(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲にフレームを有する膜電極構造体と、フレーム及び膜電極構造体を挟持する二枚のセパレータを備えると共に、フレームとセパレータの縁部同士の間にガスシールを設け、フレーム及び膜電極構造体とセパレータとの間に反応用ガスを流通させる構造を有する燃料電池セルであって、
フレームが、反応用ガスの供給及び排出を行うためのマニホールド部と、マニホールド部から膜電極接合体に至る領域であるディフューザ部を備え、
フレームとセパレータが、膜電極構造体からガスシールに至る範囲内のディフューザ部において、互いに接することなく離間していることを特徴とする燃料電池セル。
【請求項２】
前記ディフューザ部において、フレーム及びセパレータの相対向面の少なくとも一方の面に凸部を設けると共に、凸部とその相手側との間に隙間を設けたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項３】
前記ディフューザ部において、フレーム及びセパレータの相対向面の両面に凸部が設けてあり、フレームの凸部とセパレータの凸部とが、互いにずらせて配置してあることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
前記ディフューザ部において、フレーム及びセパレータの相対向面の両面に凸部が設けてあり、フレームの凸部とセパレータの凸部とが、互いに相対向して配置してあることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池セル。
【請求項５】
フレームが、樹脂成形により膜電極構造体と一体化してあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池セル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池セルを複数枚積層して積層体を形成すると共に、積層体を積層方向に加圧して成ることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
前記積層体と、積層体の積層方向の両端側に配置したエンドプレートを備えると共に、両エンドプレートを連結することにより積層体を積層方向に加圧したことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電要素として用いられる燃料電池セルに関し、とくに、複数枚積層して燃料電池スタックを構成する燃料電池セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池セルとしては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の燃料電池セルは、電解質層を燃料極層と空気極層とで挟持した膜電極構造体（ＭＥＡ：Membrane  Electrode Assembly)と、膜電極構造体の周囲を保持する樹脂フレームと、膜電極構造体及びフレームを挟む二枚のセパレータを備えている。【０００３】
そして、燃料電池セルは、フレームとセパレータとの間に、反応用ガスのマニホールド部及び整流部を設けて、膜電極構造体に対して反応用ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）を流通させる構造を有している。セパレータは、反応用ガスのガスシール機能を有するほか、集電体や外部端子としても用いられる。この燃料電池セルは、複数枚を積層して燃料電池スタックを構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７７４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記したような燃料電池セルは、燃料電池スタックを構成する際、組み付け精度、ガスシール性及び導電性などを良好に維持するために積層方向に加圧した状態にする。ところが、従来の燃料電池セルは、膜電極構造体及び樹脂フレームの両方に対してセパレータが接触している構造であったため、これを加圧すると、樹脂フレームとセパレータとの接触部分でも加圧力を受けるので、膜電極構造体とセパレータとの間の面圧が減少（いわゆる面圧抜けが発生）する。とくに、膜電極構造体とセパレータの厚さを薄くし、薄板型の燃料電池スタックにして小型化していくと、この面圧抜けの問題は顕著になる。