(57)【要約】【課題】本発明は、ＭＥＡが単独に回収された場合であっても、固有情報を取得できるＭＥＡを提供することを目的とし、さらに長期間使用しても劣化しない固有情報部を有するＭＥＡを提供することを目的とする。【解決手段】高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜を挟む、燃料極および空気極からなる一対の触媒電極と、前記高分子電解質膜および前記一対の触媒電極を収容し、冷却媒体入口マニホールドを有する枠体部と、固有情報部と、を有する膜電極接合体であって、前記固有情報部には前記膜電極接合体の固有情報が記録され、前記固有情報部は、前記冷却媒体入口マニホールドの近傍であって、前記冷却媒体入口マニホールドと前記枠体部の縁との間の前記枠体部に配置される、膜電極接合体。【選択図】図２２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜を挟む、燃料極および空気極からなる一対の触媒電極と、前記高分子電解質膜および前記一対の触媒電極を収容し、冷却媒体入口マニホールドを有する枠体部と、固有情報部と、を有する膜電極接合体であって、
前記固有情報部には前記膜電極接合体の固有情報が記録され、
前記固有情報部は、前記冷却媒体入口マニホールドの近傍であって、前記冷却媒体入口マニホールドと前記枠体部の縁との間の前記枠体部に配置される、膜電極接合体。
【請求項２】
前記固有情報は、前記触媒電極の触媒組成に関する情報を含む、請求項１に記載の膜電極接合体。
【請求項３】
前記枠体部は凹部を有し、前記固有情報部は前記凹部に配置されている、請求項１に記載の膜電極接合体。
【請求項４】
一対のセパレータに挟まれる請求項１に記載の膜電極接合体であって、
前記枠体部の一部は、前記セパレータから前記膜電極接合体の面方向にはみ出しており、前記固有情報部は、前記枠体部の前記セパレータからはみ出した箇所に配置されている、膜電極接合体。
【請求項５】
一対のセパレータに挟まれる請求項１に記載の膜電極接合体であって、
前記セパレータは凹部を有し、前記固有情報部は、前記セパレータの凹部内に位置するように前記枠体部に配置される、膜電極接合体。
【請求項６】
前記固有情報部は、１次元コード、２次元コード、ドット、文字列またはＩＣチップである、請求項１に記載の膜電極接合体。
【請求項７】
請求項１に記載の膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に用いられる膜電極接合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、基本的に、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、ならびに高分子電解質膜を挟持する一対の触媒電極（燃料極および空気極）から構成される。上記構成を有する燃料電池は、燃料極（アノード）に供給される燃料ガス（水素を含む）、および空気極（カソード）に供給される酸化ガス（酸素を含む）を用いて、電気エネルギーを継続的に取り出すことができる。
【０００３】
高分子電解質膜は、スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜や、炭化水素樹脂系イオン交換膜のような高分子イオン交換膜などを有する電解質から構成される。
【０００４】
触媒電極は、高分子電解質膜側に位置し、触媒電極内における酸化還元反応を促進させる触媒層と、触媒層の外側に位置し、通気性および導電性を有するガス拡散層とから構成される。さらに、ガス拡散層は、触媒層側に位置し、触媒層との接触性を向上させるカーボンコート層と、外部から供給されるガスを拡散させて、触媒層に供給するためのガス拡散基材層とから構成される。燃料極の触媒層には、例えば白金や白金とルテニウムとの合金などが含まれ、空気極の触媒層には、例えば、白金や白金とコバルトとの合金などが含まれる。これら高分子電解質膜および一対の触媒電極（触媒層、カーボンコート層およびガス拡散基材層）を一体化したものは、膜電極接合体（membrane electrode assembly；以下「ＭＥＡ」とも称する）と呼ばれる。
【０００５】
ＭＥＡは、積層されることで電気的に直列に接続されうる。このとき、燃料ガスと酸化ガスとを混ざらないようにするため、および各ＭＥＡを電気的に直列に接続するために、導電性を有するセパレータが各ＭＥＡの間に配置される。ＭＥＡを一対のセパレータで挟持したものは「燃料電池」または単に「セル」と呼ばれ、複数の燃料電池の積層体は「燃料電池スタック」または単に「スタック」と呼ばれる。
【０００６】
ＭＥＡの触媒材料には、上述したように、白金のような非常に高価な希少金属が用いられることが多い。このため、燃料電池を使用した商品が市場に普及するためには、使用済みの燃料電池からＭＥＡを回収し、回収したＭＥＡの触媒層から希少金属を回収し、再利用することが、コストおよび環境への配慮の観点から必要とされる。
【０００７】
燃料電池に用いられるＭＥＡの高分子電解質膜や燃料極触媒層、空気極触媒層、ガス拡散層などの材料や組成などは、その燃料電池の用途や性能、仕様に応じて、異なる。例えば、都市ガスやＬＰガス、灯油などから燃料ガスを得る家庭用コージェネレーションシステムにおいては、燃料ガスにＣＯが混入するため、燃料極の触媒層にＣＯを選択的に酸化除去でき、ＣＯによる被毒に耐性を持つルテニウムと白金との合金が使用される。
【０００８】
一方、燃料ガスに純水素を使用する自動車用の燃料電池スタックにおいては、ＣＯの混入がないため、燃料極の触媒層に純白金のみが用いられる。空気極の触媒層にも、必要な性能に応じて、純白金や白金とコバルトとの合金、白金とコバルトとニッケルとの合金などが用いられる。
ＭＥＡにおける高分子電解質膜の材料も、燃料電池の用途などに応じて、フッ素樹脂系のイオン交換膜や炭化水素樹脂系のイオン交換膜などが使用される。
【０００９】
このため、市場には、種々の異なる材料によって構成されたＭＥＡが流通することになる。しかし、一般的にＭＥＡの高分子電解質膜は、その材料が異なっても、外見上ほぼ同じであることから、一見しただけでは、いかなる系統の高分子電解質膜（例えばフッ素樹脂系か炭化水素樹脂系か）かを判別することは困難である。また、触媒層はガス拡散層の高分子電解質膜側に配置されていることから判別が困難である。さらに、たとえガス拡散層を剥離したとしても、触媒層の外観から触媒層の組成を判断することは困難である。
【００１０】
ＭＥＡの触媒層から希少金属を回収する場合、高分子電解質膜や触媒層などの組成を容易に判別することができれば、ＭＥＡのリサイクルのために最適な回収プロセスを用いることができ、これによって、回収効率を向上でき、回収にかかるコストを低減することができる。
【００１１】
従来、燃料電池のそれぞれの構成部材（ＭＥＡ、セパレータなど）の組成の判別を容易にするため、セパレータに燃料電池の固有情報を表示する固有情報表示部を有する燃料電池があった（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
図１は、特許文献１に記載された従来の燃料電池を示す。
図１の燃料電池１はＭＥＡ２、およびＭＥＡ２を挟むセパレータ３ａ、３ｂから構成される。セパレータ３ｂには固有情報表示部４が固定されている。固有情報表示部４に表示された固有情報を読み取ることで、燃料電池１の固有情報を得ることができる。
【００１３】
ところで、燃料電池のリサイクルは、通常、１）燃料電池スタックを個々の燃料電池に分解し燃料電池をさらにセパレータとＭＥＡとに分解するステップと、２）ＭＥＡから希少金属を回収するステップとを有する。１）および２）のステップは、通常、時間的かつ空間的に別々に行われる（例えば、特許文献２参照）。
【００１４】
