(57)【要約】【課題】平面配列型の燃料電池において、隣接する単セル間で短絡が生じることを抑制する。【解決手段】燃料電池１０は膜電極接合体２０を備える。膜電極接合体２０は、電解質膜２２、カソード触媒層２４ａ−ｄ、電解質膜２２を介してカソード触媒層２４ａ−ｄにそれぞれ対向するアノード触媒層２６ａ−ｄを有する。隣接するカソード触媒層２４の間に撥水性のカソード側絶縁層４０ａ−ｃが設けられている。電解質膜２２とは反対側のカソード側絶縁層４０の表面は、隣接するカソード触媒層２４の表面に対して凸となっている。一方、隣接するアノード触媒層２６の間に撥水性のアノード側絶縁層４２ａ−ｃが設けられている。電解質膜２２とは反対側のアノード側絶縁層４２の表面は、隣接するアノード触媒層２６の表面に対して凸となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換体を含む電解質膜と、前記電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、前記電解質膜の他方の面に設けられたカソードとを含み、平面状に配列された複数の単セルと、
前記複数の単セルのうち隣接する単セルに関して、隣接するアノードおよび隣接するカソードのうち少なくとも一方の隣接する電極の間に設けられた絶縁層と、
を備え、
前記絶縁層が前記隣接する電極の表面に対して凸になっていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記絶縁層が撥水性である請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記電極と対向し、前記電極と面する反応ガス室を形成する板状部材をさらに備え、
前記電解質膜とは反対側の前記絶縁層の表面の少なくとも一部が前記板状部材と接している請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
隣接する電極の間に沿って設けられ、隣接する単セルを直列に接続する電気接続部材をさらに備え、
前記絶縁層は、前記電気接続部材の両側に設けられ、
前記電気接続部材の一方の側に位置する電極と前記電気接続部材とが接続されるように、前記電気接続部材の一方の側の絶縁層が非連続な領域に形成されている請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項５】
隣接する電極の間に沿って設けられ、隣接する単セルを直列に接続する電気接続部材をさらに備え、
前記絶縁層は、前記電気接続部材の両側に設けられ、
前記電気接続部材の一方の側に位置する電極と前記電気接続部材とが接続されるように、前記電気接続部材の一方の側の絶縁層が非連続な領域に形成され、
前記非連続な領域に形成された絶縁層が前記板状部材と接している請求項３に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関する。より具体的には、本発明はセルが平面配列された燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は水素と酸素とから電気エネルギを発生させる装置であり、高い発電効率を得ることができる。燃料電池の主な特徴としては、従来の発電方式のように熱エネルギや運動エネルギの過程を経ない直接発電であるので、小規模でも高い発電効率が期待できること、窒素化合物等の排出が少なく、騒音や振動も小さいので環境性が良いことなどが挙げられる。このように、燃料電池は燃料のもつ化学エネルギを有効に利用でき、環境にやさしい特性を持っているので、２１世紀を担うエネルギ供給システムとして期待され、宇宙用から自動車用、携帯機器用まで、大規模発電から小規模発電まで、種々の用途に使用できる将来有望な新しい発電システムとして注目され、実用化に向けて技術開発が本格化している。
【０００３】
中でも、固体高分子形燃料電池は、他の種類の燃料電池に比べて、作動温度が低く、高い出力密度を持つ特徴が有り、特に近年、携帯機器（携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、デジタルカメラあるいは電子辞書（書籍））などの電源への利用が期待されている。携帯機器用の固体高分子形燃料電池としては、複数の単セルを平面状に配列した平面配列型の燃料電池が知られている（特許文献１、２参照）。燃料としては、特許文献１に示したメタノールの他、水素吸蔵合金や水素ボンベに格納された水素を利用することが研究されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４４７１５号公報
【特許文献２】特開２００８−２４３６９６号公報
【特許文献３】特開２００６−５９８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の平面配列型の燃料電池では、水素と酸素との反応により生じる生成水や、燃料電池の外部から侵入した生活水が隣接する単セルにまたがって滞留すると隣接する単セルの電極が短絡する可能性がある。