このため、従来の燃料電池セルでは、面圧抜けにより膜電極構造体とセパレータとの間の接触抵抗が増大するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。【０００６】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、周囲にフレームを有する膜電極構造体と、フレーム及び膜電極構造体を挟持する二枚のセパレータを備えた燃料電池セルにおいて、積層して燃料電池スタックを構成した際に、膜電極構造体とセパレータとの間の面圧を良好に維持することができ、接触抵抗の増大を防止することができる燃料電池セルを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃料電池セルは、周囲にフレームを有する膜電極構造体と、フレーム及び膜電極構造体を挟持する二枚のセパレータを備えると共に、フレームとセパレータの縁部同士の間にガスシールを設け、フレーム及び膜電極構造体とセパレータとの間に反応用ガスを流通させる構造を有している。そして、燃料電池セルは、フレームが、反応用ガスの供給及び排出を行うためのマニホールド部と、マニホールド部から膜電極接合体に至る領域であるディフューザ部を備え、フレームとセパレータが、膜電極構造体からガスシールに至る範囲内のディフューザ部において、互いに接することなく離間している構成とし、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
また、燃料電池セルは、より望ましい実施形態として、前記ディフューザ部において、フレーム及びセパレータの相対向面の少なくとも一方の面に凸部を設けると共に、凸部とその相手側との間に隙間を設けたことを特徴としている。膜電極構造体（フレームを除くＭＥＡ部）への反応用ガスの流れを妨げないようにするため、フレーム及びセパレータに設けた凸部は、相手側に接触することなく隙間があいていることが必要である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燃料電池セルによれば、膜電極構造体からガスシールに至る範囲内のディフューザ部おいてフレームとセパレータとを互いに離間させたことから、複数枚積層して燃料電池スタックを構成した際に、積層方向の加圧力が膜電極構造体とセパレータとの間に有効に働くこととなり、膜電極構造体とセパレータとの間の面圧を良好に維持することができると共に、接触抵抗の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の燃料電池セルの一実施形態において、燃料電池セルを分解状態にして説明する平面図である。
【図２】燃料電池セルの平面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ線に基づく断面図である。
【図４】図２中のＢ−Ｂ線に基づく断面図である。
【図５】燃料電池スタックを説明する側面図である。
【図６】図２中のＣ−Ｃ線に基づく断面図である。
【図７】凸部の高さｈ１がリブの高さｈ２以上である場合を示す断面図である。
【図８】フレームが変形した状態を説明する断面図である。
【図９】膜電極構造体の劣化前の状態を説明する断面図（Ａ）及び劣化後の状態を説明する断面図（Ｂ）である。
【図１０】本発明の燃料電池セルの他の実施形態を説明する断面図である。
【図１１】燃料電池スタックの他の実施形態を説明する分解斜視図（Ａ）及び組み立て後の斜視図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の燃料電池セルの一実施形態を説明する。
図１及び図２に示す燃料電池セルＦＣは、周囲にフレーム１を有する膜電極構造体２と、フレーム１及び膜電極構造体２を挟持する二枚のセパレータ３，３を備えている。フレーム１は、ほぼ一定の厚さの薄板状を成しており、その縁部を除く大部分が膜電極構造体２の厚さよりも薄いものとなっている。そして、フレーム１とセパレータ３の縁部同士の間にガスシールを設けて、フレーム１及び膜電極構造体２とセパレータ３，３との間に反応用ガスを流通させる構造を有している。フレーム１は樹脂であり、セパレータ３は金属であることが、製造しやすいために望ましい。
【００１２】
膜電極構造体２は、一般に、ＭＥＡ（Membrane  Electrode Assembly)と呼ばれるものであって、図３及び図４に示すように、例えば固体高分子から成る電解質層２１を燃料極層（アノード）２２と空気極層（カソード）２３とで挟持した構造を有している。さらに、図示の膜電極構造体２は、燃料極層２２と空気極層２３の表面に、カーボンペーパや多孔質体等から成るガス拡散層２４，２５が夫々積層してある。
