 on the support surface 3, and the communication passage 2 forms a flow path between the first separator 70 and the insulating member 62 that connects the fuel gas supply path (through holes 51a, 51b) and the fuel gas flow path portion 71.
  • the support member 1 is formed from the same elastic material as the gasket 10. Therefore, in the fuel cell 50, the support member 1 can equalize the support force that the support member 1 applies to the insulating member 62 of the electrode member 60 when it comes into contact with the support member 1, and the reaction force that the gasket 10 applies to the insulating member 62 of the electrode member 60 when it comes into contact with the support member 1.
  • the support member 1 of the gasket 20 and the support member 1 of the gasket 30 can equalize the force that they apply to the insulating member 62 of the electrode member 60 and the force that they apply to the second separator 80, respectively. This makes it possible to suppress deformation of the insulating member 62 of the electrode member 60, the first separator 70, and the second separator 80 in the fuel cell 50 or the fuel cell 100, improving the sealing performance of the gaskets 10, 20, and 30.
  • the support member 1 is provided integrally with each of the gaskets 10, 20, and 30. This simplifies the manufacture of fuel cells and facilitates the manufacture of fuel cells compared to when the support member 1 is manufactured as a separate member. In other words, by positioning and fixing each of the gaskets 10, 20, and 30 at the desired position on the first separator 70 or the second separator 80, the support member 1 can be positioned and fixed at the desired position. In this way, the support member 1 is easy to handle and install when manufacturing the fuel cell 50.
  • the support member 1 is integral with each of the gaskets 10, 20, and 30, the number of parts in the fuel cell 50 can be reduced compared to when the support member 1 is manufactured as a separate component.
  • the fuel cell support member 1 can improve the sealing performance of the gasket 1 while maintaining the flow path of the object to be sealed.
  • the shape of the protrusion 5 of the support member 1 is not limited to the above-described shape, and other shapes are also possible.
  • the height h1 of the contact surface 3 of the protrusion 5 may be greater than the height h2 of the gaskets 10, 20, and 30. In this case, it is possible to more easily generate a support force that the support member 1 applies to the opposing members (the insulating member 62 of the electrode member 60, the first separator 70, and the second separator 80) in the fuel cell 50 or fuel cell 100.
  • the shape of the protrusion 5 of the support member 1 is not limited to the above-described shape, and other shapes are also possible.
  • a convex portion 6 may be formed at the tip of the protrusion 5, extending along the protrusion 5, i.e., extending in the extension direction of the protrusion 5.
  • the support member 1 may have a convex portion 6 at its tip that protrudes in the protruding direction of the protrusion 5.
  • the tip surface of the convex portion 6 forms the support surface 3.
  • the convex portion 6 forms the support surface 3 having a pointed tip
  • the convex portion 6 forms the support surface 3 that is a curved surface with an arc-shaped or circular cross section.
  • the protrusion 5 may have one or more convex portions 6 on the support surface 3.
  • the convex portions 6 protrude from the support surface 3 and extend in the same direction as the protrusion 5.
  • the support member 1 in the fuel cell 50 or fuel cell 100 can more easily generate a supporting force to the opposing members (insulating member 62 of electrode member 60, first separator 70, second separator 80).
  • the convex portion 6 acts like a bead or lip, and the supporting force that the support member 1 applies to the opposing members can be made to approximate the reaction force that the gaskets 10, 20, and 30 apply to the members with which they come into contact. Therefore, the support member 1 can more evenly distribute the supporting force that the support member 1 applies to the opposing members and the reaction force that the gaskets 10, 20, and 30 apply to the members with which they come into contact.
  • the protrusion 5 may widen in the direction in which the gaskets 10, 20, and 30 protrude.
  • the width w1 which is the width in the direction perpendicular to the protrusion direction of the protrusion 5, may widen in the protrusion direction of the protrusion 5.
  • the width w1 of the upper part of the protrusion 5, which has a wider width w1, widens further, and the contact area of the support member 1 with the opposing member can be increased. This allows the support force of the support member 1 to be increased.
  • Figure 15 is a perspective view showing the general configuration of a support member 7 according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 15 shows, as an example, a support member 7 provided in the communication portion 16 of a gasket 10.
  • the support member 7 is integrated with the gasket 10 at one of its ends 4a, 4b.
  • end 4a of the support member 7 is not connected to the gasket portion 12 of the gasket 10, and only end 4b is connected to the gasket portion 11 of the gasket 10.
  • the support member 7 according to the second embodiment of the present invention is integrated with the gaskets 10, 20, and 30 at one of the ends 4a and 4b.
  • the support member 7 according to the second embodiment of the present invention can also achieve the same effect as the support member 1 described above.
  • Figure 16 is a perspective view showing the general configuration of a support member 8 according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 16 shows, as an example, a support member 8 provided in the communication portion 16 of a gasket 10.
  • the support member 8 is not integrated with the gasket 10, but is separate from the gasket 10. Specifically, the support member 8 is not connected to the gasket 10 at the ends 4a and 4b. Because the support member 8 is made of the same material as the gaskets 10, 20, and 30, the support member 8 can be manufactured simultaneously with the gaskets 10, 20, and 30. This simplifies the manufacture of fuel cell units and makes fuel cell manufacturing easier.
  • the support member 8 according to the third embodiment of the present invention is separate from the gaskets 10, 20, and 30.
  • the support member 3 according to the third embodiment of the present invention can also achieve the same effect as the support member 1 described above.
  • the fuel cell support member according to the present invention can also be used as a support member for a water electrolysis system in a water electrolysis system, similar to the support members 1, 7, and 8 described above.
  • the fuel cell support member according to the present invention for example, support members 1, 7, and 8, can be provided in the water electrolysis cell of the water electrolysis system, between the membrane electrode assembly and insulating member and the first separator, and between the membrane electrode assembly and insulating member and the second separator, either integrally with or separately from the gasket that seals the electrolyte, similar to the fuel cell support member described above.
  • FIGs 17 and 18 are exploded perspective views of a water electrolysis device 110 in which water electrolysis cells 57, an example of a water electrolysis cell to which the support member for a water electrolysis device according to the present invention is applied, are stacked.
  • Figures 17 and 18 show one water electrolysis cell 57 and a portion of an adjacent water electrolysis cell 57.
  • the water electrolysis cell 57 is viewed from one side in the direction in which the water electrolysis cells 57 are stacked (hereinafter also referred to as the stacking direction) (the direction of arrow a in Figures 17 and 18), while in Figure 18, the water electrolysis cell 57 is viewed from the other side in the stacking direction.
  • a water electrolysis device has four manifolds: two electrolyte supply manifolds and two product discharge manifolds. Furthermore, in a water electrolysis cell, a membrane electrode assembly is sandwiched between separators of the same configuration. Therefore, when support member 1 is used as a support member for a water electrolysis device, as shown in Figures 17 and 18, insulating member 62 does not have through-holes 52a, 55a, and first separator 70 does not have through-holes 52b, 55b or gasket 30, and second separator 80 becomes first separator 70.
  • an oxidant gas flow path portion 81 is formed on the back surface 70b of first separator 70 instead of a coolant flow path portion 72, and gasket 20 is provided on the back surface 70b of first separator 70.
  • Gasket 10 does not have gasket portions 12, 14, and gasket 20 does not have gasket portions 23, 25.
  • the support members 1, 7, and 8 are provided integrally or separately with the gasket 10 and gasket 20 of the first separator 70. Therefore, in the water electrolysis cell, the support members 1, 7, and 8 provided at the communication portions 16 and 17 of the gasket 10 each face the gasket portion 22 surrounding the through hole 51b of the gasket 20 via the insulating member 62 in the stacking direction, and face the gasket portion 24 surrounding the through hole 54b of the gasket 20 via the insulating member 62 in the stacking direction.
  • the support members 1, 7, and 8 provided at the communication portions 26 and 27 of the gasket 20 each face the gasket portion 13 surrounding the through hole 53b of the gasket 10 via the insulating member 62 in the stacking direction, and face the gasket portion 15 surrounding the through hole 56b of the gasket 10 via the insulating member 62 in the stacking direction. Therefore, the gaskets 10 and 20 are pressed against the insulating member 62 and compressed in the areas facing the communication sections 16, 73, 17, 73, 26, 83, 27, and 84, just like the other areas, generating a reaction force and achieving the desired sealing performance.
  • water electrolysis device support members 1, 7, and 8 function in the same manner as the fuel cell support members 1, 7, and 8 described above, and can achieve the same effects.
  • the support members 1, 7, and 8 for water electrolysis apparatus can improve the sealing performance of the gaskets 10, 20, and 30 while maintaining the flow path of the object to be sealed.