【０００６】
なお、生成水が導電性を帯びる要因としては、以下の事項が挙げられる。
【０００７】
・生成水に二酸化炭素が溶解すること
・生成水に燃料電池の部材が溶出すること
・生成水に燃料電池の部材表面に付着した不純物が混入すること
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面配列型の燃料電池において、隣接する単セル間で短絡が生じることを抑制する技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、イオン交換体を含む電解質膜と、電解質膜の一方の面に設けられたアノードと、電解質膜の他方の面に設けられたカソードとを含み、平面状に配列された複数の単セルと、複数の単セルのうち隣接する単セルに関して、隣接するアノードおよび隣接するカソードのうち少なくとも一方の隣接する電極の間に設けられた絶縁層と、を備え、電解質膜とは反対側の絶縁層の表面が隣接する電極の表面に対して凸になっていることを特徴とする。
【０００９】
上記態様によれば、隣接する電極間（隣接するアノード間または／および隣接するカソード間）に凸設された絶縁層により、隣接する電極間に水がまたがって滞留することが抑制される。この結果、隣接する電極間で短絡が生じることが抑制され、ひいては燃料電池の動作安定性を向上させることができる。
【００１０】
上記態様において、絶縁層が撥水性であってもよい。また、隣接する電極の間に沿って設けられ、隣接する単セルを直列に接続する電気接続部材をさらに備え、絶縁層は、電気接続部材の両側に設けられ、電気接続部材の一方の側に位置する電極と電気接続部材とが接続されるように、電気接続部材の一方の側の絶縁層が非連続な領域に形成されていてもよい。
【００１１】
また、電極と対向し、電極と面する反応ガス室を形成する板状部材をさらに備え、電解質膜とは反対側の絶縁層の表面の少なくとも一部が板状部材と接していてもよい。この場合に、隣接する電極の間に沿って設けられ、隣接する単セルを直列に接続する電気接続部材をさらに備え、絶縁層は電気接続部材の両側に設けられ、電気接続部材の一方の側に位置する電極と電気接続部材とが接続されるように、電気接続部材の一方の側の絶縁層が非連続な領域に形成され、非連続な領域に形成された絶縁層が板状部材と接していてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、平面配列型の燃料電池において、隣接する単セル間で短絡が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】実施の形態２に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図７】実施の形態３に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図９】図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図１０】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１１】変形例に係る燃料電池の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１および図２に示すように、燃料電池１０は、膜電極接合体（ＭＥＡ）２０、カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２を備える。
【００１６】
膜電極接合体２０は、電解質膜２２、カソード触媒層２４ａ−ｄ（以下、カソード触媒層２４ａ−ｄをまとめて、あるいは区別せずカソード触媒層２４という場合がある）、および電解質膜２２を介してカソード触媒層２４ａ−ｄにそれぞれ対向するアノード触媒層２６ａ−ｄ（以下、アノード触媒層２６ａ−ｄをまとめて、あるいは区別せずアノード触媒層２６という場合がある）を備える。なお、カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６は、燃料電池１０における「電極」の一例である。
【００１７】
電解質膜２２は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、カソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。電解質膜２２は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、例えば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基又はカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（デュポン社製：登録商標）１１２などが挙げられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどが挙げられる。電解質膜２２の厚さは、たとえば１０〜２００μｍである。