【００１３】
そして、膜電極構造体２は、燃料極層２２に一方の反応用ガスである燃料ガス（水素）が供給されると共に、空気極層２３に他方の反応用ガスである酸化剤ガス（空気）が供給されて、電気化学反応により発電をする。なお、膜電極構造体２としては、ガス拡散層を省いて、電解質層２１と燃料極層２２と空気極層２３で構成されるものも含まれる。
【００１４】
フレーム１は、樹脂成形（例えば射出成形）により膜電極構造体２と一体化してあり、この実施形態では、膜電極構造体２を中央にして長方形状を成している。また、フレーム１は、両端部に、各々三個ずつのマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６が配列してあり、各マニホールド穴群から膜電極構造体２に至る領域が、反応用ガスの整流領域（又は拡散領域）となる。このフレーム１及び両セパレータ３，３は、いずれもほぼ同等の縦横寸法を有する長方形状である。
【００１５】
各セパレータ３は、夫々ステンレス等の金属板をプレス成形したものである。各セパレータ３は、図３及び図４に示すように、膜電極構造体２に対応する中央部分が、短辺方向の断面において波形状に形成してある。この波形状は長辺方向に連続している。これにより、各セパレータ３は、波形状における膜電極構造体２に対応する中央部分では、各凸部分が膜電極構造体２に接触すると共に、波形状における各凹部分が反応用ガスの流路となる。とくに、各凸部分が膜電極構造体２に頂部が接触するリブ４である。なお、セパレータ３では、表裏で凹凸が逆の関係になるが、膜電極構造体２側を表として凸部分をリブ４とする。
【００１６】
また、各セパレータ３は、両端部に、フレーム１の各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６同等のマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６を有し、各マニホールド穴群から断面波形状の部分に至る領域が反応用ガスの整流領域（又は拡散領域）となる。
【００１７】
上記のフレーム１及び膜電極構造体２と両セパレータ３，３は、重ね合わせて燃料電池セルＦＣを構成する。このとき、燃料電池セルＦＣは、とくに図２に示すように、中央に、膜電極構造体２の領域である発電部Ｇを備え、フレーム１の厚さよりも膜電極構造体２の厚さの方が大きくなっている。なお、フレーム１の厚さは、必ずしも膜電極構造体２よりも薄くなくても良い。そして、発電部Ｇの両側に、反応用ガスの供給及び排出を行うマニホールド部Ｍ１，Ｍ２と、各マニホールド部Ｍ１，Ｍ２から発電部Ｇに至る反応用ガスの整流領域（又は拡散領域）であるディフューザ部Ｄ１，Ｄ２を備えたものとなる。
【００１８】
図２の左側に示す一方のマニホールド部Ｍ１において、各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３は、燃料ガス供給用（Ｈ１）、冷却流体供給用（Ｈ２）及び酸化剤ガス供給用（Ｈ３）であり、積層方向に夫々の流路を形成する。図２の右側に示す他方のマニホールド部Ｍ２において、各マニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６は、燃料ガス排出用（Ｈ４）、冷却流体排出用（Ｈ５）及び酸化剤ガス排出用（Ｈ６）であり、積層方向に夫々の流路を形成する。なお、供給用と排出用は、一部または全部が逆の位置関係でも良い。
【００１９】
また、燃料電池セルＦＣは、上記の如く、発電部Ｇと、マニホールド部Ｍ１，Ｍ２と、ディフューザ部Ｄ１，Ｄ２を備えたうえで、図２に示すように、反応用ガスの流れ方向において、ディフューザ部Ｄ１，Ｄ２の流路幅Ｗと長さＬとの比（Ｗ／Ｌ）を５以下にしている。図２では排出側のディフューザ部Ｄ２に流路幅Ｗと長さＬを付したが、供給側のディフューザ部Ｄ１においても同様である。これにより、供給用のマニホールドＨ１，Ｈ３から供給した燃料ガス及び酸化剤ガスを整流（又は拡散）して、これらのガスを膜電極構造体２全体に均一に供給することができると共に、膜電極構造体２を経た残りの燃料ガス及び酸化剤ガスを排出用のマニホールドＨ４，Ｈ６に円滑に流すことができる。
【００２０】