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Abstract

支持部材(1)は、複数の燃料電池セル(50)が積層された燃料電池(100)において、対向する部材を支持する。支持部材(1)は、連通路(2)を備えている。ガスケット(10)は、燃料電池セル(50)の有する貫通孔(51a,51b)及び貫通孔(54a,54b)夫々と燃料ガス流路(71)とを連通する連通部(16,17)を有している。支持部材(1)は、ガスケット(10)の連通部(16),(17)に延在している。

Description

燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材
 本発明は、燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材に関する。
 燃料電池は複数の燃料電池セルが積層されて構成されている。燃料電池セルは、例えば、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極との間に挟んで一体化した膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、膜電極接合体を挟むセパレータとによって構成されている。燃料電池セルにおいて、セパレータと膜電極接合体との間には、反応ガスの流路が形成されている。また、燃料電池において、燃料電池セルのセパレータと積層された他の燃料電池セルのセパレータとの間には、冷却媒体の流路が形成されている。また、燃料電池セルには、反応ガス及び冷却媒体夫々が流れる複数の貫通孔が形成されており、これらの貫通孔と上述の流路との間には、貫通孔と流路とを連通される連通部が設けられている。これにより、貫通孔から流路に、反応ガス及び冷却媒体が夫々供給され、また、流路から貫通孔に余剰の反応ガス及び冷却媒体が夫々排出されるようになっている。
 燃料電池セルには、供給又は排出される反応ガス及び冷却媒体夫々を密封するためにガスケットが設けられているものがある。ガスケットは夫々、セパレータと膜電極接合体との間、及びセパレータとセパレータとの間に挟まれて圧縮されている。ガスケットには、貫通孔と流路とを連通して、反応ガス及び冷却媒体等の密封対象の流路を形成するために、切欠きが設けられており、切欠きによって連通部が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平11-354142号公報
 しかしながら、ガスケットは、圧縮されて生じる反力によって、シール性を発揮し、ガスケットの反力が低いとシール性能が低くなる。燃料電池セル又は燃料電池において、貫通孔と流路とを連通させる連通部は、積層方向に見て、電解質膜又はセパレータを介して反対側のガスケットの一部と重なる。このため、連通部と重なる反対側のガスケットの部分が接触する電解質膜又はセパレータは、背面側から支持されておらず、ガスケットの反力が低下し、ガスケットのシール性能が低下する場合がある。このため、従来の燃料電池セル又は燃料電池のガスケットに対しては、密封対象物の流路を維持しつつ、シール性能を向上させることができる構成が求められている。燃料電池と同様の構成を有する水電解装置についても、同様に、ガスケットに対して、密封対象物の流路を維持しつつ、シール性能を向上させることができる構成が求められている。
 本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、密封対象物の流路を維持しつつガスケットのシール性能を向上させることができる燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明に係る燃料電池用支持部材は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池において、対向する部材を支持するための燃料電池用支持部材であって、連通路を備えガスケットの連通部に延在しており、前記ガスケットは、前記燃料電池セルにおいて、又は燃料電池セルと他の燃料電池セルとの間において、反応ガス及び冷却媒体のいずれかを密封するためのガスケットであり、前記連通部は、前記ガスケットにおいて前記燃料電池セルの有する貫通孔の内の2つの貫通孔夫々と前記密封される密封対象物の流路とを連通する部分である。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記ガスケットが突出する方向に突出しており、前記ガスケットが突出する方向に面する支持面を有しており、前記支持面は、前記対向する部材に接触するようになっている。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記連通路は、少なくとも1つの前記支持面から凹む凹部を有する。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材は、前記連通部に延在する基部を有しており、前記基部は、前記凹部の底を画成している。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材は、前記ガスケットの突出する方向に突出する突出部を複数有しており、前記複数の突出部は、前記連通部に沿って間隔を空けて並んで前記連通路を形成している。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記複数の突出部は、前記対向する部材に接触するようになっている。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記突出部の前記ガスケットが突出する方向の高さは、前記ガスケットの前記ガスケットが突出する方向の高さよりも高い。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記突出部の先端には、前記突出部に沿って延びる凸部が形成されており、前記凸部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって突出する。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記突出部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって、拡幅している。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材は、前記ガスケットに一体になっている。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材は、前記ガスケットとは別体であり、前記ガスケットと同じ材料で形成されている。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材は、前記積層される方向において、前記対向する部材を介して他のガスケットに対向するようになっている。
 本発明の一態様に係る燃料電池用支持部材において、前記燃料電池セルは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を囲む絶縁部材と、前記積層される方向において、前記膜電極接合体及び前記絶縁部材を挟む第1セパレータ及び第2セパレータとを有しており、前記ガスケットは、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータのいずれかに設けられるガスケットである。
 上記目的を達成するために、本発明に係る水電解装置用支持部材は、複数の水電解セルが積層された水電解装置において、対向する部材を支持するための水電解装置用支持部材であって、連通路を備え、ガスケットの連通部に延在しており、前記ガスケットは、前記水電解セルにおいて、又は水電解セルと他の水電解セルとの間において、電解液及び電解液からの生成物の少なくとも1つを密封するためのガスケットであり、前記連通部は、前記ガスケットにおいて前記水電解セルの有する貫通孔の内の2つの貫通孔夫々と前記密封される密封対象物の流路とを連通する部分である。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記ガスケットが突出する方向に突出しており、前記ガスケットが突出する方向に面する支持面を有しており、前記支持面は、前記対向する部材に接触するようになっている。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記連通路は、少なくとも1つの前記支持面から凹む凹部を有する。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記連通部に延在する基部を有しており、前記基部は、前記凹部の底を画成している。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記ガスケットの突出する方向に突出する突出部を複数有しており、前記複数の突出部は、前記連通部に沿って間隔を空けて並んで前記連通路を形成している。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記複数の突出部は、前記対向する部材に接触するようになっている。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記突出部の前記ガスケットが突出する方向の高さは、前記ガスケットの前記ガスケットが突出する方向の高さよりも高い。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記突出部の先端には、前記突出部に沿って延びる凸部が形成されており、前記凸部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって突出する。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記突出部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって、拡幅している。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記ガスケットに一体になっている。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記ガスケットとは別体であり、前記ガスケットと同じ材料で形成されている。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材は、前記積層される方向において、前記対向する部材を介して他のガスケットに対向するようになっている。