また、燃料電池スタック内の、各燃料電池の運転状況を確認するために、各燃料電池にＲＦタグを取り付ける技術が知られている（例えば特許文献３および特許文献４参照）。特許文献３に記載された技術では、ＲＦタグは、セル電圧を感知するために、電極に電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−１１５３１９号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７００３号公報
【特許文献３】特表２００７−５１５０５０号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０１３６３０１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、図１に示したような燃料電池では、ＭＥＡの情報がセパレータにのみに配置されている固有情報表示部に表示されているため、燃料電池をセパレータとＭＥＡとに分解し、ＭＥＡのみを回収した場合、ＭＥＡの組成などを判別することができなかった。
【００１７】
また燃料電池の寿命は１０年ほどであることから、燃料電池が出荷されてから使用不能となりリサイクルのために回収されるまでの期間は長い。したがって燃料電池は長期間、繰り返し（およそ数千〜数万回）起動および停止されることになる。そして、燃料電池（セパレータ）の温度は、発電時には６０℃〜９０℃まで上昇し、停止時には常温まで低下する。このため、上記構成の燃料電池では、セパレータに配置された固有情報表示部（特にバーコードやＩＣチップ）が長期間かつ多数回、温度変化にさらされるため、固有情報表示部が劣化して、固有情報表示部に表示される固有情報を読み取れないという問題があった。
【００１８】
本発明は、ＭＥＡが単独に回収された場合であっても、固有情報を取得できるＭＥＡを提供することを目的とし、かつ、長期間使用しても劣化しない固有情報部を有するＭＥＡ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】
【００１９】
本発明の第一は、以下に示す膜電極接合体である。
［１］高分子電解質膜と、前記高分子電解質膜を挟む、燃料極および空気極からなる一対の触媒電極と、前記高分子電解質膜および前記一対の触媒電極を収容し、冷却媒体入口マニホールドを有する枠体部と、固有情報部と、を有する膜電極接合体であって、前記固有情報部には前記膜電極接合体の固有情報が記録され、前記固有情報部は、前記冷却媒体入口マニホールドの近傍であって、前記冷却媒体入口マニホールドと前記枠体部の縁との間の前記枠体部に配置される、膜電極接合体。
［２］前記固有情報は、前記触媒電極の触媒組成に関する情報を含む、［１］に記載の膜電極接合体。
［３］前記枠体部は凹部を有し、前記固有情報部は前記凹部に配置されている、［１］または［２］に記載の膜電極接合体。
［４］一対のセパレータに挟まれる［１］または［２］に記載の膜電極接合体であって、前記枠体部の一部は、前記セパレータから前記膜電極接合体の面方向にはみ出しており、前記固有情報部は、前記枠体部の前記セパレータからはみ出した箇所に配置されている、膜電極接合体。
［５］一対のセパレータに挟まれる［１］または［２］に記載の膜電極接合体であって、前記セパレータは凹部を有し、前記固有情報部は、前記セパレータの凹部内に位置するように前記枠体部に配置される、膜電極接合体。
［６］前記固有情報部は、１次元コード、２次元コード、ドット、文字列またはＩＣチップである、［１］〜［５］のいずれかに記載の膜電極接合体。
【００２０】
本発明の第二は、以下に示す燃料電池である。
［７］前記［１］に記載の膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する、燃料電池。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のＭＥＡによれば、燃料電池が、セパレータとＭＥＡとに分解され、ＭＥＡが単独で回収された場合であってもＭＥＡが有する固有情報部によって、ＭＥＡの固有情報を容易に取得することができる。これにより、ＭＥＡを最適なリサイクル工程に移行することができ、ＭＥＡに含まれる希少金属の回収効率を高めることができ、回収コストを下げることができる。
【００２２】
また、本発明のＭＥＡによれば、長期間に及ぶ燃料電池の起動および停止による温度変化によって引き起こされる固有情報部の劣化を低減することが可能になる。これにより燃料電池を長期間使用した後であっても、固有情報部に記録されたＭＥＡの固有情報が失われることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の燃料電池の斜視図
【図２】本発明の固有情報部の例を示す図
【図３】本発明の燃料電池のリサイクル方法のフローを示す図
【図４】実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池の斜視図
【図５】実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池の正面図
【図６】実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池の分解断面図
【図７】実施の形態１のＭＥＡの燃料極ガス拡散層の正面図
【図８】実施の形態２のＭＥＡの燃料極ガス拡散層の正面図
【図９】実施の形態３のＭＥＡを含む燃料電池の正面図
【図１０】実施の形態３のＭＥＡの分解斜視図
【図１１】実施の形態３のＭＥＡを含む燃料電池の分解断面図
【図１２】実施の形態３のＭＥＡを含む燃料電池の断面図
【図１３】実施の形態４のＭＥＡを含む燃料電池の正面図
【図１４】実施の形態４のＭＥＡの分解斜視図
【図１５】実施の形態４のＭＥＡを含む燃料電池の分解断面図
【図１６】実施の形態４のＭＥＡを含む燃料電池の断面図
【図１７】実施の形態５のＭＥＡの断面図
【図１８】実施の形態６のＭＥＡの断面図
【図１９】実施の形態７のＭＥＡの断面図
【図２０】実施の形態８のＭＥＡの断面図
【図２１】実施の形態９のＭＥＡを含む燃料電池の斜視図
【図２２】実施の形態９のＭＥＡの正面図
【図２３】実施の形態９のＭＥＡの断面図
【図２４】実施の形態１０のＭＥＡを含む燃料電池の斜視図
【図２５】実施の形態１１のＭＥＡの正面図、および断面図
【図２６】実施の形態１２のＭＥＡの正面図、および断面図
【図２７】実施の形態１３のＭＥＡを含む燃料電池の分解斜視図、および拡大断面図
【図２８】実施の形態１４のＭＥＡを含む燃料電池の分解斜視図、および拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の燃料電池は、燃料電池単体であってもよく、複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックであってもよい。通常、燃料電池スタックは、集電板、絶縁板および端板によって挟持され、さらに締結ロッドにより固定される。
【００２５】
燃料電池は、膜電極接合体（以下「ＭＥＡ」とも称する）と、ＭＥＡを挟持するセパレータとを備える。本発明では、ＭＥＡが固有情報部を有することを特徴とする。固有情報部には、ＭＥＡの固有情報が記録されている。本発明は、固有情報の内容および固有情報部の配置位置に特徴を有する。以下、ＭＥＡ、固有情報部、および固有情報部の配置位置について説明する。
【００２６】
［ＭＥＡについて］
ＭＥＡは、高分子電解質膜と、高分子電解質膜を挟む燃料極および空気極からなる一対の触媒電極とを有する。触媒電極は、それぞれ高分子電解質膜に接する触媒層と、触媒層に積層されるガス拡散層とを有することが好ましい。
【００２７】
高分子電解質膜は、湿潤状態において、プロトンを選択的に輸送する機能を有する高分子膜である。高分子電解質膜の材料は、水素イオンを選択的に移動させるものであれば特に限定されない。このような材料の例にはフッ素系の高分子電解質膜や炭化水素系の高分子電解質膜などが含まれる。フッ素系の高分子電解質膜の具体的な例には、デュポン社のＮａｆｉｏｎ膜や旭硝子株式会社のＦｌｅｍｉｏｎ膜、旭化成株式会社のＡｃｉｐｌｅｘ膜、ジャパンゴアテックス社のＧＯＲＥ−ＳＥＬＥＣＴ膜などが含まれる。
