(57)【要約】【課題】組み立て性や取り替え性に優れたシーリング構造を有する燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の燃料電池スタック２０は、アノード電極と、カソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に介在する電解質膜とを積層した膜電極接合体２４と、アノード電極へ供給される燃料およびカソード電極へ供給される酸化剤を含むガスが膜電極接合体２４の積層方向とは異なる方向へ漏れるのを防ぐシーリング構造と、を備え、シーリング構造のアノード電極側での押圧力を、カソード電極側での押圧力より大きく設定した構成を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極と、カソード電極と、前記アノード電極と前記カソード電極との間に介在する電解質膜とを積層した膜電極接合体と、
前記アノード電極へ供給される燃料および前記カソード電極へ供給される酸化剤を含むガスが前記膜電極接合体の積層方向とは異なる方向へ漏れるのを防ぐシーリング構造と、を備え、
前記シーリング構造の前記アノード電極側での押圧力を、前記カソード電極側での押圧力より大きく設定したことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
前記膜電極接合体を、前記膜電極接合体の積層方向両側から挟むアノード側エンドプレートと、カソード側エンドプレートと、
前記アノード側エンドプレートと前記カソード側エンドプレートの間に設けられたシーリング部材と、をさらに備え、
前記電解質膜は、前記アノード電極および前記カソード電極から露出するはみ出し部を有し、
前記シーリング部材は、少なくとも前記アノード電極および前記カソード電極を内在させる環状の基板と前記基板上に形成された環状の弾性体とを備え、
前記弾性体は、前記はみ出し部を前記アノード側エンドプレートへ押し付けるとともに、前記基板を前記カソード側エンドプレートに押し付けるように圧縮され、
前記電解質膜の前記はみ出し部と前記シーリング部材とが前記シーリング構造を構成していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記カソード側エンドプレートの前記カソード電極に対向する面には、前記ガスを流通させるための溝形状のガス流路が前記カソード側エンドプレートの側面に到達して設けられ、
前記基板は、前記ガス流路を跨ぐ部分において前記弾性体を圧縮するのに充分な強度を有することを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記弾性体の前記はみ出し部と接する面積が、前記弾性体の前記基板と密着する面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記膜電極接合体を２枚備え、
前記膜電極接合体同士の間に設けられたセパレータと、
２枚の前記膜電極接合体を、前記膜電極接合体の積層方向の両側から挟むアノード側エンドプレートおよびカソード側エンドプレートと、
前記アノード側エンドプレートと前記セパレータの間に設けられた第１シーリング部材と、
前記セパレータと前記カソード側エンドプレートの間に設けられた第２シーリング部材と、をさらに備え、
前記電解質膜は前記アノード電極および前記カソード電極から露出するはみ出し部を有し、
前記第１シーリング部材は、環状の第１基板と前記第１基板上に形成された環状の第１弾性体とを備え、前記第１弾性体は、前記はみ出し部を前記アノード側エンドプレートへ押し付けるとともに、前記第１基板を前記セパレータに押し付けるように圧縮し、
前記第２シーリング部材は、環状の第２基板と前記第２基板上に形成された環状の第２弾性体とを備え、前記第２弾性体は、前記はみ出し部を前記セパレータへ押し付けるとともに、前記第２基板を前記カソード側エンドプレートに押し付けるように圧縮し、
前記電解質膜の前記はみ出し部と前記第１シーリング部材、第２シーリング部材とが前記シーリング構造を構成していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記カソード側エンドプレートと前記セパレータの前記カソード電極と対向する面にはそれぞれ、前記ガスを流通させるための溝形状のガス流路が前記カソード側エンドプレートおよび前記セパレータの側面に到達して設けられ、
前記第１基板と第２基板は、前記ガス流路を跨ぐ部分において前記第１弾性体と第２弾性体を圧縮するのに充分な強度を有することを特徴とする請求項５に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記第１弾性体および前記第２弾性体の前記電解質膜の前記はみ出し部と接する面積が、前記第１基板および前記第２基板と密着する前記第１弾性体および前記第２基板の面積より小さいことを特徴とする請求項５に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記膜電極接合体を３枚以上備え、
前記セパレータのうち、アノード側に配置されたセパレータとカソード側に配置されたセパレータの間に設けられた第３シーリング部材をさらに備え、
前記第３シーリング部材は、環状の第３基板と前記第３基板上に形成された環状の第３弾性体とを備え、前記第３弾性体は前記はみ出し部を前記アノード側に配置されたセパレータへ押し付けるとともに、前記第３基板を前記カソード側に配置されたセパレータに押し付けるように圧縮され、
前記電解質膜の前記はみ出し部と前記第１シーリング部材、第２シーリング部材と第３シーリング部材とで前記シーリング構造を構成していることを特徴とする請求項５に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記カソード側エンドプレートおよび前記セパレータの前記カソード電極と対向する面に、前記ガスを流通させるための溝形状のガス流路が前記カソード側エンドプレートおよび前記セパレータの側面に到達して設けられ、
前記第１基板、第２基板および第３基板は、前記ガス流路を跨ぐ部分において前記第１弾性体、第２弾性体および第３弾性体を圧縮するのに充分な強度を有することを特徴とする請求項８に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記第１弾性体、前記第２弾性体および前記第３弾性体の前記電解質膜の前記はみ出し部と接する面積が、前記第１基板、前記第２基板および前記第３基板と密着する前記第１弾性体、前記第２弾性体および前記第３弾性体の面積より小さいことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池スタック。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の燃料電池スタックと、
前記アノード電極に燃料を供給する燃料供給部と、
前記カソード電極に酸化剤を供給する酸化剤供給部と、