【００１８】
カソード触媒層２４ａ−ｄは、電解質膜２２の一方の面にそれぞれ離間した状態で形成されている。カソード触媒層２４ａ−ｄには、酸化剤として空気が供給される。また、アノード触媒層２６ａ−ｄは、電解質膜２２の他方の面にそれぞれ離間した状態で形成されている。アノード触媒層２６ａ−ｄには燃料ガスとして水素が供給される。一対のカソード触媒層２４とアノード触媒層２６との間に電解質膜が２２が狭持されることにより単セルが構成され、各単セルは水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する。
【００１９】
カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６は、イオン交換樹脂ならびに触媒粒子、場合によって炭素粒子を有する。
【００２０】
カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６が有するイオン交換樹脂は、触媒粒子と電解質膜２２とを接続し、両者間においてプロトンを伝達する役割を持つ。このイオン交換樹脂は、電解質膜２２と同様の高分子材料から形成されてよい。触媒金属としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体が挙げられる。また触媒を担持する場合には炭素粒子として、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブなどを用いてもよい。なお、カソード触媒層２４およびアノード触媒層２６の厚さは、それぞれ、たとえば１０〜４０μｍである。
【００２１】
このように、本実施の形態の燃料電池では、カソード触媒層２４ａ−ｄにアノード触媒層２６ａ−ｄがそれぞれ対となり、複数の単セルが平面状に形成されている。隣接する単セルの間に電解質膜２２を貫通するインターコネクタ（電気接続部材）３０ａ−ｃ（以下、インターコネクタ３０ａ−ｃをまとめて、あるいは区別せずインターコネクタ３０という場合がある）が設けられている。具体的には、インターコネクタ３０ａにより、カソード触媒層２４ａとアノード触媒層２６ｂとが電気的に接続されている。また、インターコネクタ３０ｂにより、カソード触媒層２４ｂとアノード触媒層２６ｃとが電気的に接続されている。また、インターコネクタ３０ｃにより、カソード触媒層２４ｃとアノード触媒層２６ｄとが電気的に接続されている。これにより、隣接する単セル同士が直列に接続される。インターコネクタ３０ａ−ｃの導電性を担う材料としては、カーボンファイバー、グラファイトシート、カーボンペーパー、カーボン粉末などのカーボン系の材料、白金、金、ステンレス、チタン、ニッケルなどの金属系の材料が挙げられる。インターコネクタ３０の幅は、たとえば、３０〜３００μｍである。
【００２２】
本実施の形態に係る燃料電池１０では、隣接するカソード触媒層２４の間にカソード側絶縁層４０ａ−ｃが設けられている（以下、カソード側絶縁層４０ａ−ｄをまとめて、あるいは区別せずカソード側絶縁層４０という場合がある）。より具体的には、カソード側絶縁層４０ａは、インターコネクタ３０ａとカソード触媒層２４ｂとの間の電解質膜２２の上に設けられている。カソード側絶縁層４０ｂは、インターコネクタ３０ｂとカソード触媒層２４ｃとの間の電解質膜２２の上に設けられている。また、カソード側絶縁層４０ｃは、インターコネクタ３０ｃとカソード触媒層２４ｄとの間の電解質膜２２の上に設けられている。
【００２３】
電解質膜２２とは反対側のカソード側絶縁層４０の表面は、隣接するカソード触媒層２４の表面に対して凸となっている。言い換えると、カソード側絶縁層４０の厚さは、隣接するカソード触媒層２４の厚さよりも大きい。典型的には、カソード側絶縁層４０の突出高さは、カソード触媒層２４の厚さの１．１倍以上またはカソード触媒層２４の厚さに４μｍ以上を足した値である。カソード側絶縁層４０は撥水性であることが好ましい。ここで、撥水性は、固体表面の水滴の接触角θを指標として定義され、一般には、θが９０度以上の場合を撥水性（疎水性）、１１０度から１４０度だと高撥水性、１４０度以上だと超撥水性とされる。カソード側絶縁層４０に用いられる撥水性材料としては、たとえば、フッ素樹脂（接触角：１００度〜１２０度）が挙げられる。フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ／ＣＴＦＥ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、パーフロロ環状重合体などが挙げられる。
【００２４】