 本発明の一態様に係る水電解装置用支持部材において、前記水電解セルは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を囲む絶縁部材と、前記積層される方向において、前記膜電極接合体及び前記絶縁部材を挟む第1セパレータ及び第2セパレータとを有しており、前記ガスケットは、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータのいずれかに設けられるガスケットである。
 本発明に係る燃料電池用支持部材及び水電解装置用支持部材よれば、密封対象物の流路を維持しつつガスケットのシール性能を向上させることができる。
本発明の第1実施形態に係る燃料電池用支持部材が適用された燃料電池セルの一例としての燃料電池セルが積層された燃料電池の分解斜視図である。 本発明の第1実施形態に係る燃料電池用支持部材が適用された燃料電池セルの一例としての燃料電池セルが積層された燃料電池の分解斜視図である。 燃料電池セルの第1セパレータの表面の端部側の貫通孔の近傍を示す平面図である。 燃料電池セルの第2セパレータの表面の端部側の貫通孔の近傍を示す平面図である。 第1セパレータの背面の端部側の貫通孔の近傍を示す平面図である。 第1セパレータに取り付けられたガスケットの連通部に設けられた支持部材を拡大して示す部分拡大斜視図である。 支持部材の断面図である。 燃料電池セルの部分断面斜視図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 支持部材の一変形例の断面図である。 本発明の第2実施形態に係る燃料電池用支持部材の概略構成を示すための第1セパレータを拡大して示す部分拡大斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る燃料電池用支持部材の概略構成を示すための第1セパレータを拡大して示す部分拡大斜視図である。 本発明に係る水電解装置用支持部材が適用された水電解セルの一例としての水電解セルが積層された水電解装置の分解斜視図である。 本発明に係る水電解装置用支持部材が適用された水電解セルの一例としての水電解セルが積層された水電解装置の分解斜視図である。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面においては、複数の構成要素について、その全てに符号が付されておらず、複数の構成要素の一部の符号は省略されている場合がある。
 本発明に係る燃料電池用支持部材(以下、単に支持部材ともいう。)は、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池において、対向する部材を支持するための部材である。図1,2は、本発明に係る燃料電池用支持部材が適用された燃料電池セルの一例としての燃料電池セル50が積層された燃料電池100の分解斜視図である。なお、図1,2には、1つの燃料電池セル50とこれに隣接する燃料電池セル50の一部が示されている。また、図1においては、燃料電池セル50が積層される方向(以下、積層方向ともいう。)(図1,2の矢印a方向)の一方の側から燃料電池セル50が見られており、図2においては、積層方向の他方の側から燃料電池セル50が見られている。図1,2に示されるように、燃料電池セル50は、膜電極接合体61と、膜電極接合体61を囲む絶縁部材62と、積層方向(矢印a方向)において、膜電極接合体61及び絶縁部材62を挟む第1セパレータ70及び第2セパレータ80とを有している。絶縁部材62は、枠状の部材であり、内周側に膜電極接合体61を支持しており、膜電極接合体61と絶縁部材62は一体となって、板状の部材である電極部材60を形成している。
 膜電極接合体61は、電解質膜63と、電解質膜63の両面に夫々設けられた陽極(アノード)側の電極である陽極触媒層64及び陰極(カソード)側の電極である陰極触媒層65の一対の触媒層とを有している。電解質膜63は、例えばイオン交換膜であり、具体的には例えば固体高分子電解質膜である。陽極触媒層64及び陰極触媒層65夫々の表面にはガス拡散層66,67が設けられている。絶縁部材62は、枠状の絶縁性を有している部材であり、例えば樹脂製である。上述のように、絶縁部材62は内周側に膜電極接合体61を支持しており、例えば、絶縁部材62の内周側の端部に膜電極接合体61が接合されている。絶縁部材62は、例えば図1,2に示されるように、矩形又は略矩形の枠状であり、電極部材60は、例えば図1,2に示されるように、矩形又は略矩形の板状の部材であり、一対の対向する面である表面60a及び背面60bを有している。また、電極部材60の外周側の端部は、4つの端部60c,60d,60e,60fを有している。端部60cと端部60eとは互いに対向しており、端部60dと端部60fとは互いに対向している。例えば、端部60d,60fは、端部60c,60eよりも長く延びている。なお、端部60c,60d,60e,60fは、絶縁部材62の外周側の端部である。図1,2に示されるように、電極部材60の表面60a側に陽極触媒層64及びガス拡散層66が設けられており、電極部材60の背面60b側に陰極触媒層65及びガス拡散層67が設けられている。
 図1,2に示されるように、絶縁部材62は6つの貫通孔51a,52a,53a,54a,55a,56aを有している。6つの貫通孔51a~56aは夫々、燃料電池セル50において、燃料ガス供給路、冷却媒体供給路、酸化剤ガス供給路、燃料ガス排出路、冷却媒体排出路、酸化剤ガス排出路を形成するための貫通孔である。図1,2に示されるように、例えば、電極部材60(絶縁部材62)の端部60cに沿って、貫通孔51a,52a,53aが順に並んでおり、電極部材60(絶縁部材62)の端部60eに沿って、貫通孔54a,55a,56aが順に並んでいる。
 なお、膜電極接合体61は、絶縁部材62に支持されていなくてもよい。この場合、膜電極接合体61の電解質膜63が電極部材60と同じ大きさに広がっており、絶縁部材62の部分を有しており、4つの端部60c,60d,60e,60fを有している。また、電解質膜63に、貫通孔51a,52a,53a,54a,55a,56aが形成されている。
 第1セパレータ70は、燃料電池セル50において、膜電極接合体61に積層方向において対向して、燃料ガスの流路を形成する。一方、第2セパレータ80は、燃料電池セル50において、膜電極接合体61に積層方向において第1セパレータ70とは反対側から対向して、酸化剤ガスの流路を形成する。また、燃料電池において、積層された燃料電池セル100の内の互いに隣接する2つの燃料電池セル100の間において、第1セパレータ70と第2セパレータ80とは積層方向で対向し、その間に、冷却媒体の流路を形成する。燃料ガスは、例えば、水素含有ガスであり、酸化剤ガスは、例えば、酸素含有ガスであり、冷却媒体は、例えば、水である。
 第1セパレータ70は、例えば図1,2に示されるように、矩形又は略矩形の板状の部材であり、一対の対向する面である表面70a及び背面70bを有しており、また、4つの端部70c,70d,70e,70fを有している。端部70cと端部70eとは互いに対向しており、端部70dと端部70fとは互いに対向している。例えば、端部70d,70fは、端部70c,70eよりも長く延びている。なお、本例においては、燃料電池セル50において、第1セパレータ70の表面70aが、電極部材60の表面60aに対向しており、陽極触媒層64及びガス拡散層66に対向している。第1セパレータ70は、例えば、外周側の端部70c~70fが電極部材60の外周側の端部60c~60fに積層方向において一致又は略一致して対向するようになっている。
 第1セパレータ70は、図1,2に示されるように、6つの貫通孔51b,52b,53b,54b,55b,56bを有している。6つの貫通孔51b~56bは夫々、燃料電池セル50において、燃料ガス供給路、冷却媒体供給路、酸化剤ガス供給路、燃料ガス排出路、冷却媒体排出路、酸化剤ガス排出路を形成するための貫通孔である。図1,2に示されるように、例えば、第1セパレータ70の端部10cに沿って、貫通孔51b,52b,53bが順に並んでおり、第1セパレータ70の端部70eに沿って、貫通孔54b,55b,56bが順に並んでいる。
 膜電極接合体61に対向する第1セパレータ70の表面70aには、燃料ガス供給路と燃料ガス排出路とを連通して燃料ガスが流れる流路である燃料ガス流路部71が形成されている。燃料ガス流路部71は、例えば図2に示されるように、端部70d,70fに沿って延びている。一方、図1に示されるように、第1セパレータ70の背面70bには、冷却媒体供給路と冷却媒体排出路とを連通して冷却媒体が流れる流路を形成する冷却媒体流路部72が形成されている。冷却媒体流路部72は、例えば図2に示されるように、端部70d,70fに沿って延びている。燃料ガス流路部71及び冷却媒体流路部72は夫々、例えば、表面70a及び背面70bに溝を形成することにより形成される。
 第2セパレータ80は、例えば図1,2に示されるように、矩形又は略矩形の板状の部材であり、一対の対向する面である表面80a及び背面80bを有しており、また、4つの端部80c,80d,80e,80fを有している。端部80cと端部80eとは互いに対向しており、端部80dと端部80fとは互いに対向している。例えば、端部80d,80fは、端部80c,80eよりも長く延びている。なお、本例においては、燃料電池セル50において、第2セパレータ80の表面80aが、電極部材60の背面60bに対向しており、陰極触媒層65及びガス拡散層67に対向している。第2セパレータ80は、例えば、外周側の端部80c~80fが電極部材60の外周側の端部60c~60fに積層方向において一致又は略一致して対向するようになっている。
 第2セパレータ80は、図1に示されるように、6つの貫通孔51c,52c,53c,54c,55c,56cを有している。6つの貫通孔51c~56cは夫々、燃料電池セルにおいて、燃料ガス供給路、冷却媒体供給路、酸化剤ガス供給路、燃料ガス排出路、燃料ガス排出路、冷却媒体排出路、酸化剤ガス排出路を形成するための貫通孔である。図1に示されるように、例えば、第2セパレータ80の端部80cに沿って、貫通孔51c,52c,53cが順に並んでおり、第2セパレータ80の端部80eに沿って、貫通孔54c,55c,56cが順に並んでいる。
 膜電極接合体61に対向する第2セパレータ80の表面80aには、酸化剤ガス供給路と酸化剤ガス排出路とを連通して酸化剤ガスが流れる流路である酸化剤ガス流路部81が形成されている。酸化剤ガス流路部81は、例えば図1に示されるように、端部80d,80fに沿って延びている。一方、図2に示されるように、第2セパレータ80の背面80bには、冷却媒体供給路と冷却媒体排出路とを連通して冷却媒体が流れる流路を形成する冷却媒体流路部82が形成されている。冷却媒体流路部82は、例えば図1に示されるように、端部80d,80fに沿って延びている。酸化剤ガス流路部81及び冷却媒体流路部82は夫々、例えば、表面80a及び背面80bに溝を形成することにより形成される。なお、燃料電池において、積層された燃料電池セル50の内の互いに隣接する2つの燃料電池セル50の間において、第1セパレータ70の冷却媒体流路部72と第2セパレータ80とは冷却媒体流路部82とが積層方向で対向し、その間に、冷却媒体の流路が形成される。