を備えたことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池に関し、特に燃料電池スタックのシーリング構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のポータブル化、コードレス化が急速に進んでおり、これらの駆動用電源として、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望も高まっている。また、小型民生用途のみならず、電力貯蔵用や電気自動車用などの長期に渡る耐久性や安全性が要求される大型の二次電池に対する技術開発も加速してきている。さらに、充電の必要な二次電池よりも燃料供給によって長時間連続使用が可能な燃料電池が注目されている。
【０００３】
燃料電池は、少なくとも、セルスタックを含む燃料電池スタックと、セルスタックに燃料を供給する燃料供給部と、酸化剤を供給する酸化剤供給部とを有する。そして、セルスタックは、一般に、アノード電極とカソード電極とこれらの電極の間に介在する電解質膜とからなる膜電極接合体とセパレータとを積層し、積層方向の両端にエンドプレートを配して構成されている。そのため、セルスタックには、アノード電極とカソード電極と電解質膜とを互いに緊密に積層することが必要となる。これは、電気化学反応を均等に行わせるためだけでなく、エンドプレートやセパレータに設けた燃料と酸化剤である酸素（空気）を流通させる溝により、エンドプレートやセパレータとアノード電極、カソード電極との間から燃料や酸素が漏れないように緊密に積層する必要があるためである。
【０００４】
それを実現するために、一方のセパレータに保持された凸リップと他方のセパレータに保持された凸リップとを組み合わせて電解質膜の両側からシールする構造のガスケットが開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、特許文献１のシール構造では、燃料または酸化剤のガス流路では、対向する一方の凸リップを設けられないため、一方の凸リップだけではシール面圧の不足によりガス漏れなどを発生する可能性がある。
【０００５】
上記課題を回避するために、一方のセパレータに保持された平リップと他方のセパレータに保持された凸リップとの組み合わせができないガス流路などが形成されている領域において、膜電極接合体のガス拡散層の周辺部に舌片状の張り出し部を設けて、凸リップまたは平リップと張り出し部を組み合わせて、電解質膜の両側からシールする構造の例が開示されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、特許文献２においても、他方のセパレータには平リップしか設けられていないため、平リップと張り出し部との組み合わせによりシールする領域が生じる。その結果、平リップでは接触面積が広くなるため、高いシール面圧が得られず、確実なシール性能を実現できない場合がある。
【０００６】
そこで、それを解決するために、特許文献２のシール構造に、さらに平リップと張り出し部が組み合わせされる領域に第２シールを設け、必ず平リップと凸リップまたは凸リップと張り出し部との組み合わせでシールする構造の燃料電池用のガスケットが開示されている（例えば、特許文献３参照）。これにより、シール面圧を向上させ、高いシール性を確保できるとしている。
【特許文献１】特開２００１−１８５１７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０３７２３号公報
【特許文献３】特開２００８−９７８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３に示す燃料電池スタックのシール構造では、セパレータに凸リップまたは平リップが一体成形され、膜電極接合体の電解質膜の両側からシールするため、高い成形精度と位置合わせ精度が必要となる。同様に、マニホールドを介して燃料や酸化剤を各セルに供給するため、膜電極接合体の周囲だけでなくマニホールドの周囲をシールしなければならない。それにより、凸リップまたは平リップに高い平面精度および、反りなどによるシール性の低下を防止するために均一な加圧が要求される。その結果、生産性や組み立て効率が低下する。
【０００８】
また、一体成形されたセパレータに不具合がある場合、セパレータ自体を交換しなければならず、低コスト化が困難である。また、二重のシール構造であるため、シールのために大きな面積が必要となる。その結果、発電部の面積が制限され、発電部の面積を大きくすると、燃料電池スタックの小型化が困難となる。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、組み立て性や取り替え性に優れたシーリング構造を有する燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池スタックは、アノード電極と、カソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に介在する電解質膜とを積層した膜電極接合体と、アノード電極へ供給される燃料およびカソード電極へ供給される酸化剤を含むガスが膜電極接合体の積層方向とは異なる方向へ漏れるのを防ぐシーリング構造と、を備え、シーリング構造のアノード電極側での押圧力を、カソード電極側での押圧力より大きく設定した構成を有する。そして、シーリング構造として、少なくともアノード電極およびカソード電極を内在させる環状の基板と基板上に形成された環状の弾性体とからなるシーリング部材で構成される。
【００１１】
これにより、アノード電極側からの燃料の漏れを、シーリング構造の高い押圧力で確実にシールできる。また、弾性体の変形に伴う位置ずれを基板で防止するとともに、高い加工精度が可能で形状安定性の高い基板により、組み立てや取り替えが容易な燃料電池スタックを実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い位置決め精度でシール性に優れ、生産効率の高い燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池を簡単な構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の発明は、アノード電極と、カソード電極と、アノード電極とカソード電極との間に介在する電解質膜とを積層した膜電極接合体と、アノード電極へ供給される燃料およびカソード電極へ供給される酸化剤を含むガスが膜電極接合体の積層方向とは異なる方向へ漏れるのを防ぐシーリング構造と、を備え、シーリング構造のアノード電極側での押圧力を、カソード電極側での押圧力より大きく設定した構成を有する。
【００１４】
この構成により、アノード電極側からの燃料の漏れを、シーリング構造の高い押圧力で確実にシールできる。
【００１５】
本発明の第２の発明は、第１の発明において、膜電極接合体を、膜電極接合体の積層方向両側から挟むアノード側エンドプレートと、カソード側エンドプレートと、アノード側エンドプレートとカソード側エンドプレートの間に設けられたシーリング部材と、をさらに備え、電解質膜は、アノード電極およびカソード電極から露出するはみ出し部を有し、シーリング部材は、少なくともアノード電極およびカソード電極を内在させる環状の基板と基板上に形成された環状の弾性体とを備え、弾性体は、はみ出し部をアノード側エンドプレートへ押し付けるとともに、基板をカソード側エンドプレートに押し付けるように圧縮され、電解質膜のはみ出し部とシーリング部材とがシーリング構造を構成する。