【００２８】
高分子電解質膜の面積は一般的に触媒電極の面積よりも大きく設計される。したがって、触媒電極に挟まれた高分子電解質膜の一部は、触媒電極から、高分子電解質膜の面方向にはみ出し、外部に露出する（図１０参照）。このように高分子電解質膜の一部が触媒電極からはみ出し、外部に露出することで、触媒電極同士がショートすることが防止される。
【００２９】
触媒層は、水素または酸素の酸化還元反応を促進する触媒を含む層である。触媒層は、導電性を有し、かつ水素および酸素の酸化還元反応を促進する触媒能を有するものであれば特に限定されない。空気極側の触媒層は、例えば触媒として白金や白金とコバルトとの合金、白金とコバルトとニッケルとの合金など含む。燃料極側の触媒層は、触媒として白金や白金とルテニウムとの合金などを含む。
【００３０】
触媒層は、例えば、これらの触媒を担持させたアセチレンブラックやケッチェンブラック、バルカンなどのカーボン微粒子に、プロトン導電性を有する電解質と撥水性を有するＰＴＦＥなどの樹脂を混合し、高分子電解質膜上に塗布することで形成される。
【００３１】
ガス拡散層は、導電性を有する多孔質層である。ガス拡散層の材料は、導電性を有し、かつ反応ガスが拡散できるものであれば特に限定されない。ガス拡散層は、セパレータ側から供給されるガスを触媒層に拡散させるガス拡散基材層と、ガス拡散基材層と触媒層との接触性を向上させるカーボンコート層とから構成されていてもよい。さらにガス拡散層は、任意の部材を有していてもよく、例えばガス拡散基材層のセパレータに接する面にガス透過性の保護膜などを有していてもよい。
【００３２】
ガス拡散層は、例えば、撥水性を有するＰＴＦＥなどの樹脂を付帯させた炭素繊維や、糸状のカーボンを織って作製したカーボンクロス、紙状のカーボンペーパーなどを触媒層表面に圧着して、作製されてもよい。
【００３３】
ＭＥＡは、さらに電解質膜補強部材を有していてもよい。電解質膜補強部材は、高分子電解質膜が折れ曲がらないように高分子電解質膜の形状を保持するための部材である。電解質膜補強部材は高分子電解質膜に接触し、触媒電極に覆われない（図１４参照）。電解質膜補強部材は、例えば、高分子電解質膜の面の全外周部に配置されたり（図１５〜図１８参照）、高分子電解質膜の面の全外周部に配置され、かつ高分子電解質膜の全周囲の縁を覆ったり（図１７、図１８参照）、高分子電解質膜の全周囲の縁を覆ったりすることで（図１７〜図２０参照）、高分子電解質膜と接触し、高分子電解質膜の形状を保持する。高分子電解質膜と電解質膜補強部材との接着性を高めるため、電解質膜補強部材は、高分子電解質膜の面の外周部に重なっていることが好ましい（図１５〜図１８参照）。
【００３４】
電解質膜補強部材の材料は絶縁性であれば特に限定されない。また、燃料電池の発電時に高分子電解質膜は、高温かつ酸性（ｐＨ１〜２）になるため電解質膜補強部材の材料は、耐熱性および耐酸性を有することが好ましい。このような電解質膜補強部材の材料の例には、ポリプロピレンやポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマーなどが含まれる。
【００３５】
電解質膜補強部材は、例えば、上記部材を含むフィルムを高分子電解質にラミネートしてもよい。ラミネートは、例えば熱圧着によって行われる。
【００３６】
電解質膜補強部材が高分子電解質膜を補強することで、高分子電解質膜の形状が保持され、さらにはＭＥＡの形状が保持され、ＭＥＡの取り扱いが容易になる。
【００３７】
ＭＥＡは、さらに枠体部を有していてもよい。枠体部は、高分子電解質膜および触媒電極を保持するための部材である。枠体部は、触媒電極がセパレータと接することができるように高分子電解質膜および触媒電極を収容する。枠体部を有するＭＥＡを以下「枠体一体型ＭＥＡ」とも称する。
【００３８】
枠体部は、絶縁性で熱伝導率が低い部材からなる。また、枠体部は、耐熱性および耐酸性を有することが好ましく、通常は樹脂である。このような枠体部の材料の例には、ポリプロピレンやポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレングリコールなどが含まれる。
【００３９】
枠体部は、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口マニホールドおよび冷却媒体を排出するための冷却媒体出口マニホールドを有する。また、枠体部には、燃料ガスを給排気するためのマニホールド、および酸化ガスを給排気するためのマニホールドが形成されている。さらに枠体部には、冷却媒体や酸化ガス、燃料ガスなどをそれぞれシールするゴム状のシール部が成形されてもよい。
【００４０】
枠体部は、１）枠体部の形状のキャビティが成形された金型を準備し、２）金型のキャビティ内に、上述したような枠体部の材料を充填し、冷却し、固体化させることによって成形されてもよい。
【００４１】
本発明のＭＥＡを一対のセパレータ（燃料極セパレータおよび空気極セパレータ）で挟み込み、燃料電池を製造してもよい。
【００４２】
セパレータは、燃料極と接する面に燃料ガス流路、空気極と接する面に酸化ガス流路を有する導電性の板である。セパレータの材料の例にはカーボンや金属などが含まれる。セパレータがガス流路を有する面は、凹部と凸部を有し、凹部がガス流路を形成する。
セパレータは冷却媒体を供給するための冷却媒体入口マニホールドおよび冷却媒体を排出するための冷却媒体出口マニホールドを有する。また、セパレータは、燃料ガスを給排気するためのマニホールド、および酸化ガスを給排気するためのマニホールドを有する。さらにセパレータは、冷却媒体や酸化ガス、燃料ガスなどが漏れないようにするゴム状のシール部を有していてもよい。
【００４３】
また、このように構成された燃料電池を積層し、燃料電池スタックを製造してもよい。通常、燃料電池またはスタックは、集電板、絶縁板および端板によって挟持され、さらに締結ロッドにより固定される。
【００４４】
［固有情報部について］
上述のように、本発明のＭＥＡは、固有情報部を有する。固有情報部には、ＭＥＡの固有情報が記録されている。ＭＥＡの固有情報とは、触媒電極の触媒組成に関する情報を含む。具体的には、固有情報は、燃料極側の触媒層および空気極側の触媒層の白金の含有量を含む。固有情報はさらに、触媒層に含まれる電解質、撥水剤などの組成や量、および高分子電解質膜に含まれる電解質の組成や量などに関する情報を含んでもよい。
【００４５】
このような情報がＭＥＡが有する固有情報部に記録されていることから、ＭＥＡとセパレータとがリサイクルの工程で分解され別々に回収されたとしても、リサイクルに必要なＭＥＡに関する固有情報をＭＥＡが有する固有情報部から得ることができる。
【００４６】
固有情報部は固有情報を記録できるものであれば、特に限定されない。図２は固有情報部の具体例を示す。図２に示されるように固有情報部の例には、バーコードのような１次元コード（図２Ａ参照）やドット（図２Ｂ参照）、ＱＲコードのような２次元コード（図２Ｃ参照）、ＩＣチップ（図２Ｄ参照）、数字や文字を含む文字列（図２ＥおよびＦ参照）などが含まれる。固有情報部が１次元コード、ドット、２次元コードまたは文字列である場合、固有情報部は、接着された印刷物であってもよく、ＭＥＡに直接印刷された印刷部でもよく、ＭＥＡに直接成形された成形部であってもよい。一方、固有情報部がＩＣチップである場合、固有情報部はＭＥＡに接着される。
【００４７】
固有情報部をＭＥＡに直接成形する方法には、ＭＥＡをレーザでアブレーション加工する方法などが含まれる。
【００４８】
固有情報部をＭＥＡに接着するには、接着剤を用いてもよい。接着剤は、耐熱性を持つ接着剤であることが好ましい。このような接着剤の例には、シリコン樹脂や変性シリコン樹脂を主成分とした接着剤（スリーボンド株式会社やセメダイン株式会社、信越化学工業株式会社などから市販されているシリコン接着剤）などが含まれる。耐熱性の接着剤を用いることで、ＭＥＡに接着された固有情報部が燃料電池の発電時の熱によって剥離することが防止される。