さらに、燃料電池セルＦＣは、フレーム１とセパレータ３の縁部同士の間にガスシールが施してある。すなわち、燃料電池セルＦＣは、図３及び図４に示すように、フレーム１及びセパレータ３の縁部同士を接着剤Ｂで封止し、複数枚を積層した状態では、隣接するフレーム１同士及びセパレータ３同士も接着剤Ｂで封止する。この実施形態では、隣接するセパレータ３，３間に冷却流体を流通させる構造である。なお、セパレータ３が集電体や外部端子の機能を有する場合には、セパレータ３同士の間に絶縁体を介装することもある。
【００２１】
上記の接着剤Ｂによるガスシールは、個々の層間において、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却流体の夫々の流通域を気密的に分離する。つまり、図１に示す例では、下側セパレータ３の上面（及びフレームの下面）には、酸化剤ガスを膜電極構造体２の空気極２３に流通させるためのシールラインＳＬが設けてある。また、フレーム１の上面（及び上側セパレータの下面）には、燃料ガスを膜電極構造体２の燃料極２２に流通させるためのシールラインＳＬが設けてある。さらに、上側セパレータ３の上面には、冷却流体を流通させるためのシールラインＳＬが設けてある。ガスシールは、接着シールであっても良いし、ガスケットなどの固体シールであっても良く、その両方を併用することも可能である。
【００２２】
上記構成を備えた燃料電池セルＦＣは、図５に示すように、複数枚を積層して燃料電池スタックＦＳを構成する。この燃料電池スタックＦＳは、燃料電池セルＦＣを複数枚積層して成る積層体Ｓｔを備えると共に、複数の保持ロッド１１を掛け渡した上部及び下部のエンドプレート１２，１３の間に前記積層体Ｓｔを配置している。そして、積層体Ｓｔと上部エンドプレート１２との間に、ばね部材１４及び中間プレート１５を介装して、積層体Ｓｔを図中矢印で示す積層方向に加圧した状態にする。これにより、個々の燃料電池セルＦＣに所定の面圧を加えて、ガスシール性や導電性等を良好に維持する。
【００２３】
そこで、当該燃料電池セルＦＣは、フレーム１とセパレータ３が、膜電極構造体２からガスシール（ＳＬ）に至る範囲で、互いに接することなく離間したものとなっている。すなわち、フレーム１とセパレータ３は、反応用ガスの整流領域であるディフューザ部Ｄ１，Ｄ２の全域において互いに離間していて、反応用ガス流通用の隙間を形成している。
【００２４】
より具体的には、燃料電池セルＦＣは、図６にも示すように、フレーム１及びセパレータ３の相対向面の両面に凸部５，６が設けてあると共に、凸部５，６とその相手側との間に隙間５Ｓ，６Ｓが設けてある。凸部５，６は、その形状等が限定されるものではないが、図示例ではいずれも円錐台形状を成すと共に、所定間隔で縦横に配列してある。
【００２５】
そして、フレーム１の凸部５とセパレータ３の凸部６は、図３に示す如く互いにずらせて配置してあり、若しくは図６に示す如く互いに相対向して配置してあり、いずれの場合も相手側との間に隙間５Ｓ，６Ｓを形成する。
【００２６】
なお、先述したように、セパレータ３では、表裏で凹凸が逆の関係になるが、膜電極構造体２への対向面を表として凸部６とする。また、図３と図６では、セパレータ３の形状が一部異なるが、フレーム１を含む凸部５，６等の基本構成は同等である。
【００２７】
ここで、燃料電池セルＦＣは、セパレータ３が、フレーム１に対向する上記の凸部６と、膜電極構造体２に頂部が接触する先述のリブ４を備えていて、図６に示す如く凸部６の高さをｈ１とし、凸部６の底部からリブ６の頂部までの高さ（リブ４の高さ）をｈ２としたときに、ｈ１＜ｈ２の関係にしてある。このとき、先述したように、フレーム１の厚さは膜電極構造体２の厚さ以下である。
【００２８】
さらに、燃料電池セルＦＣは、フレーム１とセパレータ３の間において、凸部５，６とその相手側との隙間５Ｓ，５Ｓの寸法が、膜電極構造体２の経年劣化による厚さの減少量よりも大きい構成になっている。この構成は、膜電極構造体２の経年劣化に対して隙間５Ｓ，５Ｓを維持するためのものであって、厚さの減少量は実験等により求めることができる。隙間５Ｓ，５Ｓを維持するより確実な構成は、隙間５Ｓ，５Ｓの寸法を膜電極構造体２の厚さ程度にすることである。
【００２９】
上記構成を備えた燃料電池セルＦＣは、フレーム１とセパレータ３が、膜電極構造体２からガスシール（ＳＬ）に至る範囲（ディフューザ部Ｄ１，Ｄ２）で、互いに接することなく離間しているので、燃料電池スタックＦＳを構成した際に、積層方向の加圧力が、フレーム１とセパレータ３の間には作用せずに膜電極構造体２とセパレータ３との間に有効に働くこととなる。これにより、膜電極構造体２とセパレータ３との間の面圧を良好に維持することができると共に、接触抵抗の増大を防止することができる。また、燃料電池スタックＦＳには積層方向の加圧力が常に作用しているので、経年劣化により膜電極構造体２の厚さが減少しても、膜電極構造体２とセパレータ３との接触状態が維持され、面圧抜けが生じることはない。