カソード側絶縁層４０は、たとえば、インターコネクタ３０とカソード触媒層２４との間に露出した電解質膜２２の上に、注射器状のノズルを用いて軟化したフッ素樹脂を塗布することにより形成することができる。
【００２５】
一方、隣接するアノード触媒層２６の間にアノード側絶縁層４２ａ−ｃが設けられている（以下、アノード側絶縁層４２ａ−ｃをまとめて、あるいは区別せずアノード側絶縁層４２という場合がある）。より具体的には、アノード側絶縁層４２ａは、インターコネクタ３０ａとアノード触媒層２６ａとの間の電解質膜２２の上に設けられている。アノード側絶縁層４２ｂは、インターコネクタ３０ｂとアノード触媒層２６ｂとの間の電解質膜２２の上に設けられている。また、アノード側絶縁層４２ｃは、インターコネクタ３０ｃとアノード触媒層２６ｃとの間の電解質膜２２の上に設けられている。
【００２６】
電解質膜２２とは反対側のアノード側絶縁層４２の表面は、隣接するアノード触媒層２６の表面に対して凸となっている。言い換えると、アノード側絶縁層４２の厚さは、隣接するアノード触媒層２６の厚さよりも大きい。典型的には、アノード側絶縁層４２の突出高さは、アノード触媒層２６の厚さの１．１倍以上またはアノード触媒層２６の厚さに４μｍ以上を足した値である。アノード側絶縁層４２は撥水性であることが好ましい。アノード側絶縁層４２に用いられる撥水性材料としては、たとえば、フッ素樹脂（接触角：１００〜１２０℃）が挙げられる。フッ素樹脂の具体例は、カソード側絶縁層４０の説明で例示した材料と同様である。
【００２７】
アノード側絶縁層４２は、たとえば、インターコネクタ３０とアノード触媒層２６との間に露出した電解質膜２２の上に、注射器状のノズルを用いて軟化したフッ素樹脂を塗布することにより形成することができる。
【００２８】
カソード用ハウジング５０は、カソード触媒層２４と対向する板状部材である。カソード用ハウジング５０には、外部から空気を取り込むための空気取入口５１が設けられている。カソード用ハウジング５０とカソード触媒層２４との間に、空気が流通する空気室６０が形成されている。
【００２９】
一方、アノード用ハウジング５２は、アノード触媒層２６と対向する板状部材である。アノード用ハウジング５２とアノード触媒層２６との間に、燃料貯蔵用の燃料ガス室６２が形成されている。なお、アノード用ハウジング５２に燃料供給口（図示せず）を設置することにより、燃料カートリッジなどから燃料を適宜補充可能である。
【００３０】
カソード用ハウジング５０およびアノード用ハウジング５２に用いられる材料としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂が挙げられる。
【００３１】
ガスケット５６は、電解質膜２２の外周部とカソード用ハウジング５０との間に設けられている。ガスケット５６により、燃料ガス室６２の密封性が高められ、燃料が漏洩することが抑制されている。
【００３２】
また、ガスケット５７は、電解質膜２２の外周部とカソード用ハウジング５０との間に設けられている。ガスケット５７により、空気室６０の密封性が高められている。
【００３３】
以上説明した燃料電池１０によれば、隣接するカソード触媒層２４、言い換えると隣接するカソード側電極の間にカソード側絶縁層４０が凸設されているため、隣接するカソード触媒層２４の間（本実施の形態では、一方の単セルのカソード触媒層２４と、他方の単セルのカソード触媒層２４に接続されたインターコネクタ３０の間）に水がまたがって滞留することが抑制される。この結果、隣接するカソード触媒層２４で短絡が生じることが抑制され、ひいては燃料電池の動作安定性を向上させることができる。また、カソード側絶縁層４０を撥水性とすることにより、カソード側絶縁層４０の表面で水がはじかれるため、隣接するカソード触媒層２４間の短絡をより生じにくくさせることができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性を向上させることができる。
【００３４】
同様に、隣接するアノード触媒層２６、言い換えると隣接するアノード側電極の間にアノード側絶縁層４２が凸設されているため、隣接するアノード触媒層２６の間（本実施の形態では、一方の単セルのアノード触媒層２６と、他方の単セルのアノード触媒層２６に接続されたインターコネクタ３０の間）に水がまたがって滞留することが抑制される。この結果、隣接するアノード触媒層２６で短絡が生じることが抑制され、ひいては燃料電池の動作安定性を向上させることができる。また、アノード側絶縁層４２を撥水性とすることにより、アノード側絶縁層４２の表面で水がはじかれるため、隣接するアノード触媒層２６間の短絡をより生じにくくさせることができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性を向上させることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。図４は、図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図６は、図３のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。実施の形態２に係る燃料電池１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態２に係る燃料電池１０について、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００３６】