 第1セパレータ70及び第2セパレータ80は、金属材料から作られており、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、チタン板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の金属薄板から作られている。また、例えば、第1セパレータ70及び第2セパレータ80の金属表面には、防食用の表面処理が施されている。
 電極部材60の貫通孔51a~56aと、第1セパレータ70の貫通孔51b~56bと、第2セパレータ80の貫通孔51c~56cとは、燃料電池セル100において、積層方向に見て夫々重なるように形成されている。これにより、貫通孔51a,51b,51cによって、貫通孔52a,52b,52cによって、貫通孔53a,53b,53cによって、燃料ガス供給路、冷却媒体供給路、酸化剤ガス供給路が夫々形成されるようになる。また、貫通孔54a,54b,54cによって、貫通孔55a,55b,55cによって、貫通孔56a,56b,56cによって、燃料ガス排出路、冷却媒体排出路、酸化剤ガス排出路が夫々形成されるようなる。また、燃料電池において、燃料電池セル50が積層されて、各燃料電池セル50の燃料ガス供給路、酸化剤ガス供給路、冷却媒体供給路、燃料ガス排出路、酸化剤ガス排出路、及び冷却媒体排出路が夫々連通されて、燃料ガス供給マニホールド、酸化剤ガス供給マニホールド、冷却媒体供給マニホールド、燃料ガス排出マニホールド、酸化剤ガス排出マニホールド、及び冷却媒体排出マニホールドが形成される。
 また、図1,2に示されるように、第1セパレータ70及び第2セパレータ80には、ガスケット10,20,30が設けられている。ガスケット10,20,30は、弾性材から形成されている。ガスケット10,20,30を形成する弾性材は、例えば、ゴム等のエラストマーである。エラストマーとしては、例えば、VQM等のシリコーンゴム、EPDM(エチレンプロピレンジエンモノマー)ゴム、フッ素ゴム(FKM)等がある。ガスケット10,20,30の延び方向に直交する断面の形状は、互いに同じ又は略同じである。
 ガスケット10は、第1セパレータ70の表面70aに設けられており、表面70aから突出して、電極部材60の表面60aに対向する。ガスケット10は、第1セパレータ70に形成された燃料ガス流路71の積層方向の高さよりも、表面70aから突出している。ガスケット10は、燃料電池セル50において、電極部材60の絶縁部材62の表面62aに接触して、燃料ガスを密封するようになっている。具体的には、ガスケット10は、図2に示されるように、第1セパレータ70の表面70a上に、6つの貫通孔51b~56b及び燃料ガス流路71を囲み、また、貫通孔52b,53b,55b,56bを囲むように延びている。なお、絶縁部材62の表面62aは、絶縁部材62における電極部材60の表面60aの部分である。
 例えば図2に示されるように、ガスケット10は、第1セパレータ70の端部70c~70fに又は端部70c~70fの近傍に延びる部分である矩形又は略矩形の環状のガスケット部11と、貫通孔52bを囲む部分であるガスケット部12と、貫通孔53bを囲む部分であるガスケット部13と、貫通孔55bを囲む部分であるガスケット部14と、貫通孔56bを囲む部分であるガスケット部15とを有している。ガスケット部11~15は一体につながっており、ガスケット10は一体になっている。具体的には例えば、ガスケット部12は、端部12a,12bを有しており、端部12aと端部12bとの間に延びており、貫通孔52bを囲むように、端部12a,12bがガスケット部11につながっている。このように、ガスケット部12とガスケット部12の端部12a,12bの間のガスケット部11の部分とによって貫通孔52bは囲まれている。また、ガスケット部13は、端部13a,13bを有しており、貫通孔53bに対して、ガスケット部12と同様にガスケット11につながって、ガスケット部13とガスケット部13の端部13a,13bの間のガスケット部11の部分とによって貫通孔53bを囲でいる。また、ガスケット部14は、端部14a,14bを有しており、貫通孔55bに対して、ガスケット部12と同様にガスケット11につながって、ガスケット部14とガスケット部14の端部14a,14bの間のガスケット部11の部分とによって貫通孔55bを囲でいる。また、ガスケット部15は、端部15a,15bを有しており、貫通孔56bに対して、ガスケット部12と同様にガスケット11につながって、ガスケット部15とガスケット部15の端部15a,15bの間のガスケット部11の部分とによって貫通孔56bを囲でいる。図2に示されるように、例えば、ガスケット部12とガスケット部13とは一部が重なっており、同様に、ガスケット部14とガスケット部15とは一部が重なっている。
 上述のように、燃料電池セル100において、第1セパレータ70の表面70aは、電極部材60の表面60aに対向し、膜電極接合体61は燃料ガス流路部71に対向し、電極部材60の貫通孔51a~56aは夫々積層方向において第1セパレータ70の貫通孔51b~56bに対向する。このため、電極部材60の絶縁部材62の表面62aに接触したガスケット10によって、電極部材60の各構成が同様に囲まれる。つまり、ガスケット部11によって、膜電極接合体61及び貫通孔51a~56aが囲まれ、ガスケット部12とガスケット部11の一部分とによって貫通孔52aが囲まれ、ガスケット部13とガスケット部11の一部分とによって貫通孔53aが囲まれ、ガスケット部14とガスケット部11の一部分とによって貫通孔55aが囲まれ、また、ガスケット部15とガスケット部11の一部分とによって貫通孔56aが囲まれる。これにより、電極部材60と第1セパレータ70との間において、ガスケット10によって、燃料ガス供給路(貫通孔51a,51b)と、燃料ガス流路部71と、燃料ガス排出路(貫通孔54a,54b)との間の燃料ガスの流路が密封され、燃料ガスが密封される。なお、ガスケット10によって、反応せずに残った余剰の燃料ガスが同様に密封され、燃料ガス排出路から排出される。
 なお、ガスケット10の形態は上述の形態に限られない。電極部材60と第1セパレータ70との間で上述のように燃料ガスが密封されれば、ガスケット10の形態は他の形態であってもよい。例えば、ガスケット部12とガスケット部13と一部が重なっていなくてもよく、同様に、ガスケット部14とガスケット部15とは一部が重なっていなくてもよい。また、ガスケット10は、一部が別体となっていてもよい。例えば、ガスケット部12~15のいずれか又は全てがガスケット部11と別体であってもよい。この場合、ガスケット部11とは別体のガスケット部12~15のいずれか又は全ては、例えば、無端の環状となっており、対応する貫通孔52a,53a,55a,56aをそれ自体で囲む。
 ガスケット10は上述のような形状を有しており、図2に示されるように、第1セパレータ70は、貫通孔51a,51bと燃料ガス流路部71とを連通する部分である連通部73と、貫通孔54a,54bと燃料ガス流路部71とを連通する部分である連通部74とを有している。具体的には、連通部73,74は、後述するガスケット20において、貫通孔51a及び貫通孔54aを囲む部分が形成される位置に、積層方向において対応する第1セパレータ70の表面70a上の位置に位置する。例えば図2に示されるように、連通部73は、第1セパレータ70の端部70dに沿うガスケット部11の部分とガスケット部12との間において、端部70dに沿う方向において貫通孔51bと燃料ガス流路部71との間の第1セパレータ70の表面70aの部分である。また、例えば図2に示されるように、連通部74は、第1セパレータ70の端部70fに沿うガスケット部11の部分とガスケット部14との間において、端部70fに沿う方向において貫通孔54bと燃料ガス流路部71との間の第1セパレータ70の表面70aの部分である。連通部73,74にはガスケット10が延びておらず、ガスケット10は、第1セパレータ70の連通部73,74の位置夫々に、貫通孔51a,51bと燃料ガス流路部71とを連通する部分である連通部16と、貫通孔54a,54bと燃料ガス流路部71とを連通する部分である連通部17とを有している。
 ガスケット10の連通部16及び連通部17には、本発明の第1実施形態に係る燃料電池用支持部材としての支持部材1が設けられている。支持部材1は、ガスケット10に一体につながっている。支持部材1の詳細については後述する。
 ガスケット20は、第2セパレータ80の表面80aに設けられており、表面80aから突出して、電極部材60の背面60bに対向する。ガスケット20は、第2セパレータ80に形成された酸化剤ガス流路81の積層方向の高さよりも、表面80aから突出している。ガスケット20は、燃料電池セル50において、電極部材60の絶縁部材62の背面62bに接触して、酸化剤ガスを密封するようになっている。具体的には、ガスケット20は、第2セパレータ80の表面80a上に、6つの貫通孔51c~56c及び酸化剤ガス流路81を囲み、また、貫通孔51c,52c,54c,55cを囲むように延びている。なお、絶縁部材62の背面62bは、絶縁部材62における電極部材60の背面60bの部分である。
 例えば図1に示されるように、ガスケット20は、第2セパレータ80の端部80c~80fに又は端部80c~80fの近傍に延びる部分である矩形又は略矩形の環状のガスケット部21と、貫通孔51cを囲む部分であるガスケット部22と、貫通孔53cを囲む部分であるガスケット部23と、貫通孔54cを囲む部分であるガスケット部24と、貫通孔55cを囲む部分であるガスケット部25とを有している。ガスケット部21~25は一体につながっており、ガスケット20は一体になっている。具体的には例えば、ガスケット部22は、端部22a,22bを有しており、端部22aと端部22bとの間に延びており、貫通孔52bを囲むように、端部22a,22bがガスケット部21につながっている。このように、ガスケット部22とガスケット部22の端部22a,22bの間のガスケット部21の部分とによって貫通孔51cは囲まれている。また、ガスケット部23は、端部23a,23bを有しており、貫通孔52cに対して、ガスケット部22と同様にガスケット21につながって、ガスケット部23とガスケット部23の端部23a,23bの間のガスケット部21の部分とによって貫通孔52cを囲でいる。また、ガスケット部24は、端部24a,24bを有しており、貫通孔54cに対して、ガスケット部22と同様にガスケット21につながって、ガスケット部24とガスケット部24の端部24a,24bの間のガスケット部21の部分とによって貫通孔54cを囲でいる。また、ガスケット部25は、端部25a,25bを有しており、貫通孔55cに対して、ガスケット部22と同様にガスケット21につながって、ガスケット部25とガスケット部25の端部25a,25bの間のガスケット部21の部分とによって貫通孔55cを囲でいる。図1に示されるように、例えば、ガスケット部22とガスケット部23とは一部が重なっており、同様に、ガスケット部24とガスケット部25とは一部が重なっている。