【００３０】
しかも、燃料電池セルＦＣは、セパレータ３における凸部６の高さｈ１とリブ４の高さｈ２との関係をｈ１＜ｈ２にしたので、積層した際に、リブ４が先行して膜電極構造体２に接触することとなり、凸部６と相手側との隙間６Ｓを確保することができる。
【００３１】
ところで、例えば図７に示すように、フレーム１及び膜電極構造体２の厚さが同等であって、凸部６の高さｈ１とリブ４の高さｈ２との関係をｈ１≧ｈ２にすると、積層した際に、凸部６がフレーム１に接触し、これにより、膜電極構造体２とセパレータ３との間の面圧が減少する面圧抜けが発生して、接触抵抗が増大する。
【００３２】
これに対して、燃料電池セルＦＣは、上述の如くリブ４が先行して膜電極構造体２に接触し且つ隙間６Ｓを確保するので、膜電極構造体２とセパレータ３との間の面圧を良好に維持して、接触抵抗の増大を防止する。これにより、膜電極構造体２とセパレータ３との間の接触抵抗を低く抑えて、良好な電池性能を維持することができる。
【００３３】
さらに、燃料電池セルＦＣは、セパレータ３における凸部６の高さをｈ１をリブ４の高さｈ２未満とすることで、セパレータ３のディフューザ部Ｄ１，Ｄ２の高さが低くなる。これは、セパレータ３が金属製で且つプレス成形される場合、加工量が小さくなることを表す。この加工量が小さくなると、例えば凸部間の距離を狭くするなどの複雑な形状を成形しやすくなる。
【００３４】
また、凸部間の距離は、ガスが流れる際の圧力損失が大きくならない程度に、コンプレッサ等の燃料電池用補機の負荷許容範囲内で設定するのが良い。
【００３５】
さらに、燃料電池セルＦＣは、フレーム１及びセパレータ３の相対向面の両面に凸部５，６を設けると共に、凸部５，６とその相手側との間に隙間５Ｓ，６Ｓを設けた構成としたので、図８に示すように、燃料ガスと酸化剤ガスの差圧などによりフレーム１が撓んだ場合でも、凸部５，６がその相手側に当接することで、それ以上の撓みを阻止するのと同時に、ガス流路を確保することができる。また、凸部５，６の当接により、フレーム１の変位量を小さくして、フレーム１への負荷を軽減する効果もある。
【００３６】
さらに、燃料電池セルＦＣは、凸部５，６とその相手側との隙間５Ｓ，６Ｓの寸法を、膜電極構造体２の経年劣化による厚さの減少量よりも大きくしたので、図９（Ａ）に示す初期状態から、図９（Ｂ）に示すように膜電極構造体２の厚さが減少しても、隙間５Ｓ，６Ｓを確保することができる。これにより、膜電極構造体２とセパレータ３との間の面圧を良好に維持して、接触抵抗の増大を防止すると共に、フレーム１の変形時における負荷軽減やガス流路の確保等といった機能も維持することができる。
【００３７】
さらに、燃料電池セルＦＣは、図３に示すように、フレーム１の凸部５とセパレータ３の凸部６とを互いにずらせて配置する。これにより、例えば、経年劣化による膜電極構造体２の厚さ減少や、反応用ガスの差圧によるフレーム１の撓みといった事態に対して、フレーム１とセパレータ３との隙間５Ｓ，６Ｓを大きく確保し得ると共に、反応ガスの流通するスペースを広く確保することができる。
【００３８】
さらに、燃料電池セルＦＣは、図６に示すように、フレーム１の凸部５とセパレータ３の凸部６とを互いに相対向して配置する。これにより、例えば、外部から応力が加わった際に、凸部５，６が一時的に互いに当接してストッパの役目を果し、全体の変形を防止して膜電極構造体２に過剰な負荷が加わるのを未然に阻止することができるほか、リブ４等とともに機械的強度をより高める機能がもたらされる。
【００３９】
さらに、燃料電池セルＦＣは、樹脂成形によりフレーム１と膜電極構造体２とを一体化したので、生産効率が向上すると共に、凸部５を形成するにあたり、金属プレス成形よりも複雑な形状を容易に成形することができる。
【００４０】
そして、上記の燃料電池セルＦＣを積層して成る燃料電池スタックＦＳは、各燃料電池セルＦＣにおいて、セパレータ２と膜電極構造体２との面圧を良好に維持して、接触抵抗の増大を防止するので、長期にわたって効率の良い発電機能を得ることができる。
【００４１】
図１０は、本発明の燃料電池セルの他の実施形態を説明する図である。この実施形態では、フレーム１２とセパレータ３との間において、セパレータ３のみに凸部６を設け、凸部６とその相手側との間に隙間６Ｓを設けている。