【００４９】
固有情報部をＭＥＡに直接印刷する場合、印刷に用いるインクは耐熱性を有することが好ましい。このようなインクの例には樹脂バインダを含むインクなどが含まれる。耐熱性のインクを用いることで、ＭＥＡが有する固有情報部が燃料電池の発電時の熱によって溶解することが防止される。
【００５０】
［固有情報部の配置位置について］
固有情報部は、発電時の熱や温度変化によって劣化する恐れがある。例えば、固有情報部が接着剤によってＭＥＡに接着されている場合、燃料電池の発電時における熱によって固有情報部が剥がれ落ちたり、固有情報部が熱により劣化し固有情報が読み取れなくなったりする恐れがある。また、固有情報部がＭＥＡに成形されている場合、ＭＥＡに成形されたパターンが熱によって変形し、固有情報が読み取れなくなる恐れがある。
【００５１】
したがって、固有情報部はＭＥＡ上の温度変化が小さい箇所に配置されることが好ましい。燃料電池において温度変化が小さい箇所は、例えば、ＭＥＡをセパレータで挟んだときの、ＭＥＡのうち冷却媒体入口マニホールドの近傍の領域や、燃料電池を積層し、燃料電池スタックを作製したときに、外部に露出する箇所である。冷却媒体入口マニホールドは、燃料電池を冷やすための冷却媒体を供給するためのパイプである。したがって、冷却媒体入口マニホールドの近傍は、燃料電池の発電時において、最も温度が低くなる。そのため、ＭＥＡのうち冷却媒体入口マニホールドの近傍の領域は、ＭＥＡにおいて最も温度変化が小さい箇所である。
【００５２】
ここで、「冷却媒体入口マニホールドの近傍」とは、ＭＥＡを冷却媒体入口マニホールド側の領域と冷却媒体出口マニホールド側の領域とに二分したときの、冷却媒体入口マニホールド側の領域を意味する。すなわち、固有情報部を冷却媒体入口マニホールドの近傍に配置した場合、固有情報部と冷却媒体入口マニホールドとの間隔は、固有情報部と冷却媒体排出マニホールドとの間隔よりも小さい。具体的には、固有情報部と冷却媒体入口マニホールドとの間隔は、５０ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
固有情報部を温度変化が少ない箇所に配置することで、長期間に及ぶ燃料電池の起動および停止による温度変化によって引き起こされる固有情報部の劣化を低減することができる。これにより燃料電池を長期間使用した後であっても、固有情報部に記録されたＭＥＡの固有情報が失われることはない。
【００５４】
また、本発明の膜電極接合体をセパレータで挟んだときに、セパレータの接触圧によって固有情報部が劣化したり、燃料電池の発電時のセパレータの熱によって、固有情報部が劣化したりすることを防ぐため、固有情報部とセパレータとは離間していることが好ましい。
【００５５】
固有情報部は、ガス拡散層に配置されていてもよいし（実施の形態１および２参照）、高分子電解質膜に配置されていてもよいし（実施の形態３参照）、電解質膜補強部に配置されていてもよいし（実施の形態４〜８参照）、枠体部に配置されていてもよい（実施の形態９〜１４参照）。
【００５６】
ガス拡散層に固有情報部を配置する場合、固有情報部は、燃料極ガス拡散層に配置されてもよいし、空気極ガス拡散層に配置されてもよいが、燃料極ガス拡散層に配置されることが好ましい。固有情報部が空気極ガス拡散層に配置されると、空気極ガス拡散層に供給される酸化ガスによって固有情報部が劣化する恐れがある。また、燃料極側の基準電位（燃料ガスである水素の基準電位）は、０Ｖである。したがって、固有情報部が燃料極ガス拡散層に配置されることで、電位による固有情報部の劣化を防止することができる。
【００５７】
また、ガス拡散層の材料は、固有情報部の部材によって適宜選択されることが好ましい。例えば固有情報部がガス拡散層に接着される場合、ガス拡散層の材料はカーボンクロスやカーボンペーパー、カーボンシートなどであることが好ましい。
一方、固有情報部がガス拡散層に直接成形される場合、ガス拡散層の材料はカーボンシートであることが好ましい。
【００５８】
固有情報部をガス拡散層に接着するには、ガス拡散層に前処理を施した箇所に固有情報部を接着してもよい。ガス拡散層の前処理の例には、ガス拡散層に保護膜を設けたり、ガス拡散層のガス拡散基材層を削ったりしてガス拡散層の表面を平らにすることが含まれる。
【００５９】
ガス拡散層への固有情報部の配置は、ガス拡散層が触媒層に積層された後に行うことが好ましい。上述したようにガス拡散層は熱圧着によって触媒層に積層される。したがって、ガス拡散層を触媒層に積層した後に、固有情報部を配置することで、固有情報部が熱圧着時の熱によって劣化することが防止される。
【００６０】
高分子電解質膜に固有情報部を配置する場合、固有情報部は、高分子電解質膜のうち、触媒電極からはみ出た箇所に配置される（図１０参照）。また高分子電解質膜に固有情報部を配置する場合、固有情報部は耐酸性を有することが好ましい。耐酸性の固有情報部を用いることで、固有情報部の劣化が低減される。燃料電池の発電時に、高分子電解質膜は、酸性（ｐＨ１〜２）になるからである。固有情報部を耐酸性にするには、例えば、固有情報部を耐酸性を有する物質で被覆またはコーティングすればよい。このような物質の例には、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＥＴ（ポリエステル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＩ（ポリイミド）などが含まれる。
【００６１】
固有情報部を高分子電解質膜に接着する場合、固有情報部を直接高分子電解質膜に接着してもよいし、高分子電解質膜に前処理を施した箇所に固有情報部を接着してもよい。高分子電解質膜の前処理の例には、高分子電解質膜に撥水性の保護膜を設けたり、高分子電解質膜に耐酸性の保護膜などを設けたりすることなどが含まれる。また、固有情報部を接着する接着剤は、耐熱性に加え耐酸性の接着剤であることが好ましい。耐酸性の接着剤を用いることで、高分子電解質膜に接着された固有情報部の劣化が低減される。
【００６２】
また、高分子電解質膜に固有情報部を配置する場合、固有情報部は、触媒電極から離れた箇所に配置されることが好ましい。固有情報部が触媒電極から離れた箇所に配置されることで、触媒電極の電位による固有情報部の劣化が低減される。また、触媒電極は燃料電池の発電時に高温かつ高湿度になることから、固有情報部が触媒電極とは離れた箇所に配置されることで、高温および高湿度による固有情報部の劣化が低減される。
【００６３】
また、固有情報部を高分子電解質膜に直接印刷する場合、印刷に用いるインクは耐熱性に加え耐酸性を有することが好ましい。耐酸性のインクを用いることで、高分子電解質膜に印刷された固有情報部の劣化が低減される。
【００６４】
電解質膜補強部材に固有情報部を配置する場合、固有情報部の配置は、ガス拡散層が触媒層に積層された後が好ましい。上述したようにガス拡散層は熱圧着によって触媒層に積層される。したがって、ガス拡散層の積層後に固有情報部を配置することで、固有情報部が熱圧着時の熱によって劣化することが防止される。
【００６５】
また、電解質膜補強部材に固有情報部を配置する場合、固有情報部は、高分子電解質膜に積層された触媒電極から離れた箇所に配置されることが好ましい。固有情報部が触媒電極から離れた箇所に配置されることで、触媒電極の電位による固有情報部の劣化が低減される。また、触媒電極は燃料電池の発電時に高温かつ高湿度になることから、固有情報部が触媒電極とは離れた箇所に配置されることで、高温および高湿度による固有情報部の劣化が低減される。
【００６６】
枠体部に固有情報部を配置する場合、枠体部の形状のキャビティが成形された金型に