 上述のように、燃料電池セル100において、第2セパレータ80の表面80aは、電極部材60の背面60bに対向し、膜電極接合体61は酸化剤ガス流路部81に対向し、電極部材60の貫通孔51a~56aは夫々積層方向において第2セパレータ80の貫通孔51c~56cに対向する。このため、電極部材60の絶縁部材62の背面62bに接触したガスケット20によって、電極部材60の各構成が同様に囲まれる。つまり、ガスケット部21によって、膜電極接合体61及び貫通孔51a~56aが囲まれ、ガスケット部22とガスケット部21の一部分とによって貫通孔51aが囲まれ、ガスケット部23とガスケット部21の一部分とによって貫通孔52aが囲まれ、ガスケット部24とガスケット部21の一部分とによって貫通孔54aが囲まれ、また、ガスケット部25とガスケット部21の一部分とによって貫通孔55aが囲まれる。これにより、電極部材60と第2セパレータ80との間において、ガスケット20によって、酸化剤ガス供給路(貫通孔53a,53c)と、酸化剤ガス流路部81と、酸化剤ガス排出路(貫通孔56a,56c)との間の酸化剤ガスの流路が密封され、酸化剤ガスが密封される。なお、ガスケット20によって、反応せずに残った余剰の酸化剤ガス及び反応によって生成したHO等が同様に密封され、酸化剤ガス排出路から排出される。
 なお、ガスケット20の形態は上述の形態に限られない。電極部材60と第2セパレータ80との間で上述のように酸化剤ガスが密封されれば、ガスケット20の形態は他の形態であってもよい。例えば、ガスケット部22とガスケット部23とは一部が重なっていなくてもよく、同様に、ガスケット部24とガスケット部25とは一部が重なっていなくてもよい。また、ガスケット20は、一部が別体となっていてもよい。例えば、ガスケット部22~25のいずれか又は全てがガスケット部21と別体であってもよい。この場合、ガスケット部21とは別体のガスケット部22~25のいずれか又は全ては、例えば、無端の環状となっており、対応する貫通孔51c,52c,54c,55cをそれ自体で囲む。
 ガスケット20は上述のような形状を有しており、図1に示されるように、第2セパレータ80は、貫通孔53a,53cと酸化剤ガス流路部81とを連通する部分である連通部83と、貫通孔56a,56cと酸化剤ガス流路部81とを連通する部分である連通部84とを有している。具体的には、連通部83,84は、上述したガスケット10において、貫通孔53a及び貫通孔56aを囲む部分が形成される位置に、積層方向において対応する第2セパレータ80の表面80a上の位置に位置する。例えば図1に示されるように、連通部83は、第2セパレータ80の端部80fに沿うガスケット部21の部分とガスケット部23との間において、端部80fに沿う方向において貫通孔53cと酸化剤ガス流路部81との間の第2セパレータ80の表面80aの部分である。また、例えば図1に示されるように、連通部84は、第2セパレータ80の端部80dに沿うガスケット部21の部分とガスケット部25との間において、端部80dに沿う方向において貫通孔56cと酸化剤ガス流路部81との間の第2セパレータ80の表面80aの部分である。連通部83,84にはガスケット20が延びておらず、ガスケット20は、第2セパレータ80の連通部83,84の位置夫々に、貫通孔53a,53cと酸化剤ガス流路部81とを連通する部分である連通部26と、貫通孔56a,56cと酸化剤ガス流路部81とを連通する部分である連通部27とを有している。
 ガスケット20の連通部26及び連通部27には、本発明の第1実施形態に係る燃料電池用支持部材としての支持部材1が設けられている。支持部材1は、ガスケット20に一体につながっている。支持部材1の詳細については後述する。
 ガスケット30は、第1セパレータ70の背面70bに設けられており、背面70bから突出して、隣接する燃料電池セル50の第2セパレータ80の背面80bに対向する。ガスケット30は、第1セパレータ70に形成された冷却媒体流路72の積層方向の高さと第2セパレータ80に形成された冷却媒体流路82の積層方向の高さとの和よりも、背面70bから突出している。ガスケット30は、燃料電池100において、隣接する燃料電池セル50の第2セパレータ80の背面80bに接触して、冷却媒体を密封するようになっている。具体的には、ガスケット30は、第1セパレータ70の背面70b上に、6つの貫通孔51b~56b及び冷却媒体流路72を囲み、また、貫通孔51b,53b,54b,56bを囲むように延びている。
 例えば図1に示されるように、ガスケット30は、第1セパレータ70の端部70c~70fに又は端部70c~70fの近傍に延びる部分である矩形又は略矩形の環状のガスケット部31と、貫通孔51bを囲む部分であるガスケット部32と、貫通孔53bを囲む部分であるガスケット部33と、貫通孔54bを囲む部分であるガスケット部34と、貫通孔56bを囲む部分であるガスケット部35とを有している。ガスケット部31~35は一体につながっており、ガスケット30は一体になっている。具体的には例えば、ガスケット部32は、端部32a,32bを有しており、端部32aと端部32bとの間に延びており、貫通孔51bを囲むように、端部32a,32bがガスケット部31につながっている。このように、ガスケット部32とガスケット部32の端部32a,32bの間のガスケット部31の部分とによって貫通孔51bは囲まれている。また、ガスケット部33は、端部33a,33bを有しており、貫通孔53bに対して、ガスケット部32と同様にガスケット31につながって、ガスケット部33とガスケット部33の端部33a,33bの間のガスケット部31の部分とによって貫通孔53bを囲でいる。また、ガスケット部34は、端部34a,34bを有しており、貫通孔54bに対して、ガスケット部32と同様にガスケット31につながって、ガスケット部34とガスケット部34の端部34a,34bの間のガスケット部31の部分とによって貫通孔54bを囲でいる。また、ガスケット部35は、端部35a,35bを有しており、貫通孔56bに対して、ガスケット部32と同様にガスケット31につながって、ガスケット部35とガスケット部35の端部35a,35bの間のガスケット部31の部分とによって貫通孔56bを囲でいる。
 上述のように、燃料電池において、互いに隣接する2つの燃料電池セル100の一方の第1セパレータ70の背面70bは、互いに隣接する2つの燃料電池セル100の他方の第2セパレータ80の背面80bに対向し、冷却媒体流路部72と冷却媒体流路部82とが対向し、第2セパレータ80の貫通孔51c~56cは夫々積層方向において第1セパレータ70の貫通孔51b~56bに対向する。このため、第2セパレータ80の背面80bに接触したガスケット30によって、第2セパレータ80の各構成が同様に囲まれる。つまり、ガスケット部31によって、第2セパレータ80の冷却媒体流路82及び貫通孔51c~56cが囲まれ、ガスケット部32とガスケット部31の一部分とによって貫通孔51cが囲まれ、ガスケット部33とガスケット部31の一部分とによって貫通孔53cが囲まれ、ガスケット部34とガスケット部31の一部分とによって貫通孔54cが囲まれ、また、ガスケット部35とガスケット部31の一部分とによって貫通孔56cが囲まれる。これにより、第1セパレータ70と第2セパレータ80との間において、ガスケット30によって、冷却媒体供給路(貫通孔52b,52c)と、冷却媒体流路部72,82と、冷却媒体排出路(貫通孔55b,55c)との間の冷却媒体の流路が密封され、冷却媒体が密封される。
 なお、ガスケット30の形態は上述の形態に限られない。第1セパレータ70と第2セパレータ80との間で上述のように冷却媒体が密封されれば、ガスケット30の形態は他の形態であってもよい。例えば、ガスケット30は、一部が別体となっていてもよい。例えば、ガスケット部32~35のいずれか又は全てがガスケット部31と別体であってもよい。この場合、ガスケット部31とは別体のガスケット部32~35のいずれか又は全ては、例えば、無端の環状となっており、対応する貫通孔51a,53a,54a,56aをそれ自体で囲む。
 ガスケット30は上述のような形状を有しており、図1に示されるように、第1セパレータ70は、貫通孔52b,52cと冷却媒体流路部72とを連通する部分である連通部75と、貫通孔55b,55cと冷却媒体流路部72とを連通する部分である連通部76とを有している。具体的には、連通部75,76は、上述したガスケット20において貫通孔52c及び貫通孔55cを囲む部分が形成される位置に、積層方向において対応する第1セパレータ70の背面70b上の位置に位置する。例えば図1に示されるように、連通部75は、ガスケット部32とガスケット部33との間において、端部70d,70fに沿う方向において貫通孔52bと冷却媒体流路部72との間の第1セパレータ70の背面70bの部分である。また、例えば図1に示されるように、連通部76は、ガスケット部34とガスケット部35との間において、端部70d,70fに沿う方向において貫通孔55bと冷却媒体流路部72との間の第1セパレータ70の背面70bの部分である。連通部75,76にはガスケット30が延びておらず、ガスケット30は、第1セパレータ70の連通部75,76の位置夫々に、貫通孔52b,52cと冷却媒体流路部72,82とを連通する部分である連通部36と、貫通孔55b,55cと冷却媒体流路部72,82とを連通する部分である連通部37とを有している。
 ガスケット30の連通部36及び連通部37には、本発明の第1実施形態に係る燃料電池用支持部材としての支持部材1が設けられている。支持部材1は、ガスケット30に一体につながっている。支持部材1の詳細については後述する。
 なお、ガスケット30は、第2のセパレータ80の背面80bに、第1セパレータ70の背面70bに設けられる場合と同様に、設けられていてもよい。この場合、ガスケット部31は、第2セパレータ80の端部80c~80fに又は端部80c~80fの近傍に延びるように設けられ、ガスケット部32は、貫通孔51cを囲むように設けられ、ガスケット部33は、貫通孔53cを囲むように設けられ、ガスケット部34は、貫通孔54cを囲むように設けられ、ガスケット部35は、貫通孔56cを囲むように設けられる。