【００１６】
これにより、押圧力による弾性体の変形に伴う位置ずれを基板で防止するとともに、高い加工精度が可能で形状安定性の高い基板により、組み立てや取り替えが容易な燃料電池スタックを実現できる。
【００１７】
本発明の第３の発明は、第２の発明において、カソード側エンドプレートのカソード電極に対向する面には、ガスを流通させるための溝形状のガス流路がカソード側エンドプレートの側面に到達して設けられ、基板は、ガス流路を跨ぐ部分において弾性体を圧縮するのに充分な強度を有する。
【００１８】
これにより、カソード電極の側面近傍に形成される供給および排出されるガス流路と基板で構成されるガスの注入口および排出口の断面積を均一に確保できる。また、ガス流路を跨ぐ基板の強度により、弾性体と電解質膜との押圧力の低下を防止し、確実なシーリング構造を実現できる。
【００１９】
本発明の第４の発明は、第２の発明において、弾性体のはみ出し部と接する面積が、弾性体の基板と密着する面積より小さい。これにより、電解質膜への押圧力を高め、アノード電極と電解質膜との密着力を向上させて燃料の漏れを確実にシールできる。
【００２０】
本発明の第５の発明は、第１の発明において、膜電極接合体を２枚備え、膜電極接合体同士の間に設けられたセパレータと、２枚の膜電極接合体を、膜電極接合体の積層方向の両側から挟むアノード側エンドプレートおよびカソード側エンドプレートと、アノード側エンドプレートとセパレータの間に設けられた第１シーリング部材と、セパレータとカソード側エンドプレートの間に設けられた第２シーリング部材と、をさらに備え、電解質膜はアノード電極およびカソード電極から露出するはみ出し部を有し、第１シーリング部材は、環状の第１基板と第１基板上に形成された環状の第１弾性体とを備え、第１弾性体は、はみ出し部をアノード側エンドプレートへ押し付けるとともに、第１基板をセパレータに押し付けるように圧縮し、第２シーリング部材は、環状の第２基板と第２基板上に形成された環状の第２弾性体とを備え、第２弾性体は、はみ出し部をセパレータへ押し付けるとともに、第２基板をカソード側エンドプレートに押し付けるように圧縮し、電解質膜のはみ出し部と第１シーリング部材、第２シーリング部材とがシーリング構造を構成する。
【００２１】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して２段に積層した燃料電池スタックにおいて、押圧力による各弾性体の変形に伴う位置ずれを各基板で防止するとともに、高い加工精度が可能で形状安定性の高い各基板により、組み立てや取り替えが容易な燃料電池スタックを実現できる。
【００２２】
本発明の第６の発明は、第５の発明において、カソード側エンドプレートとセパレータのカソード電極と対向する面にはそれぞれ、ガスを流通させるための溝形状のガス流路がカソード側エンドプレートおよびセパレータの側面に到達して設けられ、第１基板と第２基板は、ガス流路を跨ぐ部分において第１弾性体と第２弾性体を圧縮するのに充分な強度を有する。
【００２３】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して２段に積層した燃料電池スタックにおいて、カソード電極の側面近傍に形成される供給および排出されるガス流路と各基板で構成されるガスの注入口および排出口の断面積を均一に確保できる。また、ガス流路を跨ぐ各基板の強度により、各弾性体と電解質膜との押圧力の低下を防止し、確実なシーリング構造を実現できる。
【００２４】
本発明の第７の発明は、第５の発明において、第１弾性体および第２弾性体の電解質膜のはみ出し部と接する面積が、第１基板および第２基板と密着する第１弾性体および第２基板の面積より小さい。
【００２５】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して２段に積層した燃料電池スタックにおいて、電解質膜への押圧力を高め、アノード電極と電解質膜との密着力を向上させて燃料の漏れを確実にシールできる。
【００２６】
本発明の第８の発明は、第５の発明において、膜電極接合体を３枚以上備え、セパレータのうち、アノード側に配置されたセパレータとカソード側に配置されたセパレータの間に設けられた第３シーリング部材をさらに備え、第３シーリング部材は、環状の第３基板と第３基板上に形成された環状の第３弾性体とを備え、第３弾性体ははみ出し部をアノード側に配置されたセパレータへ押し付けるとともに、第３基板をカソード側に配置されたセパレータに押し付けるように圧縮され、電解質膜のはみ出し部と第１シーリング部材、第２シーリング部材と第３シーリング部材とでシーリング構造を構成する。
【００２７】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して、少なくとも３段に積層した燃料電池スタックにおいて、押圧力による各弾性体の変形に伴う位置ずれを各基板で防止するとともに、高い加工精度が可能で形状安定性の高い各基板により、組み立てや取り替えが容易な燃料電池スタックを実現できる。
【００２８】
本発明の第９の発明は、第８の発明において、カソード側エンドプレートおよびセパレータのカソード電極と対向する面に、ガスを流通させるための溝形状のガス流路がカソード側エンドプレートおよびセパレータの側面に到達して設けられ、第１基板、第２基板および第３基板は、ガス流路を跨ぐ部分において第１弾性体、第２弾性体および第３弾性体を圧縮するのに充分な強度を有する。
【００２９】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して、少なくとも３段に積層した燃料電池スタックにおいて、カソード電極の側面近傍に形成される供給および排出されるガス流路と各基板で構成されるガスの注入口および排出口の断面積を均一に確保できる。また、ガス流路を跨ぐ各基板の強度により、各弾性体と電解質膜との押圧力の低下を防止し、確実なシーリング構造を実現できる。
【００３０】
本発明の第１０の発明は、第８の発明において、第１弾性体、第２弾性体および第３弾性体の電解質膜のはみ出し部と接する面積が、第１基板、第２基板および第３基板と密着する第１弾性体、第２弾性体および第３弾性体の面積より小さい。
【００３１】
これにより、膜電極接合体をセパレータを介して、少なくとも３段に積層した燃料電池スタックにおいて、電解質膜への押圧力を高め、アノード電極と電解質膜との密着力を向上させて燃料の漏れを確実にシールできる。
【００３２】
本発明の第１１の発明は、第１から第１０の発明による燃料電池スタックと、アノード電極に燃料を供給する燃料供給部と、カソード電極に酸化剤を供給する酸化剤供給部とを有する燃料電池である。
【００３３】
この構成により、耐漏液性に優れ、さらに組み立てや取り替えが容易な、信頼性の高い燃料電池を実現できる。