予め一次元コードやドット、２次元コード、文字列の転写パターンを成形しておき、枠体部を成形すると同時に固有情報部を成形してもよい。
【００６７】
また、枠体部に固有情報部を配置する場合、固有情報部を燃料電池スタックの外部に露出する箇所に配置してもよい。「燃料電池スタックの外部に露出する箇所」とは、例えば枠体部のセパレータとは接しない面（実施の形態１０、図２４参照）や、枠体部を、セパレータからＭＥＡの面方向に枠体部をはみ出すように設計したときの、枠体部のはみ出た箇所を意味する（実施の形態１３、図２７参照）。
【００６８】
次に、本発明の燃料電池の製造例について説明する。
本発明の燃料電池は、本発明のＭＥＡをセパレータで挟み込み製造される。また、このように製造された燃料電池を積層し、燃料電池スタックにしてもよい。燃料電池をいくつ積層するかは、必要とする出力によって適宜選択される。必要とする出力が大きい場合は、積層する燃料電池の枚数を増やせばよい。積層した燃料電池は、集電板および端板によって所定の締結圧が加えられ、締結され固定される。
【００６９】
ＭＥＡをセパレータに挟み込む際、適切なＭＥＡを選択する必要がある。本発明では、ＭＥＡが固有情報部を有しているので、燃料電池の組み立ての際に読み取り機等でＭＥＡの固有情報を容易に読み取ることができる。そのため燃料電池の組み立ての際にＭＥＡを取り違えるリスクが軽減され、ＭＥＡの取り違いによる製造不良を防止することができる。
【００７０】
また、固有情報部をＭＥＡの空気極側または燃料極側に配置することで、固有情報部が電極を示す目印ともなりうる。そのため燃料電池の組み立ての際に電極面を取り違えるリスクが軽減され、電極面の取り違えによる製造不良を防止することができる。これにより、燃料電池スタックの性能、品質の安定化が図れる。
【００７１】
次に、本発明の燃料電池のリサイクル工程の例について図３に示したフローチャートを用いて説明する。図３は、燃料電池のリサイクル工程を示したフローチャートである。
【００７２】
まず、ステップＳ１０００では、燃料電池スタックを各燃料電池に分解する。燃料電池スタックは、燃料電池コージェネレーションシステムや、燃料電池自動車から取り外され回収された燃料電池スタックなどでありうる。燃料電池スタックから燃料電池を取り出すには、積層された燃料電池を締結し固定している金属や樹脂を取り外せばよい。取り外された金属や樹脂は別のリサイクル工程に移行されてもよい。
【００７３】
そして、ステップＳ１１００では、燃料電池からＭＥＡを取り出す。
燃料電池からＭＥＡを取り出すには、燃料電池からセパレータを取り外せばよい。セパレータは金属またはカーボンから構成されている。取り外されたセパレータは、別のリサイクル工程に移行されてもよい。
【００７４】
そして、ステップＳ１２００では、取り出されたＭＥＡを回収する。
ステップＳ１０００およびステップＳ１１００は機械的に行われるが、ＭＥＡから希少金属などを回収する工程は、通常、触媒層から希少金属のみを溶解し回収する、化学的手法を用いる工程である。したがって、コストや効率の観点からバッチ処理が行われる。すなわちＭＥＡはステップＳ１２００で一度回収され集められた後、分別される。
【００７５】
そして、ステップＳ１３００では、ＭＥＡの固有情報から、リサイクルの適否を判断する。リサイクルの適否の判断は、固有情報部に記録されたＭＥＡの固有情報に基づいてなされる。固有情報部を読み取る手段の例には、バーコードリーダや、２次元コードリーダ、ＩＣチップリーダ、肉眼による認識などが含まれる。バーコードリーダや２次元コードリーダなどはハンドスキャナであっても固定式スキャナであってもよい。
【００７６】
本発明では、ＭＥＡが固有情報部を有することから、ＭＥＡのみからであってもＭＥＡの固有情報を容易に読み取ることができる。また、本発明における固有情報部はＭＥＡの温度変化が少ない箇所に配置されていることから、劣化が少ない。したがって、使用開始から長期間経過した場合であっても、固有情報部から固有情報を読み取ることができる。
【００７７】
ここでリサイクルが不適切な場合とは、ＭＥＡに希少金属（特に白金）が使用されていない場合だけでなく、希少金属が使用されていたとしても著しく使用量が低かったり、回収が困難であったりなどの理由により、リサイクルしたとしてもコストに見合わない場合などを意味する。例えば、ＭＥＡの触媒層の白金の含有量が多い場合、ＭＥＡはリサイクル適切と判断される。一方、触媒層の白金の含有量が少なかったり、ＭＥＡの触媒層に含まれる触媒が、例えば安価なＦｅ（鉄）系の触媒である場合、ＭＥＡはリサイクル不適切と判断される。
【００７８】
ステップＳ１３００でリサイクル不適切と判断されたＭＥＡは、ステップＳ１３１０で廃棄され、本フローは終了する。一方、ステップＳ１３００でリサイクル適切と判断されたＭＥＡは、ステップＳ１４００に移行する。
【００７９】
そして、ステップＳ１４００では、リサイクル適切と判断されたＭＥＡをさらにＭＥＡの種類別に分別し集積する。ＭＥＡの分別は、固有情報部に記録されたＭＥＡの固有情報に基づいて行われる。
ＭＥＡの分別は、固有情報部に記録された固有情報に基づいて行われる。ＭＥＡは、例えば燃料極または空気極に用いられた触媒の希少金属の種類ごとや、重量密度ごとに分別される。
【００８０】
そして、ステップＳ１５００では、ＭＥＡの触媒層から白金を回収し、本フローを終了する。ＭＥＡの触媒層から白金を回収する方法の例には、特開昭６３−１６１１２９、特開２００６−２０７００３、特開２００７−０８３１７３、特開２００６−０９５３６７および特開２００２−２５５８１に記載された方法が含まれる。
高分子電解質膜、ガス拡散層および枠体部も、リサイクル可能であれば、さらに別のリサイクル工程に移行される。
【００８１】
回収されたＭＥＡのそれぞれの触媒は、高い白金含有量を有するので、ＭＥＡの触媒層から白金を回収する工程では、回収効率が高くなり、回収コストが低くなるというメリットがある。
【００８２】
このように、本発明の燃料電池によれば、セパレータとＭＥＡとが解体され別個に回収された場合であってもＭＥＡが有する固有情報部によって、ＭＥＡの固有情報を容易に取得することができる。これにより、ＭＥＡを最適なリサイクル工程に移行することができ、ＭＥＡに含まれる希少金属の回収効率を高めることができ、回収コストを下げることができる。
【００８３】
また、本発明の燃料電池によれば、長期間に及ぶ燃料電池の起動および停止による温度変化によって引き起こされる固有情報部の劣化を低減することが可能になる。これにより燃料電池を長期間使用した後であっても、固有情報部に記録されたＭＥＡの固有情報が失われない。例えば、固有情報部がＭＥＡに成形されている場合、成形部が熱によって変形することが低減される。また、固有情報部が印刷されている場合、印刷物が熱により劣化することが低減される。また固有情報部がＩＣチップの場合、ＩＣチップが熱により劣化し、ＩＣチップに記録された情報を読み取ることができなくなることが低減される。
【００８４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は、これらの実施の形態によって限定されない。
【００８５】
実施の形態１および２では、固有情報部がガス拡散層に配置された例について説明する。
【００８６】
（実施の形態１）
図４は、本発明の実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池１００の斜視図である。
【００８７】
図４に示されるように、燃料電池１００は、ＭＥＡ２９およびＭＥＡ２９を挟む一対のセパレータ（燃料極セパレータ３６および空気極セパレータ３８）を備える。燃料極セパレータ３６および空気極セパレータ３８は、それぞれ酸化ガス入口マニホールド１０ａ、酸化ガス出口マニホールド１０ｂ、燃料ガス入口マニホールド１２ａ、燃料ガス出口マニホールド１２ｂ、冷却媒体入口マニホールド１１ａおよび冷却媒体出口マニホールド１１ｂを有する。
【００８８】
図５は、燃料極セパレータ３６を取り外した、燃料電池１００の正面図である。