 次いで、本発明の実施の形態に係る支持部材1について説明する。上述したように、支持部材1は、第1セパレータ70の連通部73,74、第2セパレータ80の連通部83,84、及び第1セパレータ70の連通部75,76夫々に設けられており、ガスケット10,20,30夫々に一体になっている。図3は、第1セパレータ70の表面70aの端部70c側の貫通孔51b,52b,53bの近傍を示す平面図であり、図4は、第2セパレータ80の表面80aの端部80c側の貫通孔51c,52c,53cの近傍を示す平面図であり、図5は、第1セパレータ70の背面70bの端部70c側の貫通孔51b,52b,53bの近傍を示す平面図である。
 支持部材1は、図3~5に示されるように、ガスケット10,20,30夫々と一体になっており、また、連通路2を備えている。支持部材1は、ガスケット10,20,30夫々の連通部16,17、連通部26,27、及び連通部36,37に延在している。以下、支持部材1の構成について具体的に説明する。なお、図3~5には夫々、連通部16,26,36における支持部材1が示されているが、連通部17,27,37もおいても支持部材1は同様にガスケット10,20,30に接続し、同様に作用する。
 図3~5に示されるように、支持部材1は、ガスケット10,20,30夫々が突出する方向に突出している。また、支持部材1は、ガスケット10,20,30夫々が突出する方向に面する支持面3を有している。支持面3は、燃料電池セル50において又は燃料電池において、支持部材1が対向する部材に接触するようになっている。具体的には、ガスケット10の連通部16,17に設けられる支持部材1の支持面3は、燃料電池セル50において、電極部材60の絶縁部材62の表面62aに接触するようになっている。また、ガスケット20の連通部26,27に設けられる支持部材1の支持面3は、燃料電池セル50において、電極部材60の絶縁部材62の背面62bに接触するようになっている。また、ガスケット30の連通部36,37に設けられる支持部材1の支持面3は、燃料電池において、隣接する燃料電池セル50の第2セパレータ80の背面80bに接触するようになっている。
 図6は、ガスケット10の連通部16に設けられた支持部材1を拡大して示す部分拡大斜視図である。図6に示されるように、支持部材1は、ガスケット10につながっており、ガスケット10と一体になっている。具体的には、支持部材1は、ガスケット10と同じ材料から作られており、ガスケット10と一体に作られる。図6に示されるように、支持部材1は、ガスケット10のガスケット部11の第1セパレータ70の端部70dに沿う部分につながっており、また、ガスケット10の貫通孔52bを囲むガスケット部12につながっている。また、支持部材1は、第1セパレータ70の表面70aの連通部73に位置しており、連通部73上に取り付けられている。
 図6に示されるように、支持部材1は、例えば、連通部16に延在する基部4を有している。基部4は、第1セパレータ70の表面70aの連通部73に固定されている。基部4は、端部4a,4bを有しており、端部4aと端部4bとの間に延びている。基部4は、例えば、断面が矩形又は略矩形の板状の形状を有している。基部4は、ガスケット10につながっており、ガスケット10と一体になっている。具体的には、基部4の端部4aが、ガスケット10のガスケット部11の第1セパレータ70の端部70dに沿う部分につながっており、基部4の端部4bが、ガスケット10のガスケット部12につながっている。
 支持部材1は、図6に示されるように、ガスケット10の突出する方向に突出する突出部5を複数有している。突出部5は、連通部16に沿って間隔を空けて並んで連通路2を画成している。具体的には、図6に示されるように、突出部5は、基部4から積層方向に突出しており、基部4の端部4aと端部4bとの間に間隔を空けて並んで形成されている。複数の突出部5は、例えば、等間隔又は略等間隔に設けられている。これにより、互いに隣接する2つの突出部5の間に、支持部材1を流路方向に貫通する隙間が画成され、この隙間が連通路2を形成する。なお、流路方向とは、密封対象物が流れる方向である。基部4は、連通路2の部分において露出しており、この基部4の露出する部分である露出面4cが連通路2夫々の底を画成している。複数の突出部5の突出方向に面する面が接触面3を形成している。
 上述したように、支持部材1の接触面3は、燃料電池セル50において、電極部材60の絶縁部材62の表面62aに接触するようになっている。支持部材1の接触面3の第1セパレータ70の表面70aからの突出高さは、燃料電池セル50において、ガスケット10が絶縁部材62の表面62aに押し付けられて圧縮された際に、支持部材1の接触面3が絶縁部材62の表面62aに接触するような高さになっている。例えば、図7に示されるように、支持部材1の接触面3の第1セパレータ70の表面70aからの突出高さ(高さh1)は、ガスケット10の第1セパレータ70の表面70aからの突出高さ(高さh2)と同じ又は略同じとなっている。なお、支持部材1の接触面3の第1セパレータ70の表面70aからの突出高さは、支持部材1の支持面3と基部4の下面4dとの間の突出部5の突出方向の幅である。
 燃料電池セル50において、ガスケット10に設けられた支持部材1は、対向する絶縁部材62を介してガスケット20に積層方向において対向するようになっている。具体的には、燃料電池セル50において、支持部材1は、第1セパレータ70の連通部73に積層方向において対向する第2セパレータ80の表面80aの位置に延びるガスケット20の部分、つまり、ガスケット20の貫通孔51cを囲むガスケット部22に、絶縁部材62を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部22に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 図示を省略するが、支持部材1は、ガスケット10の連通部17に、上述の連通部16における支持部材1と同様にガスケット10に一体に設けられている(図2参照)。この支持部材1において、基部4の端部4aは、ガスケット10のガスケット部11の第1セパレータ70の端部70fに沿う部分につながっており、基部4の端部4bは、ガスケット10の貫通孔55bを囲むガスケット部14につながっている。連通部17の支持部材1は、第1セパレータ70の連通部74に固定されている。連通部17の支持部材1は、燃料電池セル50において、第1セパレータ70の連通部74に積層方向において対向する第2セパレータ80の表面80aの位置に延びるガスケット20の部分、つまり、ガスケット20の貫通孔54cを囲むガスケット部24に、絶縁部材62を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部24に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 また、図4に示されるように、支持部材1は、ガスケット20の連通部26に、上述のガスケット10の連通部16における支持部材1と同様にガスケット20に一体に設けられている。この支持部材1において、基部4の端部4aは、ガスケット20のガスケット部21の第2セパレータ80の端部70fに沿う部分につながっており、基部4の端部4bは、ガスケット20の貫通孔52cを囲むガスケット部23につながっている。連通部26の支持部材1は、第2セパレータ80の連通部83に固定されている。連通部26の支持部材1は、燃料電池セル50において、第2セパレータ80の連通部83に積層方向において対向する第1セパレータ70の表面70aの位置に延びるガスケット10の部分、つまり、ガスケット10の貫通孔53bを囲むガスケット部13に、絶縁部材62を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部13に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 図示を省略するが、支持部材1は、ガスケット20の連通部27に、上述の連通部26における支持部材1と同様にガスケット20に一体に設けられている(図1参照)。この支持部材1において、基部4の端部4aは、ガスケット20のガスケット部21の第2セパレータ80の端部80dに沿う部分につながっており、基部4の端部4bは、ガスケット20の貫通孔55cを囲むガスケット部25につながっている。連通部27の支持部材1は、第2セパレータ80の連通部84に固定されている。連通部27の支持部材1は、燃料電池セル50において、第2セパレータ80の連通部84に積層方向において対向する第1セパレータ70の表面70aの位置に延びるガスケット10の部分、つまり、ガスケット10の貫通孔56bを囲むガスケット部15に、絶縁部材62を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部15に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 また、図5に示されるように、支持部材1は、ガスケット30の連通部36に、上述のガスケット10の連通部16における支持部材1と同様にガスケット10に一体に設けられている。この場合、基部4の端部4aは、ガスケット30の貫通孔51bを囲むガスケット部32につながっており、基部4の端部4bは、ガスケット30の貫通孔53bを囲むガスケット部33につながっている。連通部36の支持部材1は、第1セパレータ70の連通部75に固定されている。連通部36の支持部材1は、燃料電池100において、第1セパレータ70の連通部75に積層方向において対向する隣接する燃料電池セル50の第2セパレータ80の表面80aの位置に延びるガスケット20の部分、つまり、ガスケット20の貫通孔52cを囲むガスケット部23に、第2セパレータ80を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部23に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 図示を省略するが、支持部材1は、ガスケット30の連通部37に、上述の連通部36における支持部材1と同様にガスケット30に一体に設けられている(図2参照)。この場合、基部4の端部4aは、ガスケット30の貫通孔54bを囲むガスケット部34につながっており、基部4の端部4bは、ガスケット30の貫通孔56bを囲むガスケット部35につながっている。連通部37の支持部材1は、第1セパレータ70の連通部76に固定されている。連通部37の支持部材1は、燃料電池100において、第1セパレータ70の連通部76に積層方向において対向する隣接する燃料電池セル50の第2セパレータ80の表面80aの位置に延びるガスケット20の部分、つまり、ガスケット20の貫通孔55cを囲むガスケット部25に、第2セパレータ80を介して積層方向において対向するようになっている。具体的には例えば、積層方向に見て、支持部材1は、ガスケット部25に、絶縁部材62を介して一致又は略一致するようになっている。