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ）を例に、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における燃料電池の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態１における燃料電池の発電動作を説明する断面模式図である。
【００３６】
以下に、図１および図２を用いて、燃料電池の概略と動作について説明する。
【００３７】
図１に示すように、燃料電池は、少なくとも、燃料電池スタック１、燃料タンク４、燃料ポンプ５、空気ポンプ６、制御部７、蓄電部８とＤＣ／ＤＣコンバータ９とを有する。また、燃料電池スタック１は、発電部を有し、発電された電力は、正極端子２と負極端子３から出力される。そして、出力された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９に入力される。このとき、燃料ポンプ５は燃料タンク４の中の燃料を燃料電池スタック１のアノード電極１１に供給し、空気ポンプ６は酸化剤である空気などのガスを燃料電池スタック１のカソード電極１２に供給する。また、制御部７は燃料ポンプ５と空気ポンプ６の駆動を制御するとともに、ＤＣ／ＤＣコンバータ９を制御して外部機器（図示せず）への出力と蓄電部８への充放電を制御する。燃料タンク４と燃料ポンプ５と制御部７は、燃料電池スタック１内のアノード電極１１に燃料を供給する燃料供給部を構成している。一方、空気ポンプ６と制御部７は、燃料電池スタック１内のカソード電極１２に酸化剤などのガスを供給する酸化剤供給部を構成している。
【００３８】
以下に、燃料電池スタック１の構造および動作について簡単に説明する。
【００３９】
図２に示すように、燃料電池スタック１は、起電部である膜電極接合体（ＭＥＡ）１４と、ＭＥＡ１４を挟むように配置された、アノード側エンドプレート１５とカソード側エンドプレート１６を有する。なお、燃料電池スタックが、ＭＥＡ１４を複数枚積層して構成される場合、ＭＥＡ１４間にセパレータを設け、セパレータを介して積層される。そして、アノード側エンドプレート１５とカソード側エンドプレート１６は、ＭＥＡ１４の積層方向両端を挟んでいる。
【００４０】
また、ＭＥＡ１４は、アノード電極１１、カソード電極１２、アノード電極１１とカソード電極１２との間に介在する電解質膜１３とが積層して構成されている。そして、アノード電極１１はアノード側エンドプレート１５の側から順に、拡散層１１Ａ、微多孔層（ＭＰＬ）１１Ｂ、触媒層１１Ｃを積層して構成されている。同様に、カソード電極１２は、カソード側エンドプレート１６の側から順に、拡散層１２Ａ、微多孔層（ＭＰＬ）１２Ｂ、触媒層１２Ｃを積層して構成されている。さらに、正極端子２はカソード電極１２に、負極端子３はアノード電極１１に、それぞれ電気的に接続されている。
【００４１】
ここで、拡散層１１Ａ、１２Ａは、例えばカーボンペーパー、カーボンフェルト、カーボンクロスなどからなる。ＭＰＬ１１Ｂ、１２Ｂは、例えばポリテトラフルオロエチレンまたは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とカーボンとから構成されている。そして、触媒層１１Ｃ、１２Ｃは、白金やルテニウムなど、各電極反応に適した触媒を炭素表面に高分散させ、この触媒体をバインダーにより結着させることで形成されている。また、電解質膜１３は、水素イオンを透過するイオン交換膜、例えばパーフルオロスルホン酸・テトラフルオロエチレン共重合体で構成されている。アノード側エンドプレート１５、カソード側エンドプレート１６とセパレータは、例えばカーボン材やステンレス鋼で構成され、アノード電極１１には燃料を流通させる燃料流路１５Ａ、カソード電極１２には酸化剤などのガスを流通するガス流路１６Ａが、例えば溝形状で設けられている。
【００４２】
上記のように構成された燃料電池スタック１は、図１と図２に示すように、アノード電極１１に燃料であるメタノールを含む水溶液が燃料ポンプ５によって供給され、カソード電極１２に空気ポンプ６によって加圧された酸化剤である空気などのガスが供給される。そして、アノード電極１１に供給されたメタノール水溶液とこれに由来するメタノールと水蒸気は拡散層１１ＡにてＭＰＬ１１Ｂの全面に拡散し、さらにＭＰＬ１１Ｂを通過して触媒層１１Ｃに達する。同様に、カソード電極１２に供給された空気に含まれる酸素は、拡散層１２ＡでＭＰＬ１２Ｂの全面に拡散し、ＭＰＬ１２Ｂを通過して触媒層１２Ｃに達する。また、触媒層１１Ｃに達したメタノールは（１）式のように反応し、触媒層１２Ｃに達した酸素は（２）式のように反応する。
【００４３】
【化１】
2010040414.tif 000003
【００４４】
【化２】
2010040414.tif 000004
【００４５】
その結果、電力が発生するとともに、アノード電極１１側には二酸化炭素が、カソード電極１２側には水が、それぞれ反応生成物として生成する。そして、二酸化炭素は燃料電池外へと排気されるとともに、カソード電極１２で反応しない窒素などの気体や未反応の酸素も、同様に燃料電池外へと排気される。このとき、アノード電極１１側ではメタノール水溶液中のメタノールが全て反応するわけではないので、一般的に、図１に示すように排出されたメタノール水溶液を燃料ポンプ５へ戻す。また、アノード電極１１の反応では水が消費されるため、図１に示すようにカソード電極１２で生成した水をアノード電極１１側へ戻してもよい。
【００４６】
以下に、本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの構造、特に本発明のポイントとなるシーリング構造について、図３から図８を用いて詳細に説明する。
【００４７】
図３（ａ）は本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの分解斜視図で、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。このとき、図３（ｂ）においては、図３（ａ）に各構成要素を一体化した燃料電池スタックの断面図で示している。
【００４８】
また、図４から図８は、本発明の実施の形態１における燃料電池スタックを構成する構成要素を説明する図である。
【００４９】
そして、図４（ａ）は膜電極接合体の平面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図５（ａ）はシーリング部材の平面図で、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図６（ａ）はアノード側エンドプレートの平面図で、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図７（ａ）はカソード側エンドプレートの平面図で、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図７（ｄ）は図７（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図８（ａ）はカソード側エンドプレートとシーリング部材を載置した状態を説明する平面図で、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図８（ｄ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００５０】