【００８９】
図５に示されるように、空気極セパレータ３８は、シール部４２を有する。また、燃料極ガス拡散層２４上の冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍の領域に、固有情報が記録された固有情報部４１が配置されている。
【００９０】
このように固有情報部がＭＥＡの燃料極ガス拡散層に配置されることで、ＭＥＡのみからであってもＭＥＡの固有情報を得ることができる。このためＭＥＡのリサイクルが容易である。また、固有情報部が燃料電池において温度変化が小さく、かつ低温な冷却媒体入口マニホールドの近傍に配置されることから、熱および温度変化による固有情報部の劣化を低減することができる。これにより、長期間使用された燃料電池であっても、固有情報部からＭＥＡの固有情報を読みとることが可能となる。また、固有情報部が電位の低い燃料極ガス拡散層に配置されることで、固有情報部が電位によって劣化することが防止される。
【００９１】
図６は、燃料電池１００の分解断面図である。
図６に示されるように、燃料極セパレータ３６は燃料ガス流路３７を有し、空気極セパレータ３８は酸化ガス流路３９および冷却媒体流路３５を有する。ＭＥＡ２９は、高分子電解質膜２０、空気極触媒層２１、燃料極触媒層２２、空気極ガス拡散層２３、燃料極ガス拡散層２４および固有情報部４１を有する。
【００９２】
図７は、固有情報部４１が配置された燃料極ガス拡散層２４の正面図である。
燃料極ガス拡散層２４における列Ａはセパレータに接しない箇所（ガス流路が配置される箇所）を示し、燃料極ガス拡散層２４における列Ｂはセパレータに接する箇所を示す。
【００９３】
このように、本実施の形態では、固有情報部がセパレータと離間するので、セパレータによる接触圧をうけず、固有情報部の劣化をさらに低減することができる。
【００９４】
図６および図７によって示されるように、固有情報部４１は、燃料極ガス拡散層２４上の燃料ガス流路３７が位置する（燃料極セパレータ３６と接触しない）箇所であって、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。
【００９５】
このように、固有情報部を温度変化が小さい箇所に配置することで、熱による固有情報部の劣化が防止される。これにより、長期間使用されたＭＥＡの固有情報部からＭＥＡの固有情報を読みとることが可能となる。
【００９６】
このように本実施の形態によれば、ＭＥＡからのみであってもＭＥＡの固有情報を得ることができるため、ＭＥＡのリサイクルの際に有利である。また、長期間使用されたＭＥＡの固有情報部からでも、ＭＥＡの固有情報を読みとることができる。
【００９７】
（実施の形態２）
実施の形態２のＭＥＡは、実施の形態１のＭＥＡにおける固有情報部４１の形状が異なる以外は、実施の形態１のＭＥＡと同一である。したがって固有情報部４１以外の重複する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９８】
図８は、実施の形態２のＭＥＡに含まれる燃料極ガス拡散層２４の正面図である。
【００９９】
図８に示されるように、燃料極ガス拡散層２４は固有情報部４１を有する。また、燃料極ガス拡散層２４における列Ａはセパレータに接しない箇所（ガス流路が配置される箇所）を示し、燃料極ガス拡散層２４における列Ｂはセパレータに接する箇所を示す。
【０１００】
図８に示されるように、本実施の形態では、固有情報部４１はドットである。また、固有情報部４１は、一列だけではなく複数列の燃料ガス流路３７内に位置するように配置される。
【０１０１】
このように複数の流路内に位置するように、固有情報部を配置することで固有情報部をより大きくすることができ、固有情報部に記録された固有情報をより認識しやすくすることができる。これにより固有情報部を視認することが容易になる。
【０１０２】
（実施の形態３）
実施の形態３では、固有情報部が高分子電解質膜上に配置される例について説明する。
【０１０３】
図９は、燃料極セパレータを取り外した実施の形態３のＭＥＡを含む燃料電池２００の正面図である。実施の形態３のＭＥＡを含む燃料電池２００は、固有情報部の配置位置が異なる以外は、実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池１００と同じである。実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池１００と重複する構成要素については同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１０４】
図９に示されるように、高分子電解質膜２０のうち、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に、固有情報が記録された固有情報部４１が配置されている。
【０１０５】
図１０は、実施の形態３のＭＥＡ２９の分解斜視図である。図１０に示されるように、固有情報部４１は、高分子電解質膜２０のうち、ガス拡散層２３および２４からはみ出た箇所に配置される。
【０１０６】
図１１は燃料電池２００の分解断面図である。図１２は燃料電池２００の断面図である。
【０１０７】
図１１に示されるように固有情報部４１は、高分子電解質膜２０上のシール部４２と燃料極触媒層２２とに挟まれた領域に配置される。また、図１２に示されるように、固有情報部４１と燃料極セパレータ３６とは、離間している。これにより固有情報部は、セパレータによる接触圧を受けず、固有情報部の劣化をさらに低減することができる。
【０１０８】
このように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、ＭＥＡからのみであってもＭＥＡの固有情報を得ることができ、リサイクル工程において有利である。また、長期間使用されたＭＥＡの固有情報部からでも、ＭＥＡの固有情報を読みとることが可能となる。
【０１０９】
（実施の形態４）
実施の形態４〜８では、固有情報部が電解質膜補強部材に配置された例について説明する。
【０１１０】
図１３は、燃料極セパレータを取り外した実施の形態４のＭＥＡを含む燃料電池３００の正面図である。実施の形態４のＭＥＡを含む燃料電池３００は、電解質膜補強部材を有し固有情報部の配置位置が異なる以外は、実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池１００と同じである。実施の形態１のＭＥＡを含む燃料電池１００と重複する構成要素については同一の符号を付し、説明は省略する。
【０１１１】
図１３に示されるようにＭＥＡ２９は電解質膜補強部材２５を有する。固有情報が記録された固有情報部４１は電解質膜補強部材２５における冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置されている。
【０１１２】
図１４は、実施の形態４のＭＥＡ２９の分解斜視図である。図１４に示されるように、電解質膜補強部材２５は、触媒電極（燃料極触媒層２２および燃料極ガス拡散層２４）によって覆われない領域を有する。
【０１１３】
図１５は燃料電池３００の分解断面図である。図１６は燃料電池３００の断面図である。
図１５に示されるように、電解質膜補強部材２５は、高分子電解質膜２０に接し、かつ高分子電解質膜２０のうち、燃料極（燃料極触媒層２２および燃料極ガス拡散層２４）および空気極（空気極触媒層２１および空気極ガス拡散層２３）からはみ出した部分を挟む。一方、高分子電解質膜２０の縁には電解質膜補強部材２５が配置されていない。また、固有情報部４１は、シール部４２と燃料極触媒層２２とに挟まれた電解質膜補強部材２５の領域であって、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。
【０１１４】