本実施の形態では、カソード側絶縁層４０は、カソード用ハウジング５０の内面と部分的に接している。具体的には、図５に示すように、カソード側絶縁層４０には、カソード用ハウジング５０の内面にまで達する高さの複数の突出部４６が離間して設けられている。隣接する突出部４６の間は開口４７となっており、開口４７により隣接する単セルに対応する空気室６０が連通している。
【００３７】
一方、アノード側絶縁層４２は、アノード用ハウジング５２の内面と部分的に接している。具体的には、図６に示すように、アノード側絶縁層４２には、アノード用ハウジング５２の内面にまで達する高さの複数の突出部４８が離間して設けられている。隣接する突出部４８の間は開口４９となっており、開口４９により隣接する単セルに対応する燃料ガス室６２が連通している。
【００３８】
以上説明した燃料電池１０によれば、空気室６０での空気の拡散性を確保しつつ、カソード用ハウジング５０の内面に接する突出部４６により、隣接する単セルのカソード間に水が滞留することを物理的に遮断することができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性をさらに向上させることができる。
【００３９】
また、燃料ガス室６２での燃料の拡散性を確保しつつ、アノード用ハウジング５２の内面に接する突出部４８により、隣接する単セルのアノード間に水が滞留することを物理的に遮断することができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性をさらに向上させることができる。
【００４０】
（実施の形態３）
図７は、実施の形態３に係る燃料電池の構成を示す分解斜視図である。図８は、図７のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図９は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１０は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。実施の形態３に係る燃料電池１０の基本的な構成は、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態３に係る燃料電池１０について、実施の形態１と異なる構成を中心に説明する。
【００４１】
本実施の形態では、カソード側絶縁層４０は、インターコネクタ３０の両側に設けられている。インターコネクタ３０の一方の側に位置するカソード触媒層２４とインターコネクタ３０とが接続されるように、インターコネクタ３０の一方の側のカソード触媒層２４が非連続な領域に形成されている。より具体的に、インターコネクタ３０ａを例にとって説明する。インターコネクタ３０ａとカソード触媒層２４ｂとの間に、カソード側絶縁層４０ａが設けられている点は、実施の形態１と同様である。一方、インターコネクタ３０ａとカソード触媒層２４ａとの間に、複数のカソード側絶縁層４０ａ’が非連続な領域に形成されている。言い換えると、インターコネクタ３０ａ側のカソード触媒層２４ａの辺に沿って複数のカソード側絶縁層４０ａ’が離間して設けられている。インターコネクタ３０ａは、隣接するカソード側絶縁層４０ａ’の間に櫛状に延在して形成されており、隣接するカソード側絶縁層４０ａ’の間でインターコネクタ３０ａとカソード触媒層２４ａとが電気的に接続されている。
【００４２】
図９に示すように、カソード側絶縁層４０ａ’は、それぞれ、カソード用ハウジング５０の内面と接している。隣接するカソード側絶縁層４０ａ’の間は開口７０となっており、開口７０により隣接する単セルに対応する空気室６０が連通している。
【００４３】
一方、アノード側絶縁層４２は、インターコネクタ３０の両側に設けられている。インターコネクタ３０の一方の側に位置するアノード触媒層２６とインターコネクタ３０とが接続されるように、インターコネクタ３０の一方の側のアノード触媒層２６が非連続な領域に形成されている。より具体的に、インターコネクタ３０ａを例にとって説明する。インターコネクタ３０ａとアノード触媒層２６ａとの間に、アノード側絶縁層４２ａが設けられている点は、実施の形態１と同様である。一方、インターコネクタ３０ａとアノード触媒層２６ｂとの間に、複数のアノード側絶縁層４２ａ’が非連続な領域に形成されている。言い換えると、インターコネクタ３０ａ側のアノード触媒層２６ｂの辺に沿って複数のアノード側絶縁層４２ａ’が離間して設けられている。インターコネクタ３０ａは、隣接するアノード側絶縁層４２ａ’の間に櫛状に延在して形成されており、隣接するアノード側絶縁層４２ａ’の間でインターコネクタ３０ａとアノード触媒層２６ｂとが電気的に接続されている。