図３に示すように、本実施の形態の燃料電池スタック２０は、アノード側エンドプレート４０、膜電極接合体２４、シーリング構造を実現するシーリング部材３０とカソード側エンドプレート５０とが積層され、図示しない締結部材を介して一体化して構成されている。
【００５１】
ここで、膜電極接合体２４は、図４に示すように、電解質膜２４Ｂがアノード電極２４Ａとカソード電極２４Ｃとに挟まれて構成されるとともに、アノード電極２４Ａとカソード電極２４Ｃの外周から露出したはみ出し部２５を有している。また、シーリング部材３０は、図５に示すように、少なくともアノード電極またはカソード電極の外周よりも大きい開口部３２を設けた環状の基板３４と、基板３４の一方の面に形成され、少なくとも膜電極接合体の電解質膜のはみ出し部と当接する弾性体３６とから構成されている。このとき、基板として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）やポリイミドなどを用いることができる。そして、基板の機械的な強度として、燃料電池スタックの積層時の押圧力よりも十分大きいことが重要である。そのため、例えば押圧力が０．２ＭＰａの場合、１ＧＰａ以上のヤング率を有する材料が、特に好ましい。そのため、２７ＧＰａ程度のヤング率を有するガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）などであれば十分である。また、弾性体として、例えば１ＭＰａから５ＭＰａのヤング率を有する、例えばゴム系樹脂などが用いられる。この場合、膜電極接合体の電解質膜のヤング率と同程度かそれ以上のヤング率を有する材料が、特に好ましい。具体的には、フッ素ゴム、エチレン・プロロピレン系ゴム、水素化ニトリルゴムなどの高飽和型ゴム、水素化スチレンブタジエン共重合体、水素化スチレンイソプレン共重合体などの高飽和型熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。
【００５２】
そして、アノード側エンドプレート４０は、図６に示すように、少なくとも膜電極接合体のアノード電極面と対向する面に、メタノールなどの燃料が流通する燃料流路４２が、例えばつづら折り状の溝形状で設けられている。このとき、図６（ｂ）および図６（ｄ）に示すように、燃料流路４２の燃料の注入口４４または排出口４６として、アノード側エンドプレート４０の、例えば２方向の側面に燃料流路４２に到達する貫通孔が設けられる。
【００５３】
また、カソード側エンドプレート５０は、図７に示すように、少なくとも膜電極接合体のカソード電極面と対向する面に、酸化剤となる空気などのガスが流通するガス流路５２が、例えばつづら折り状の溝形状で、かつ燃料流路と直交するように設けられている。このとき、図７（ｂ）および図７（ｄ）に示すように、ガス流路５２の酸化剤の注入口５４または排出口５６が、カソード側エンドプレート５０の、例えば２方向の側面まで溝形状のまま到達するように設けられる。これは、アノード側エンドプレートの燃料の注入口のように、貫通孔を介して空気などを注入する場合に生じる圧力損失を低減するために、側面まで溝形状のままガス流路を形成することが好ましいことによるものである。
【００５４】
上記で説明した各構成要素を、図３に示すように積層することにより、シーリング部材３０の弾性体３６が、膜電極接合体２４の電解質膜２４Ｂのはみ出し部２５を介してアノード側エンドプレート４０と当接され、シーリング部材３０の基板３４がカソード側エンドプレート５０と当接して燃料電池スタック２０が形成される。このとき、シーリング部材３０として、凸状の弾性体３６が基板３４に形成されているので、電解質膜２４Ｂと当接する面積は、基板３４と当接する面積より小さいため、大きな押圧力で電解質膜２４Ｂを圧縮し、高いシール面圧で気密封止できる。
【００５５】
これにより、アノード電極に供給されるメタノールなどの燃料や反応後に生じる未反応メタノールや二酸化炭素などのアノード側エンドプレート４０と電解質膜２４Ｂの接続面を介する漏液を確実に防止できる。
【００５６】
一方、カソード側エンドプレート５０に形成されたガス流路５２の注入口５４または排出口５６近傍（図８（ａ）中に円で示す領域）の溝形状の上面は、図８（ｂ）または図８（ｄ）に示すように、シーリング部材３０の基板３４で跨いでシールされる。このとき、基板３４の機械的な強度は、燃料電池スタックの積層時の押圧力よりも十分に大きいため、押圧力によるガス流路上の基板３４の溝内への変形が抑制される。その結果、溝上でもシーリング部材の弾性体を介して電解質膜を圧縮する押圧力が低下しないため、シール性能の低下を防止できる。
【００５７】
また、シーリング部材の基板の片側に設けた弾性体で電解質膜を押圧するため、図３（ｂ）に示すように、電解質膜が、例えばＳ字状に変形してシーリング構造が実現され、それにより空間が形成される。そして、この空間に、例えばメタノールなどの燃料が保存されるため、燃料電池が使用されない期間に乾燥などによる燃料の減少を抑制して、発電時の立ち上がり時間の短縮や、長期間の保存を可能にできる。一方、基板を介してカソード側エンドプレートと密着してシールする場合、燃料電池の発電初期においては、注入される空気などのガスが、基板とカソード側エンドプレートを介して漏れる可能性がある。しかし、漏れるものが空気であるため、安全性に問題を生じることがない。さらに、発電の進行とともに、発生する水蒸気の結露や水分が、基板とカソード側エンドプレートとの界面に侵入することで、水分を介してシーリング構造を実現できるため、発電中の漏れを効率的に防止できる。
【００５８】
本実施の形態によれば、基板の片側に形成した弾性体で構成されたシーリング部材を介して、電解質膜の片側を圧縮して押圧する簡単な構成で、確実なシーリング構造を実現できる。そのため、各構成要素の位置決めなどを簡略した、組み立て性に優れた燃料電池スタックを実現できる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、シーリング部材を形状安定性の高い基板で構成するため、カソード側エンドプレートなどと一体化して形成する必要がない。その結果、各構成要素を載置しながら積層して燃料電池スタックを形成できるため、組み立て後に、構成要素に不具合が生じても、簡単に取り替えることができ、高い生産性や低コストで燃料電池スタックを作製できる。
【００６０】
なお、本実施の形態では、シーリング部材とアノード側エンドプレートおよびカソード側エンドプレートが、平面で接触する例で説明したが、これに限られない。例えば、アノード側エンドプレートにシーリング部材の弾性体と対向する位置に、半円状の凹部を形成してもよく、カソード側エンドプレートに、シーリング部材の基板と嵌合する凹部を設けてもよい。これにより、さらにシーリング性能や位置決め精度が向上する。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、ガス流路と燃料流路が互いに直交する配置を例に説明したが、これに限られない。例えば、同一方向で形成しても、所定の角度で対向するように形成してもよい。これにより、設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