また、図１６に示されるように、固有情報部４１は燃料極セパレータ３６と離間している。これにより固有情報部４１はシール部４２による接触圧を受けず、固有情報部の劣化をさらに低減することができる。
【０１１５】
このように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様にＭＥＡからのみであってもＭＥＡの固有情報を得ることができ、リサイクル工程において有利である。また、長期間使用されたＭＥＡの固有情報部からでも、ＭＥＡの固有情報を読みとることが可能となる。
【０１１６】
実施の形態４では、電解質膜補強部材が高分子電解質膜の面の外周部（触媒電極からはみ出た部分）に配置され、高分子電解質膜の縁を覆わない例を示した。実施の形態５〜８では、電解質膜補強部材が高分子電解質膜の縁を覆う例について説明する。
【０１１７】
（実施の形態５）
実施の形態５のＭＥＡは、実施の形態４のＭＥＡにおける電解質膜補強部材２５に代えて電解質膜補強部材２５ａを有するＭＥＡである。電解質膜補強部材２５ａ以外の重複する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１８】
図１７は、実施の形態５のＭＥＡの断面図である。
図１７に示されるように、ＭＥＡ２９は電解質膜補強部材２５ａを有する。電解質膜補強部材２５ａは、実施の形態４の電解質膜補強部材２５と異なり高分子電解質膜２０の縁を覆う。
【０１１９】
（実施の形態６）
実施の形態６のＭＥＡは、実施の形態５のＭＥＡにおける触媒層２１、２２および電解質膜補強部材２５ａに代えて触媒層２１ａ、２２ａおよび電解質膜補強部材２５ｂを有するＭＥＡである。したがって電解質膜補強部材２５ｂおよび触媒層２１ａ、２２ａ以外の重複する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２０】
図１８は、実施の形態６のＭＥＡの断面図である。
図１８に示されるように、ＭＥＡ２９は電解質膜補強部材２５ｂおよび触媒層２１ａ、２２ａを有する。触媒層２１ａ、２２ａの面積はガス拡散層２３、２４の面積よりも小さい。電解質膜補強部材２５ｂは、触媒層２１ａ、２２ａからはみ出た高分子電解質膜２０および触媒層（２１ａ、２２ａ）の縁を覆う。電解質膜補強部材２５ａと異なり、電解質膜補強部材２５ｂの一部はガス拡散層２４および２３に覆われている。
【０１２１】
（実施の形態７）
実施の形態７のＭＥＡは、実施の形態６のＭＥＡにおける高分子電解質膜２０および電解質膜補強部材２５ｂに代えて高分子電解質膜２０ａおよび電解質膜補強部材２５ｃを有するＭＥＡである。したがって高分子電解質膜２０ａおよび電解質膜補強部材２５ｃ以外の重複する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２２】
図１９は、本発明の実施の形態７のＭＥＡの断面図である。
図１９に示されるように、ＭＥＡ２９は高分子電解質膜２０ａおよび電解質膜補強部材２５ｃを有する。高分子電解質膜２０ａの面積はガス拡散層２３、２４の面積よりも小さく、触媒層２１ａ、２２ａの面積と同じである。電解質膜補強部材２５ｃは、高分子電解質膜２０ａおよび触媒層２１ａ、２２ａの縁を覆う。
【０１２３】
（実施の形態８）
実施の形態８のＭＥＡは、実施の形態７のＭＥＡにおける高分子電解質膜２０ａおよび電解質膜補強部材２５ｃに代えて高分子電解質膜２０ｂおよび電解質膜補強部材２５ｄを有するＭＥＡである。したがって高分子電解質膜２０ｂおよび電解質膜補強部材２５ｄ以外の重複する構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２４】
図２０は、本発明の実施の形態８のＭＥＡの断面図である。
図２０に示されるように、ＭＥＡ２９は高分子電解質膜２０ｂおよび電解質膜補強部材２５ｄを有する。高分子電解質膜２０ｂの面積は触媒層２１ａ、２２ａの面積よりもさらに小さい。図２０のように、高分子電解質膜の面積を、触媒層の面積よりも小さくしてもよいが、触媒層を無駄なく使うためには、高分子電解質膜の面積を触媒層の面積よりも大きくするほうが好ましい。電解質膜補強部材２５ｄは高分子電解質膜２０ｂおよび触媒層２１ａ、２２ａの縁を覆う。
【０１２５】
実施の形態５〜８のように、電解質膜補強部材が高分子電解質膜の縁を覆うことで、高分子電解質膜をより強固に補強することができる、高分子電解質膜の形状を維持することができ、高分子電解質膜の取り扱いを容易にする。
【０１２６】
（実施の形態９）
実施の形態９〜１４では、ＭＥＡが枠体部を有し、かつ、固有情報部が枠体部に配置された例について説明する。
【０１２７】
図２１は、実施の形態９のＭＥＡを含む燃料電池の斜視図である。図２１に示されるように、燃料電池４００は、枠体部を有するＭＥＡ５０（以下「枠体一体型ＭＥＡ」と称する）を有する。燃料電池４００は、枠体一体型ＭＥＡ５０を有する以外は、燃料電池１００と同じである。燃料電池１００と同一の構成要件については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１２８】
図２２は、図２１に示される枠体一体型ＭＥＡ５０の正面図である。図２３は、図２２の枠体一体型ＭＥＡ５０のＸＹ線断面図である。
【０１２９】
図２２に示されるように、枠体一体型ＭＥＡ５０は、高分子電解質膜−触媒電極−複合体３０（以下単に「複合体３０」と称する）および枠体部４０を有する。枠体部４０は、酸化ガス入口マニホールド１０ａ、酸化ガス出口マニホールド１０ｂ、燃料ガス入口マニホールド１２ａ、燃料ガス出口マニホールド１２ｂ、冷却媒体入口マニホールド１１ａ、冷却媒体出口マニホールド１１ｂを有する。枠体部４０は、さらにシール部４２を有する。さらに、枠体部４０には、固有情報部４１が配置されている。このように固有情報部が枠体一体型ＭＥＡの枠体部に配置されることで、枠体一体型ＭＥＡのみからであってもＭＥＡの固有情報を得ることができる。
【０１３０】
図２３に示されるように、複合体３０は、高分子電解質膜２０、空気極触媒層２１、燃料極触媒層２２、空気極ガス拡散層２３および燃料極ガス拡散層２４を有する。枠体部４０は、複合体３０がセパレータ３６、３８と接することができるように、複合体３０を収容している。
【０１３１】
固有情報部４１は、枠体部４０のうち、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。具体的には、固有情報部４１は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍であって、シール部４２と枠体部４０の縁とに挟まれた領域に配置される。
【０１３２】
このように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、ＭＥＡからのみであってもＭＥＡの固有情報を得ることができ、リサイクル工程において有利である。また、長期間使用されたＭＥＡの固有情報部からでも、ＭＥＡの固有情報を読みとることが可能となる。
【０１３３】
（実施の形態１０）
実施の形態１０では、固有情報部を燃料電池スタックの外部に露出するように配置した例について説明する。
【０１３４】
図２４は、実施の形態１０のＭＥＡを含む燃料電池５００の斜視図である。燃料電池５００は、固有情報部４１の配置位置が異なる以外は、燃料電池４００と同じである。燃料電池４００と同じ構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３５】
図２４に示されるように、燃料電池５００は、枠体一体型ＭＥＡ５０、燃料極セパレータ３６および空気極セパレータ３８を有する。枠対一体型ＭＥＡ５０のセパレータと接しない面（側面）には固有情報部４１が配置されている。固有情報部４１は側面上の冷却媒体入口マニホールド１１ａに最も近い場所に配置される。枠体一体型ＭＥＡの厚さ（側面の幅）は通常数ｍｍであることから、固有情報部４１を配置するには充分な大きさをもつ。このように本実施の形態では、固有情報部４１は、セパレータと離間しており、かつ冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。