【００４４】
図１０に示すように、アノード側絶縁層４２ａ’は、それぞれ、アノード用ハウジング５２の内面と接している。隣接するアノード側絶縁層４２ａ’の間は開口７２となっており、開口７２により隣接する単セルに対応する燃料ガス室６２が連通している。
【００４５】
以上説明した燃料電池１０によれば、空気室６０での空気の拡散性を確保しつつ、カソード用ハウジング５０の内面に接するカソード側絶縁層４０ａ’により、隣接する単セルのカソード間に水が滞留することを物理的に遮断することができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性をさらに向上させることができる。
【００４６】
また、燃料ガス室６２での燃料の拡散性を確保しつつ、アノード用ハウジング５２の内面に接するアノード側絶縁層４２ａ’により、隣接する単セルのアノード間に水が滞留することを物理的に遮断することができる。この結果、燃料電池１０の動作安定性または出力安定性をさらに向上させることができる。
【００４７】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００４８】
たとえば、上述の各実施の形態の燃料電池１０では、カソード側絶縁層４０およびアノード側絶縁層４２の両方が設けられているが、いずれか一方のみが形成されていてもよい。
【００４９】
実施の形態３では、カソード側絶縁層４０ａ’およびアノード側絶縁層４２ａ’がカソード用ハウジング５０、アノード用ハウジング５２の内面とそれぞれ接しているが、カソード側絶縁層４０ａ’およびアノード側絶縁層４２ａ’は、それぞれカソード側絶縁層４０ａおよびアノード側絶縁層４２ａの突出高さと同等であってもよい。これによれば、カソード側絶縁層４０ａおよびアノード側絶縁層４２ａによる効果に加え、カソード側絶縁層４０ａ’およびアノード側絶縁層４２ａ’により水の滞留が防止されるため、隣接する電極間で短絡が生じることをさらに抑制することができる。
【００５０】
図１１は、実施の形態１の燃料電池の変形例を示す断面図である。変形例に係る燃料電池１０では、電解質膜２２が膜電極接合体２０ごと、言い換えると各単セルごとに分離されており、各電解質膜２２の周囲に絶縁性の基材８０が設けられている。言い換えると、基材８０は、各電解質膜２２を保持するための枠材として用いられている。基材８０としては、フェノール樹脂、ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素樹脂、フッ素樹脂等の一般的なプラスティック樹脂を用いることができる。
【００５１】
実施の形態１では、カソード側絶縁層４０およびアノード側絶縁層４２は電解質膜２２の上に設けられているが、本変形例では、カソード側絶縁層４０はインターコネクタ３０とカソード触媒層２４の間に位置する基材８０の上に設けられている。また、アノード側絶縁層４２はインターコネクタ３０とアノード触媒層２６の間に位置する基材８０の上に設けられている。
【００５２】
変形例に係る燃料電池１０においても、実施の形態１と同様に、隣接するカソード触媒層２４の間（本実施の形態では、一方の単セルのカソード触媒層２４と、他方の単セルのカソード触媒層２４に接続されたインターコネクタ３０の間）に水がまたがって滞留することが抑制される。この結果、隣接するカソード触媒層２４で短絡が生じることが抑制され、ひいては燃料電池の動作安定性を向上させることができる。
【００５３】
同様に、隣接するアノード触媒層２６の間（本実施の形態では、一方の単セルのアノード触媒層２６と、他方の単セルのアノード触媒層２６に接続されたインターコネクタ３０の間）に水がまたがって滞留することが抑制される。この結果、隣接するアノード触媒層２６で短絡が生じることが抑制され、ひいては燃料電池の動作安定性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  燃料電池、２０  膜電極接合体、２２  電解質膜、２４  カソード触媒層、２６  アノード触媒層、３０  インターコネクタ、４０  カソード側絶縁層、４２  アノード側絶縁層、５０  カソード用ハウジング、５２  アノード用ハウジング、６０  空気室、６２  燃料ガス室、８０  基材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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