また、本実施の形態によれば、シールド部材の基板の幅を一定にした例で説明したが、これに限られない。例えば、ガス流路の溝を跨ぐ位置の基板の面積を大きくしてもよい。これにより、溝の位置での基板の機械的な強度をさらに高め、弾性体の押圧力による変形をさらに抑制し、シーリング性能を向上できる。
【００６３】
また、本実施の形態によれば、ガス流路や燃料流路の断面形状を、四角形状で図示して説明したが、これに限られない。例えば、断面形状が半円状、三角や台形などの多角形状でもよい。
【００６４】
また、本実施の形態によれば、ガス流路や燃料流路の注入口や排出口を対向する側面や隣接する側面に設けた例で説明したが、これに限られない。例えば、１つの側面に注入口や排出口を設けてもよく、燃料ポンプや空気ポンプなどの配置や燃料電池の設計により任意に配置することができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、ガス流路を２本配置した図面で説明したが、これに限られず、必要な空気量や燃料電池スタックの構成により任意にガス流路を設けることができる。
【００６６】
（実施の形態２）
以下に、本発明の実施の形態２における燃料電池スタックについて、図９を用いて説明する。
【００６７】
図９は、本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの構造を説明する断面図である。図１０（ａ）は、本発明の実施の形態２における燃料電池スタックのセパレータの構造を説明する透視平面図で、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。そして、実施の形態２の燃料電池スタック６０は、２枚の膜電極接合体を、燃料流路とガス流路を有するセパレータ８０を介して積層する点で、実施の形態１の燃料電池スタック２０と異なる。
【００６８】
すなわち、図９に示すように、本実施の形態の燃料電池スタック６０は、アノード側エンドプレート４０、２枚の第１膜電極接合体６４と第２膜電極接合体６５、それらの間に設けたセパレータ８０、シーリング構造を実現する第１シーリング部材７０と第２シーリング部材７５およびカソード側エンドプレート５０とが積層され、図示しない締結部材を介して一体化して構成されている。
【００６９】
ここで、第１膜電極接合体６４と第２膜電極接合体６５は、図４に示した実施の形態１の膜電極接合体２４と同様に、第１電解質膜６４Ｂおよび第２電解質膜６５Ｂが、第１アノード電極６４Ａおよび第２アノード電極６５Ａと第１カソード電極６４Ｃおよび第２カソード電極６５Ｃとに挟まれて構成される。そして、第１電解質膜６４Ｂおよび第２電解質膜６５Ｂは、第１アノード電極６４Ａおよび第２アノード電極６５Ａと第１カソード電極６４Ｃおよび第２カソード電極６５Ｃの外周から露出した第１はみ出し部６４Ｄと第２はみ出し部６５Ｄを有している。
【００７０】
また、第１シーリング部材７０は、図５に示した実施の形態１のシーリング部材３０と同様に、少なくとも第１アノード電極または第１カソード電極の外周よりも大きい開口部を設けた環状の第１基板７２と、第１基板７２の一方の面に形成され、少なくとも第１膜電極接合体の第１電解質膜の第１はみ出し部と当接する第１弾性体７４とから構成されている。同様に、第２シーリング部材７５は、少なくとも第２アノード電極または第２カソード電極の外周よりも大きい開口部を設けた環状の第２基板７６と、第２基板７６の一方の面に形成され、少なくとも第２膜電極接合体の第２電解質膜の第２はみ出し部と当接する第２弾性体７８とから構成されている。
【００７１】
そして、アノード側エンドプレート４０は、図６に示した実施の形態１と同様に、少なくとも第１膜電極接合体の第１アノード電極面と対向する面に、メタノールなどの燃料が流通する燃料流路４２が、例えばつづら折り状の溝形状で設けられている。このとき、図６（ｂ）および図６（ｄ）に示すように、燃料流路４２の燃料の注入口または排出口が、アノード側エンドプレート４０の、例えば２方向の側面に燃料流路４２に到達する貫通孔（図示せず）が設けられる。
【００７２】
また、カソード側エンドプレート５０は、図７に示した実施の形態１と同様に、少なくとも第２膜電極接合体の第２カソード電極面と対向する面に、酸化剤となる空気などガスが流通するガス流路５２が、例えばつづら折り状の溝形状で、かつ燃料流路と直交するように設けられている。このとき、図７（ｂ）および図７（ｄ）に示すように、ガス流路５２の酸化剤の注入口５４または排出口５６が、カソード側エンドプレート５０の、例えば２方向の側面まで溝形状のまま到達するように設けられる。
【００７３】
そして、第１膜電極接合体６４の第１カソード電極６４Ｃと第２膜電極接合体６５の第２アノード電極６５Ａ間に設けられるセパレータ８０は、図１０に示すように、一方の面に溝形状のガス流路８２を有し、他方の面に溝形状の燃料流路８５を有している。このとき、図１０（ａ）、図１０（ｂ）および図１０（ｄ）に示すように、ガス流路８２の酸化剤の注入口８３または排出口８４が、セパレータ８０の一方の面で、例えば２方向の側面まで溝形状のまま到達するように設けられる。同様に、燃料流路８５の燃料の注入口８６または排出口８７として、セパレータ８０の他方の面で、例えば２方向の側面に燃料流路８５に到達する貫通孔が設けられる。なお、セパレータは、例えばカーボン材やステンレス鋼で構成される。
【００７４】
上記の各構成要素を積層することにより、図９に示すように、第１シーリング部材７０の第１弾性体７４が、第１膜電極接合体６４の第１電解質膜６４Ｂの第１はみ出し部６４Ｄを介してアノード側エンドプレート４０と当接され、第１シーリング部材７０の第１基板７２がセパレータ８０のガス流路８２形成面と当接される。同様に、第２シーリング部材７５の第２弾性体７８が、第２膜電極接合体６５の第２電解質膜６５Ｂの第２はみ出し部６５Ｄを介してセパレータ８０の燃料流路８５の形成面と当接され、第２シーリング部材７５の第２基板７６がカソード側エンドプレート５０のガス流路５２形成面と当接される。
【００７５】
以上により、燃料電池スタック６０が形成される。このとき、第１シーリング部材７０および第２シーリング部材７５として、凸状の第１弾性体７４および第２弾性体７８が第１基板７２および第２基板７６に形成されている。そのため、第１弾性体７４および第２弾性体７８の第１電解質膜６４Ｂおよび第２電解質膜６５Ｂと当接する面積は、第１基板７２および第２基板７６と当接する面積より小さいので、大きな押圧力で第１電解質膜６４Ｂおよび第２電解質膜６５Ｂを圧縮して、高いシール面圧で気密封止できる。
【００７６】
これにより、第１アノード電極および第２アノード電極に供給されるメタノールなどの燃料や反応後に生じる未反応メタノールや二酸化炭素などのアノード側エンドプレート４０と第１電解質膜６４Ｂおよびセパレータと第２電解質膜６５Ｂの接続面を介する漏液を確実に防止できる。
【００７７】