【０１３６】
このように本実施の形態によれば、固有情報部がセパレータに接することがないので、セパレータによる接触圧をうけないことから、固有情報部の劣化をさらに低減することができる。また、本実施の形態では、枠体部のセパレータに接しない面に固有情報部が配置されることから、固有情報部が外部に露出している。そのため、本実施の形態のＭＥＡを含む燃料電池を積層しスタックを製造した場合、スタックを分解することなく、ＭＥＡの固有情報を読みとることができる。
【０１３７】
（実施の形態１１）
実施の形態１１および１２では、枠体部に形成された凹部に固有情報部を配置する例について説明する。
【０１３８】
図２５Ａは、実施の形態１１の燃料電池の枠体一体型ＭＥＡ５１の正面図である。図２５Ｂは図２５Ａに示された枠体一体型ＭＥＡ５１のＸＹ線断面図である。枠体一体型ＭＥＡ５０と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１３９】
図２５に示されるように、枠体部４０は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に、ＭＥＡ５１の厚さ方向に窪んだ凹部４３を有する。具体的には、凹部４３は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍であって、シール部４２と枠体部４０の縁とに挟まれた領域に位置する。また、凹部４３は枠体部４０の縁まで形成されている。固有情報部４１は凹部４３に配置される。このように固有情報部４１は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。また固有情報部４１は、枠体部４０が有する凹部４３に配置されることから、枠体一体型ＭＥＡ５１をセパレータで挟んだとしても、固有情報部４１は、セパレータと離間する。
【０１４０】
このように本実施の形態によれば、固有情報部がセパレータに接することがないので、セパレータによる接触圧をうけず、実施の形態１０と同様に、固有情報部の劣化を低減することができる。また、本実施の形態の燃料電池を積層しスタックを製造した場合、固有情報部は外部に露出することはないので、汚れや衝撃による固有情報部の劣化を低減することができる。
【０１４１】
（実施の形態１２）
図２６Ａは、本発明の実施の形態１２の枠体一体型ＭＥＡ５２の正面図である。図２６Ｂは図２６Ａに示された枠体一体型ＭＥＡ５２のＸＹ線断面図である。枠体一体型ＭＥＡ５０と同一の構成要素については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
図２６に示されるように、枠体部４０は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に、ＭＥＡの厚さ方向に窪んだ凹部４３を有する。具体的には、凹部４３は、シール部４２と枠体部４０の縁とに挟まれた領域に形成される。また、凹部４３は枠体部４０の縁には形成されていない。固有情報部４１は凹部４３のうち、冷却媒体入口マニホールドの近傍に配置される。このように固有情報部４１は、冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。また固有情報部４１は、枠体部４０が有する凹部４３に配置されることから、枠体一体型ＭＥＡ５２をセパレータで挟んだとしても、固有情報部４１は、セパレータと離間する。
【０１４３】
このように本実施の形態によれば、固有情報部がセパレータに接することがないので、セパレータによる接触圧をうけず、実施の形態１０と同様に、固有情報部の劣化を低減することができる。また、本実施の形態のＭＥＡを含む燃料電池を積層しスタックを製造した場合、固有情報部は枠体部の凹部内に密封されるので、実施の形態１１よりもさらに、汚れや衝撃による固有情報部の劣化を低減することができる。
【０１４４】
（実施の形態１３）
実施の形態１３では、枠体一体型ＭＥＡがセパレータよりも長く設計された例について説明する。
図２７Ａは、本発明の実施の形態１３のＭＥＡ５３を含む燃料電池６００の分解斜視図である。図２７Ｂは図２７Ａに示された燃料電池６００の線Ｘの拡大断面図である。
【０１４５】
図２７に示されるように、枠体一体型ＭＥＡ５３は、セパレータ３６および３８よりも、図面上の上下方向に長い。したがって、セパレータ３６およびセパレータ３８で枠体一体型ＭＥＡ５３を挟んだ場合、枠体部４０の一部がセパレータから、ＭＥＡ５３の面方向にはみ出し、枠体部４０のはみ出し部４４が形成される。
【０１４６】
固有情報部４１は、はみ出し部４４上であって、さらに冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。このため本実施の形態では、固有情報部４１はセパレータと離間しており、かつ冷却媒体入口マニホールド１１ａの近傍に配置される。
【０１４７】
このように本実施の形態によれば、固有情報部がセパレータに接することがないので、セパレータによる接触圧をうけず、実施の形態１０と同様に、固有情報部の劣化を低減することができる。また、本実施の形態では、枠体部のはみ出し部に固有情報部が配置されることから、固有情報部が外部に露出している。そのため、本実施の形態のＭＥＡを含む燃料電池を積層しスタックを製造した場合、スタックを分解することなく、ＭＥＡの固有情報を読みとることができる。
【０１４８】
（実施の形態１４）
実施の形態１４では、セパレータが凹部を有する例について説明する。
【０１４９】
図２８Ａは、実施の形態１４の燃料電池７００の分解斜視図である。図２８Ｂは図２８Ａに示された燃料電池７００の線Ｘにおける拡大断面図である。
【０１５０】
図２８に示されるように、セパレータ３６’は、凹部３２を有する。凹部３２は、セパレータ３６’のＭＥＡに接する側の面に形成され、セパレータ３６’の厚さ方向に窪んでいる。そして、セパレータ３８’は凹部３４を有する。凹部３４は、セパレータ３８’のＭＥＡに接する側の面に形成され、セパレータ３８’の厚さ方向に窪んでいる。凹部３２、３４の位置は、枠体一体型ＭＥＡをセパレータ３６’、３８’で挟んだ場合、固有情報部４１が配置されている位置に、凹部３２、３４が配置されるように設定される。したがって、固有情報部４１は、セパレータ３６’および３８’の凹部３２および３４内に位置するように、枠体部４０に配置される。その結果、固有情報部４１はセパレータ３６’、３８’と離間する。
【０１５１】
このように本実施の形態によれば、固有情報部がセパレータに接することがないので、セパレータによる接触圧をうけず、実施の形態１０と同様に、固有情報部の劣化を低減することができる。また、本実施の形態の燃料電池を積層しスタックを製造した場合、固有情報部は外部に露出することはないので、汚れや衝撃による固有情報部の劣化を低減することができる。
【０１５２】
本出願は、２００８年３月１１日出願の特願２００８−０６１１７５、特願２００８−０６１１７６、特願２００８−０６１１７７および特願２００８−０６１１７８に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１５３】
本発明の燃料電池は、ＭＥＡが固有情報部を有することから、ＭＥＡがリサイクルされる際にＭＥＡの固有情報を容易に判別可能である。また、固有情報部は燃料電池内の温度変化が小さい箇所に配置されることから、固有情報部が劣化せず、燃料電池を長期間使用した後であっても、ＭＥＡの固有情報を読み取ることが可能である。そのため、本発明の燃料電池は容易にリサイクルされうる。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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