 次いで上述の構成を有する支持部材1作用について説明する。図7は、燃料電池セル50の部分断面斜視図であり、燃料電池セル50におけるガスケット10の連通部16に設けられた支持部材1の断面を示している。以下、支持部材1の作用を、ガスケット10の連通部16に設けられた支持部材1について一例として説明する。なお、他の部分に設けられた支持部材1も同様に作用する。
 図7に示されるように、ガスケット10の連通部16に設けられた支持部材1は、燃料電池セル50において、第2セパレータ80の表面80aに取り付けられたガスケット20の貫通孔51cを囲むガスケット部22に、絶縁部材62を介して積層方向において対向している。また、支持部材1は、ガスケット部22が接触する絶縁部材62の背面62bの部分に背向する表面62aの部分に接触している。また、支持部材1は、支持面3において、絶縁部材62の表面62aに接触しており、連通路2によって、第1セパレータ70と絶縁部材62との間に、燃料ガス供給路(貫通孔51a,51b)と燃料ガス流路部71とを連通させる流路が形成している。
 このように、燃料ガス供給路(貫通孔51a,51b)と燃料ガス流路部71とを連通させるための連通部16及び連通部73に積層方向で対向する絶縁部材62の部分であっても、支持部材1によって、連通部16,73側から支持されている。このため、連通部16,73に積層方向で対向する絶縁部材62の部分に、連通部16,73側とは反対側からガスケット20のガスケット部22が接触して押し付けられても、この絶縁部材62の部分は支持部材1によって反対側から支持されているため、この絶縁部材62の部分が、連通部16,73側に変形することが抑制されている。このため、ガスケット20は、連通部16,73に対向する部分においても、他の部分と同様に、絶縁部材62に押し付けられて圧縮され、反力を発生し、所望のシール性能を発揮することができる。
 また、支持部材1は、ガスケット10と同じ弾性材から形成されている。このため、燃料電池セル50において、支持部材1は、支持部材1が接触して電極部材60の絶縁部材62に加える支持力と、ガスケット10が接触して電極部材60の絶縁部材62に加える反力との均一化を図ることができる。ガスケット20の支持部材1もガスケット30の支持部材1も同様に夫々、電極部材60の絶縁部材62に加える力、及び第2セパレータ80に加える力の均一化を図ることができる。これにより、燃料電池セル50又は燃料電池100において、電極部材60の絶縁部材62、第1セパレータ70、及び第2セパレータ80の変形を抑制することができ、ガスケット10,20,30のシール性能を向上させることができる。
 また、支持部材1は、各ガスケット10,20,30に一体に設けられている。このため、支持部材1を別部材として製造する場合と比べて、燃料電池セルの製造を簡単にすることができ、燃料電池の製造を容易にすることができる。つまり、ガスケット10,20,30夫々を、第1セパレータ70又は第2セパレータ80の所望の位置に位置決めして固定することにより、支持部材1を所望の位置に位置決めして固定することができる。このように、燃料電池セル50の製造の際の支持部材1の取り扱いは容易であり、また、支持部材1の取り付けは容易である。
 また、支持部材1は、各ガスケット10,20,30に一体に設けられているため、支持部材1を別部材として製造する場合と比べて、燃料電池セル50の部品点数を減らすことができる。
 上述のように、本発明の実施形態に係る燃料電池用支持部材1によれば、密封対象物の流路を維持しつつガスケット1のシール性能を向上させることができる。
 なお、支持部材1の突出部5の形態は上述の形態に限られず、他の形態であってもよい。例えば、図9に示されるように、突出部5の接触面3の高さh1は、ガスケット10,20,30の高さh2よりも高くなっていてもよい。この場合、燃料電池セル50又は燃料電池100において、支持部材1が対向する部材(電極部材60の絶縁部材62、第1セパレータ70、第2セパレータ80)に加える支持力が生じやすくすることができる。
 また、支持部材1の突出部5の形態は上述の形態に限られず、他の形態であってもよい。例えば、図10~13に示されるように、突出部5の先端には、突出部5に沿って延びる、つまり突出部5の延び方向に延びる、凸部6が形成されていてもよい。具体的には例えば、図10,11に示されるように、支持部材1は、先端部に、突出部5の突出する方向に突出する凸部6を有していてもよい。この場合、凸部6の先端面が支持面3を形成する。凸部6は、例えば、図10に示されるように、尖端を有する支持面3を形成するものであり、また、図11に示されるように、断面弧状又は円弧状の曲面である支持面3を形成するものである。
 また、例えば、図12,13に示されるように、突出部5は、支持面3に1つ又は複数の凸部6を有していてもよい。凸部6は、支持面3から突出しており、突出部5の延び方向に同様に延びている。
 このように、突出部5が凸部6を有する場合、図9に示す形態と同様に、燃料電池セル50又は燃料電池100において、支持部材1が対向する部材(電極部材60の絶縁部材62、第1セパレータ70、第2セパレータ80)に加える支持力が生じやすくすることができる。また、凸部6がビードやリップのように作用し、支持部材1が対向する部材に加える支持力を、ガスケット10,20,30が接触する部材に加える反力に近似させることができる。このため、支持部材1は、支持部材1が対向する部材に加える支持力と、ガスケット10,20,30が接触する部材に加える反力との均一化をより図ることができる。
 また、図14に示されるように、突出部5は、ガスケット10,20,30が突出する方向に向かって、拡幅していてもよい。つまり、突出部5の突出する方向に直交する方向の幅である幅w1は、突出部5の突出する方向に向かって広がっていてもよい。この場合、突出部5が圧縮されると、幅w1の広い、突出部5の上部の幅w1がより広がり、支持部材1が対向する部材に対する接触面積を大きくすることができる。これにより、支持部材1の支持力を大きくすることができる。
 次いで、本発明の第2実施形態に係る支持部材7について説明する。図15は、本発明の第2実施形態に係る支持部材7の概略構成を示す斜視図である。図15には、一例として、ガスケット10の連通部16に設けられた支持部材7が示されている。以下、本発明の第2実施形態に係る支持部材7の構成について、上述の支持部材1と同じ又は類似する機能を有する構成ついては同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
 図15に示されるように、支持部材7は、端部4a,4bの一方の端部においてガスケット10に一体になっている。例えば、支持部材7の端部4aは、ガスケット10のガスケット部12につながっておらず、端部4bのみがガスケット10のガスケット部11につながっている。
 上述のように、本発明の第2実施形態に係る支持部材7は、端部4a,4bの一方の端部においてガスケット10,20,30に一体になっている。本発明の第2実施形態に係る支持部材7も、上述の支持部材1と同様の作用を奏することができる。
 次いで、本発明の第3実施形態に係る支持部材8について説明する。図16は、本発明の第3実施形態に係る支持部材8の概略構成を示す斜視図である。図16には、一例として、ガスケット10の連通部16に設けられた支持部材8が示されている。以下、本発明の第3実施形態に係る支持部材8の構成について、上述の支持部材1と同じ又は類似する機能を有する構成ついては同じ符号を付して説明を省略し、異なる構成について説明する。
 図16に示されるように、支持部材8は、ガスケット10に一体になっておらず、ガスケット10とは別体である。具体的には、支持部材8は、端部4a,4bにおいてガスケット10につながっていない。支持部材8は、ガスケット10,20,30と同じ材料で形成されるため、支持部材8は、各ガスケット10,20,30と同時に製造することができる。このため、燃料電池セルの製造を簡単にすることができ、燃料電池の製造を容易にすることができる。
 上述のように、本発明の第3実施形態に係る支持部材8は、ガスケット10,20,30とは別体である。本発明の第3実施形態に係る支持部材3も、上述の支持部材1と同様の作用を奏することができる。
 本発明に係る燃料電池用支持部材は、水電解装置用支持部材として、水電解装置においても上述の支持部材1,7,8と同様に適用することができる。つまり、本発明に係る燃料電池用支持部材、例えば支持部材1,7,8は、水電解装置の水電解セルにおいて、膜電極接合体及び絶縁部材と第1セパレータと間、及び膜電極接合体及び絶縁部材と第2セパレータとの間において、上述の燃料電池用支持部材の場合と同様に、電解液を密封するガスケットに一体に、または、別体に設けることができる。
 図17,18は、本発明に係る水電解装置用支持部材が適用された水電解セルの一例としての水電解セル57が積層された水電解装置110の分解斜視図である。なお、図17,18には、1つの水電解セル57とこれに隣接する水電解セル57の一部が示されている。また、図17においては、水電解セル57が積層される方向(以下、積層方向ともいう。)(図17,18の矢印a方向)の一方の側から水電解セル57が見られており、図18においては、積層方向の他方の側から水電解セル57が見られている。
 水電解装置においては、2つの電解液供給マニホールドと2つの生成物排出マニホールドとの4つのマニホールドが設けられる。また、水電解セルにおいては、同一の構成のセパレータによって膜電極接合体が挟まれる。このため、水電解装置用支持部材として支持部材1が適用される場合、図17、18に示されるように、絶縁部材62には、貫通孔52a,55aが設けられておらず、第1セパレータ70には、貫通孔52b,55b及びガスケット30が設けられておらず、第2セパレータ80は、第1セパレータ70となる。このため、第1セパレータ70の背面70bには冷却媒体流路部72ではなく酸化剤ガス流路部81が形成され、ガスケット20は、第1セパレータ70の背面70bに設けられ、ガスケット10にはガスケット部12,14が設けられておらず、ガスケット20にはガスケット部23,25が設けられていない。
 支持部材1,7,8は、上述の燃料電池50に適用される場合同様に、第1セパレータ70のガスケット10及びガスケット20夫々に一体又は別体に設けられる。このため、水電解セルにおいても、ガスケット10の連通部16,17に設けられた支持部材1,7,8は夫々、ガスケット20の貫通孔51bを囲むガスケット部22に、絶縁部材62を介して積層方向において対向し、ガスケット20の貫通孔54bを囲むガスケット部24に、絶縁部材62を介して積層方向において対向する。また、ガスケット20の連通部26,27に設けられた支持部材1,7,8は夫々、ガスケット10の貫通孔53bを囲むガスケット部13に、絶縁部材62を介して積層方向において対向し、ガスケット10の貫通孔56bを囲むガスケット部15に、絶縁部材62を介して積層方向において対向する。このため、ガスケット10,20は、連通部16,73,17,73,26,83,27,84に対向する部分においても、他の部分と同様に、絶縁部材62に押し付けられて圧縮され、反力を発生し、所望のシール性能を発揮することができる。