一方、セパレータ８０およびカソード側エンドプレート５０に形成されたガス流路５２、８２の注入口５４、８３または排出口５６、８４近傍の溝形状の上面は、図８を用いて説明したように、第１シーリング部材７０の第１基板７２および第２シーリング部材７５の第２基板７６で跨いでシールされる。このとき、第１基板７２および第２基板７６の機械的な強度は、燃料電池スタックの積層時の押圧力よりも十分に大きいため、押圧力によるガス流路上の第１基板７２および第２基板７６の溝内への変形が抑制される。その結果、溝上でも第１シーリング部材および第２シーリング部材の第１弾性体および第２弾性体を介して第１電解質膜および第２電解質膜を圧縮する押圧力が低下しないため、シール性能の低下を防止できる。
【００７８】
本実施の形態によれば、２枚の膜電極接合体をセパレータを介して積層した燃料電池スタックにおいても、第１シーリング部材および第２シーリング部材を介して、第１電解質膜および第２電解質膜の片側から圧縮して押圧する簡単な構成で、確実なシーリング構造を実現できる。
【００７９】
また、本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、各シーリング部材を形状安定性の高い基板で構成するため、カソード側エンドプレートやセパレータなどと一体化して形成する必要がない。その結果、各構成要素を載置しながら積層して締結することにより燃料電池スタックを形成できるため、組み立て後に、構成要素に不具合が生じても、簡単に取り替えることができ、高い生産性や低コストで燃料電池スタックを作製できる。
【００８０】
（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３における燃料電池スタックについて、図１１を用いて説明する。
【００８１】
図１１は、本発明の実施の形態３における燃料電池スタックの構造を説明する断面図である。そして、実施の形態３の燃料電池スタック９０は、３枚の膜電極接合体を有し、１枚の膜電極接合体を燃料流路とガス流路を有する２枚のセパレータ間に積層する点で、実施の形態２の燃料電池スタック６０と異なる。以下では、実施の形態２の燃料電池スタック６０と異なる構成要素を中心に説明する。
【００８２】
すなわち、図１１に示すように、本実施の形態の燃料電池スタック９０は、実施の形態２の燃料電池スタック６０のセパレータ８０と第２膜電極接合体６５の第２アノード電極６５Ａ間に、第３膜電極接合体９４とシーリング構造を実現する第３シーリング部材１００とセパレータ１１０を挿入して、アノード側エンドプレート４０とカソード側エンドプレート５０を介して積層し、図示しない締結部材を介して一体化して構成されている。
【００８３】
ここで、第３膜電極接合体９４は、図４に示した実施の形態１の膜電極接合体２４と同様に、第３電解質膜９４Ｂが、第３アノード電極９４Ａと第３カソード電極９４Ｃとに挟まれて構成される。そして、第３電解質膜９４Ｂ、第３アノード電極９４Ａと第３カソード電極９４Ｃの外周から露出した第３はみ出し部９４Ｄを有している。
【００８４】
また、第３シーリング部材１００は、図５に示した実施の形態１のシーリング部材３０と同様に、少なくとも第３アノード電極または第３カソード電極の外周よりも大きい開口部を設けた環状の第３基板１０２と、第３基板１０２の一方の面に形成され、少なくとも第３膜電極接合体の第３電解質膜の第３はみ出し部と当接する第３弾性体１０４とから構成されている。
【００８５】
そして、第３膜電極接合体９４の第３カソード電極９４Ｃと第２膜電極接合体６５の第２アノード電極６５Ａ間に設けられるセパレータ１１０は、図１０に示した実施の形態２のセパレータ８０と同様に、一方の面に溝形状のガス流路１１２を有し、他方の面に溝形状の燃料流路１１５を有している。
【００８６】
上記の各構成要素を積層することにより、図１１に示すように、第３シーリング部材１００の第３弾性体１０４が、第３膜電極接合体９４の第３電解質膜９４Ｂの第３はみ出し部９４Ｄを介してセパレータ８０の燃料流路８５の形成面と当接され、第３シーリング部材１００の第３基板１０２がセパレータ１１０のガス流路１１２形成面と当接される。そして、セパレータ１１０の燃料流路１１５の形成面と第２膜電極接合体６５の第２アノード電極６５Ａとを対向して、第２シーリング部材７５の第２弾性体７８が第２電解質膜６５Ｂの第２はみ出し部６５Ｄを介してセパレータ１１０の燃料流路１１５の形成面と当接される。他の構成は実施の形態２と同様であり説明を省略する。
【００８７】
以上により、燃料電池スタック９０が形成される。このとき、第１シーリング部材や第２シーリング部材と同様に、第３シーリング部材１００として、凸状の第３弾性体１０４が第３基板１０２に形成されている。そのため、第３弾性体１０４の第３電解質膜９４Ｂと当接する面積は、第３基板１０２と当接する面積より小さいので、大きな押圧力で第３電解質膜９４Ｂを圧縮して、高いシール面圧で気密封止できる。
【００８８】
これにより、第３アノード電極に供給されるメタノールなどの燃料や反応後に生じる未反応メタノールや二酸化炭素などのセパレータ８０と第３電解質膜９４Ｂの接続面およびセパレータ１１０と第２電解質膜６５Ｂの接続面を介する漏液を確実に防止できる。
【００８９】
一方、セパレータ１１０に形成されたガス流路１１２の注入口または排出口近傍の溝形状の上面は、図８を用いて説明したように、第３シーリング部材１００の第３基板１０２で跨いでシールされる。このとき、第３基板１０２の機械的な強度は、燃料電池スタックの積層時の押圧力よりも十分に大きいため、押圧力によるガス流路上の第３基板１０２の溝内への変形が抑制される。その結果、溝上でも第３シーリング部材の第３弾性体で第３電解質膜を圧縮する押圧力が低下しないため、シール性能の低下を防止できる。
【００９０】
本実施の形態によれば、３枚の膜電極接合体をセパレータを介して積層した燃料電池スタックにおいても、実施の形態２の燃料電池スタックと同様に、各電解質膜の片側から圧縮して押圧する簡単な構成で、確実なシーリング構造を実現できる。
【００９１】
また、本実施の形態によれば、実施の形態２と同様に、各シーリング部材を形状安定性の高い基板で構成するため、カソード側エンドプレートやセパレータなどと一体化して形成する必要がない。その結果、各構成要素を載置しながら積層して締結することにより燃料電池スタックを形成できるため、組み立て後に、構成要素に不具合が生じても、簡単に取り替えることができ、高い生産性や低コストで燃料電池スタックを作製できる。
【００９２】
なお、本実施の形態では、３枚の膜電極接合体を例に説明したが、これに限られない。例えば、複数のセパレータを介して、３枚以上の膜電極接合体を積層した燃料電池スタックを形成してもよい。これにより、外部機器に要求される、電圧、電流や電力に応じて、並列接続や直列接続など、任意の構成を有する燃料電池スタックを実現できる。
【００９３】
以下に、一例として、６枚の膜電極接合体を有する燃料電池スタック１５０を図１２に示す。図１２（ａ）は、本発明の実施の形態３における燃料電池の別の例の構造を示す斜視図で、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００９４】