【００４２】
本発明では、フレーム及びセパレータの相対向面の少なくとも一方の面に凸部を設けると共に、凸部とその相手側との間に隙間を設けた構成であれば良い。したがって、図１０に示すように、セパレータ３のみに凸部６を設けた構成や、フレームのみに凸部を設けた構成（図示せず）を採用することができ、いずれの場合も先の実施形態と同等の作用及び効果を得ることができる。
【００４３】
図１１は、燃料電池スタックＦＳの他の実施形態を説明する図である。
図示の燃料電池スタックＦＳは、燃料電池セルＦＣを複数枚積層して成る積層体Ｓｔを備えている。燃料電池セルＦＣは、周囲にフレーム１を有する膜電極構造体２と、フレーム１及び膜電極構造体２を挟持する二枚のセパレータ３，３から成り、その内部構造は先述の各実施形態と同様のものである。
【００４４】
そして、燃料電池スタックＦＳは、前記積層体Ｓｔと、積層体Ｓｔの積層方向の両端側に配置したエンドプレート３１，３２を備えると共に、両エンドプレート３１，３２を連結することにより積層体Ｓｔを積層方向に加圧している。
【００４５】
より具体的には、燃料電池スタックＦＳは、積層体Ｓｔの積層方向の一端部（図１１中で右側端部）に、集電板３３及びスペーサ３４を介してエンドプレート３１が設けてあると共に、他端部に、集電板３５を介してエンドプレート３２が設けてある。集電板３３，３５は、夫々のエンドプレート３１，３２を貫通するコネクタ３５Ａ（片方のみ図示）を有している。
【００４６】
また、燃料電池スタックＦＳは、積層体Ｓｔに対し、燃料電池セルＦＣの長辺側となる両面（図１１中で上下面）に、締結板３６，３７を備えると共に、短辺側となる両面に、補強板３８，３９を備えている。
【００４７】
締結板３６，３７は、平板状の本体部分に、エンドプレート３１，３２の外側面に対する取付片３６Ａ，３７Ａを有している。補強板３８，３９は、平板状の本体部分に、エンドプレート３１，３２の外側面に対する取付片３８Ａ，３９Ａと、締結板３６，３７に対する保持部３８Ｂ，３９Ｂを有している。両補強板３８，３９は、締結板３６，３７の縁部に保持部３８Ｂ，３９Ｂを重合して積層体Ｓｔの側部に嵌合する。
【００４８】
そして、燃料電池スタックＦＳは、各締結板３６，３７及び補強板３８，３９を適数のボルトＢにより両エンドプレート３１，３２に連結することで、ケース一体型構造となる。
【００４９】
上記構成を備えた燃料電池スタックＦＳは、各燃料電池セルＦＣにおいてフレーム１とセパレータ３が互いに離間しており、このような燃料電池セルＦＣから成る積層体Ｓｔをエンドプレート３１，３２で挟持しているので、先述したように膜電極構造体２とセパレータ３との接触面圧を常に良好に維持することができると同時に、積層体Ｓｔを加圧状態にすることができる。
【００５０】
すなわち、上記の燃料電池スタックＦＳでは、各燃料電池セルＦＣにおいてフレーム１とセパレータ３が互いに離間しているので、フレーム１の弾性力（加圧に対する反発力）が隣接する燃料電池セルＦＣに互いに作用することとなる。そのため、燃料電池スタックＦＳは、積層体Ｓｔの全体を積層方向に加圧したのと同等になり、図５で説明した燃料電池スタックのばね部材（１４）を使用しなくても、積層体Ｓｔの加圧状態を維持することができる。これにより、部品点数及び製造工数の削減や、製造コストの低減、並びに小型軽量化などに貢献することができる。
【００５１】
なお、本発明の燃料電池セル及び燃料電池スタックは、その構成が上記の各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各構成部位の形状や個数、材料などを適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１          フレーム
２          膜電極構造体
３          セパレータ
４          リブ
５  ６      凸部
５Ｓ  ６Ｓ  隙間  
３１  ３２  エンドプレート
Ｄ１  Ｄ２  ディフューザ部
ＦＣ        燃料電池セル
ＦＳ        燃料電池スタック
Ｇ          発電部
Ｍ１  Ｍ２  マニホールド部
Ｓｔ        積層体
【図１】
0005445986.tif 000002
【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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