 また、水電解装置用支持部材1,7,8は、上述の燃料電池用支持部材1,7,8の場合と同様に作用し、同様の効果を奏することができる。
 このように、本発明の実施形態に係る水電解装置用支持部材1,7,8によれば、密封対象物の流路を維持しつつガスケット10,20,30のシール性能を向上させることができる。
 以上、上記実施形態を通じて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に様々な変更又は改良を加えることができることが当業者には明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
 以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、上述の実施形態は、本発明が利用される利用対象を限定するものではなく、本発明はあらゆるものをその利用対象として含み得る。上記実施形態が備える各構成要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。例えば、本発明は、製造上の公差等の実施において発生する差を含むものである。また、技術的に矛盾しない範囲において、異なる実施形態で示した構成要素同士を部分的に置換し又は組み合わせることができる。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせることができる。
 1,7,8 支持部材、2 連通路、3,6 支持面、4 基部、4a,4b 端部、4c 露出面、4d 下面、5 突出部、10 ガスケット、11,12,13,14,15 ガスケット部、12a,12b,13a,13b,14a,14b,15a,15b 端部、16,17 連通部、20 ガスケット、21,22,23,24,25 ガスケット部、22a,22b,23a,23b,24a,24b,25a,25b 端部、26,27 連通部、30 ガスケット、31,32,33,34,35 ガスケット部、32a,32b,33a,33b,34a,34b,35a,35b 端部、36,37 連通部、50 燃料電池セル、51a,51b,51c,52a,52b,52c,53a,53b,53c,54a,54b,54c,55a,55b,55c,56a,56b,56c 貫通孔、60 電極部材、60a 表面、60b 背面、60c,60d,60e,60f 端部、61 膜電極接合体、62 絶縁部材、62a 表面、62b 背面、63 電解質膜、64 陽極触媒層、65 陰極触媒層、66,67 ガス拡散層、70 第1セパレータ、70a 表面、70b 背面、70c,70d,70e,70f端部、71 燃料ガス流路部、72 冷却媒体流路部、73,74,75,76 連通部、80 第2セパレータ、80a 表面、80b 背面、80c,80d,80e,80f端部、81 酸化剤ガス流路部、82 冷却媒体流路部、83,84 連通部、100 燃料電池、h1,h2 高さ、w1 幅
 
 

Claims (26)

  1.  複数の燃料電池セルが積層された燃料電池において、対向する部材を支持するための燃料電池用支持部材であって、
     連通路を備え、
     ガスケットの連通部に延在しており、
     前記ガスケットは、前記燃料電池セルにおいて、又は燃料電池セルと他の燃料電池セルとの間において、反応ガス及び冷却媒体のいずれかを密封するためのガスケットであり、
     前記連通部は、前記ガスケットにおいて前記燃料電池セルの有する貫通孔の内の2つの貫通孔夫々と前記密封される密封対象物の流路とを連通する部分である、
     燃料電池用支持部材。
  2.  前記ガスケットが突出する方向に突出しており、
     前記ガスケットが突出する方向に面する支持面を有しており、
     前記支持面は、前記対向する部材に接触するようになっている、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  3.  前記連通路は、少なくとも1つの前記支持面から凹む凹部を有する、
     請求項2に記載の燃料電池用支持部材。
  4.  前記連通部に延在する基部を有しており、
     前記基部は、前記凹部の底を画成している、
     請求項2又は3に記載の燃料電池用支持部材。
  5.  前記ガスケットの突出する方向に突出する突出部を複数有しており、
     前記複数の突出部は、前記連通部に沿って間隔を空けて並んで前記連通路を形成している、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  6.  前記複数の突出部は、前記対向する部材に接触するようになっている、
     請求項5に記載の燃料電池用支持部材。
  7.  前記突出部の前記ガスケットが突出する方向の高さは、前記ガスケットの前記ガスケットが突出する方向の高さよりも高い、
     請求項5に記載の燃料電池用支持部材。
  8.  前記突出部の先端には、前記突出部に沿って延びる凸部が形成されており、
     前記凸部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって突出する、
     請求項5に記載の燃料電池用支持部材。
  9.  前記突出部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって、拡幅している、
     請求項5に記載の燃料電池用支持部材。
  10.  前記ガスケットに一体になっている、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  11.  前記ガスケットとは別体であり、
     前記ガスケットと同じ材料で形成されている、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  12.  前記積層される方向において、前記対向する部材を介して他のガスケットに対向するようになっている、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  13.  前記燃料電池セルは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を囲む絶縁部材と、前記積層される方向において、前記膜電極接合体及び前記絶縁部材を挟む第1セパレータ及び第2セパレータとを有しており、
     前記ガスケットは、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータのいずれかに設けられるガスケットである、
     請求項1に記載の燃料電池用支持部材。
  14.  複数の水電解セルが積層された水電解装置において、対向する部材を支持するための水電解装置用支持部材であって、
     連通路を備え、
     ガスケットの連通部に延在しており、
     前記ガスケットは、前記水電解セルにおいて、又は水電解セルと他の水電解セルとの間において、電解液及び電解液からの生成物の少なくとも1つを密封するためのガスケットであり、
     前記連通部は、前記ガスケットにおいて前記水電解セルの有する貫通孔の内の2つの貫通孔夫々と前記密封される密封対象物の流路とを連通する部分である、
     水電解装置用支持部材。
  15.  前記ガスケットが突出する方向に突出しており、
     前記ガスケットが突出する方向に面する支持面を有しており、
     前記支持面は、前記対向する部材に接触するようになっている、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
  16.  前記連通路は、少なくとも1つの前記支持面から凹む凹部を有する、
     請求項15に記載の水電解装置用支持部材。
  17.  前記連通部に延在する基部を有しており、
     前記基部は、前記凹部の底を画成している、
     請求項15又は16に記載の水電解装置用支持部材。
  18.  前記ガスケットの突出する方向に突出する突出部を複数有しており、
     前記複数の突出部は、前記連通部に沿って間隔を空けて並んで前記連通路を形成している、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
  19.  前記複数の突出部は、前記対向する部材に接触するようになっている、
     請求項18に記載の水電解装置用支持部材。
  20.  前記突出部の前記ガスケットが突出する方向の高さは、前記ガスケットの前記ガスケットが突出する方向の高さよりも高い、
     請求項18に記載の水電解装置用支持部材。
  21.  前記突出部の先端には、前記突出部に沿って延びる凸部が形成されており、
     前記凸部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって突出する、
     請求項18に記載の水電解装置用支持部材。
  22.  前記突出部は、前記ガスケットが突出する方向に向かって、拡幅している、
     請求項18に記載の水電解装置用支持部材。
  23.  前記ガスケットに一体になっている、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
  24.  前記ガスケットとは別体であり、
     前記ガスケットと同じ材料で形成されている、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
  25.  前記積層される方向において、前記対向する部材を介して他のガスケットに対向するようになっている、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
  26.  前記水電解セルは、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を囲む絶縁部材と、前記積層される方向において、前記膜電極接合体及び前記絶縁部材を挟む第1セパレータ及び第2セパレータとを有しており、
     前記ガスケットは、前記第1セパレータ及び前記第2セパレータのいずれかに設けられるガスケットである、
     請求項14に記載の水電解装置用支持部材。
     
     
     
     
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