図１２に示すように、実施の形態３の燃料電池スタックと同様に、燃料電池スタック１５０は、６枚の膜電極接合体とそれらの間に設けられた５枚のセパレータと、それらを上下から挟むアノード側エンドプレートとカソード側エンドプレートとから構成されている。このとき、必要に応じて、燃料電池スタックを均一に加圧保持するために、アノード側バッキングプレート１２０とカソード側バッキングプレート１２２が設けられる。ここで、アノード側バッキングプレート１２０やカソード側バッキングプレート１２２は、例えば絶縁性の樹脂、セラミックやガラス繊維を含む樹脂や絶縁膜をコーティングされた金属板などで構成されている。なお、アノード側バッキングプレートやカソード側バッキングプレートは、上記各実施の形態において、同様に設けてもよいことはいうまでもない。
【００９５】
上記各実施の形態では、ＤＭＦＣを例に説明したがこれに限られず、燃料電池スタックと同様の発電素子を用いる燃料電池であれば本発明の構成の適用が可能である。例えば、水素を燃料とする、いわゆる高分子固体電解質燃料電池やメタノール改質型の燃料電池などにも適用できる。
【００９６】
また、上記各実施の形態では、基本的に燃料やガスの漏れを防止した信頼性に優れる燃料電池スタックを例に説明したが、これに限られない。例えば、図１に示すように、少なくとも上記各実施の形態の燃料電池スタックと、アノード電極に燃料を供給する燃料供給部と、カソード電極に酸化剤を供給する酸化剤供給部とにより燃料電池を構成してもよい。これにより、耐漏液性に優れ、さらに組み立てや取り替えが容易な、信頼性の高い燃料電池を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の燃料電池スタックとそれを用いた燃料電池によれば、高い信頼性と、小型で携帯性が特に要望される電子機器の電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態１における燃料電池の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における燃料電池の発電動作を説明する断面模式図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの分解斜視図（ｂ）図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックの膜電極接合体の平面図（ｂ）図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのシーリング部材の平面図（ｂ）図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのアノード側エンドプレートの平面図（ｂ）図６（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｄ）図６（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図７】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのカソード側エンドプレートの平面図（ｂ）図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｄ）図７（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態１における燃料電池スタックのカソード側エンドプレートとシーリング部材を載置した状態を説明する平面図（ｂ）図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）図８（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｄ）図８（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図９】本発明の実施の形態２における燃料電池スタックの構造を説明する断面図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態２における燃料電池スタックのセパレータの構造を説明する透視平面図（ｂ）図１０（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ｃ）図１０（ａ）のＢ−Ｂ線断面図（ｄ）図１０（ａ）のＣ−Ｃ線断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における燃料電池スタックの構造を説明する断面図
【図１２】（ａ）本発明の実施の形態３における燃料電池の別の例の構造を示す斜視図（ｂ）図１２（ａ）のＡ−Ａ線断面図
【符号の説明】
【００９９】
１，２０，６０，９０，１５０    燃料電池スタック
２    正極端子
３    負極端子
４    燃料タンク
５    燃料ポンプ
６    空気ポンプ
７    制御部
８    蓄電部
９    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１    アノード電極
１１Ａ，１２Ａ    拡散層
１１Ｂ，１２Ｂ    微多孔層（ＭＰＬ）
１１Ｃ，１２Ｃ    触媒層
１２    カソード電極
１３    電解質膜
１４，２４    膜電極接合体（ＭＥＡ）
１５，４０    アノード側エンドプレート
１５Ａ，４２，８５，１１５    燃料流路
１６，５０    カソード側エンドプレート
１６Ａ，５２，８２，１１２    ガス流路
２４Ａ    アノード電極
２４Ｂ    電解質膜
２４Ｃ    カソード電極
２５    はみ出し部
３０    シーリング部材
３２    開口部
３４    基板
３６    弾性体
４４，５４，８３，８６    注入口
４６，５６，８４，８７    排出口
６４    第１膜電極接合体
６４Ａ    第１アノード電極
６４Ｂ    第１電解質膜
６４Ｃ    第１カソード電極
６４Ｄ    第１はみ出し部
６５    第２膜電極接合体
６５Ａ    第２アノード電極
６５Ｂ    第２電解質膜
６５Ｃ    第２カソード電極
６５Ｄ    第２はみ出し部
７０    第１シーリング部材
７２    第１基板
７４    第１弾性体
７５    第２シーリング部材
７６    第２基板
７８    第２弾性体
８０，１１０    セパレータ
９４    第３膜電極接合体
９４Ａ    第３アノード電極
９４Ｂ    第３電解質膜
９４Ｃ    第３カソード電極
９４Ｄ    第３はみ出し部
１００    第３シーリング部材
１０２    第３基板
１０４    第３弾性体
１２０    アノード側バッキングプレート
１２２    カソード側バッキングプレート
【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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【図１２】
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