(57)【要約】【課題】従来の燃料電池用のセパレータは、単セルや燃料電池スタックを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体の膨潤などによって、ねじれ変形が発生し易いという問題点があった。【解決手段】膜電極接合体２に接合して単セルＣを構成する矩形状のセパレータ３，４であって、セル外側面における周縁部に、当該セパレータ３，４の形状を保持するための矩形枠状の保持部材５を配置した構成とし、保持部材５により全体的な剛性を高めて形状を常態に保持し、単セルＣや燃料電池スタックＭを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体の膨潤などを起因とするねじれ変形を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体に接合して単セルを構成する矩形状のセパレータであって、
セル外側面における周縁部に、当該セパレータの形状を保持するための矩形枠状の保持部材を配置したことを特徴とする燃料電池用のセパレータ。
【請求項２】
セル外側面における周縁部に沿って凹部を連続的に有すると共に、前記保持部材が、凹部内に配置してあることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用のセパレータ。
【請求項３】
保持部材が、少なくとも一部に補強部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用のセパレータ。
【請求項４】
補強部が、保持部材の角部内側に張り出した状態に形成してあることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池用のセパレータ。
【請求項５】
保持部材が、枠内側の厚さと枠外側の厚さが異なる断面形状を有してい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用のセパレータ。
【請求項６】
保持部材との間に互いに係合する凹凸を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池用のセパレータ。
【請求項７】
膜電極接合体と、膜電極接合体に接合するアノード側及びカソード側のセパレータを備え、
アノード側及びカソード側の少なくとも一方側のセパレータが、セル外側面における周縁部に、当該セパレータの形状を保持するための矩形枠状の保持部材が同心状に配置してあることを特徴とする燃料電池の単セル。
【請求項８】
膜電極接合体とセパレータとの間において、少なくとも膜電極接合体の発電領域の全周に、外周側の接着剤と内周側の防水剤とから成るシールラインを設けたことを特徴とする請求項７に記載の燃料電池の単セル。
【請求項９】
シールラインは、接着剤と防水剤が互いに接していることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池の単セル。
【請求項１０】
膜電極接合体及び各セパレータが、厚さ方向に反応用ガス用及び冷却液用の各マニホールド穴を有し、
少なくとも冷却液用マニホールド穴の周囲に、外周側の接着剤と内周側の防水剤とから成るシールラインを設けたことを特徴とする請求項８又は９に記載の燃料電池の単セル。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項に記載の単セルを積層して成る燃料電池スタックであって、各単セルが、保持部材の部分で互いに固定してあることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体とともに単セルを構成する燃料電池用のセパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来における燃料電池用のセパレータとしては、例えば、燃料電池用セパレータの製造方法の名称で特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載の燃料電池用セパレータは、プレス加工によって所定の凹凸形状に形成してあり、膜電極接合体のアノード側及びカソード側の面に夫々接合して単セルを構成する。
【０００３】
すなわち、燃料電池用のセパレータは、膜電極接合体との間や、積層時に隣接する単セルのセパレータとの間に、アノードガス及びカソードガスや冷却液の流通空間、あるいはシール材の充填空間などを形成する必要があるので、特許文献１に記載されているように所定の凹凸形状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２７６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記したような燃料電池用のセパレータは、凹凸形状に形成してあることから、単セルや単セルを積層して成る燃料電池スタックを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体の膨潤などによって、ねじれ変形が発生し易い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なされたもので、単セルや燃料電池スタックを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体の膨潤などを起因とするねじれ変形を抑制することができる燃料電池用のセパレータ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】
本発明の燃料電池用のセパレータは、膜電極接合体に接合して単セルを構成する矩形状のセパレータである。そして、燃料電池用のセパレータは、セル外側面における周縁部に、当該セパレータの形状を保持するための矩形枠状の保持部材を配置した構成としており、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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料電池用のセパレータは、セル外側面に配置した矩形枠状の保持部材により、全体的な剛性が高められて形状が常態に保持されることとなり、単セルや燃料電池スタックを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体の膨潤などを起因とするねじれ変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料電池を説明する斜視図（Ａ）、及び分解斜視図（Ｂ）である。
【図２】単セルを分解状態で示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示すセルモジュールの部分断面図である。
【図４】図３中のセパレータにおける保持部材の配置を示す平面図である。
【図５】図３中の保持部材を示す平面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す保持部材の平面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。
【図７】本発明の第３実施形態を示す保持部材の平面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。
【図８】本発明の第４実施形態を示す保持部材の平面図（Ａ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）である。
【図９】本発明の第５実施形態を示す保持部材の平面図（Ａ）、図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく断面図（Ｂ）、及び図Ａ中のＡ−Ａ線に基づく他の形態例の断面図（Ｂ）である。
【図１０】本発明の第６実施形態を示すセルモジュールの部分断面図である。
【図１１】本発明の第７実施形態を示すセパレータの部分的な平面図（Ａ）、及び図Ａ中のシールラインを形成する塗布装置の説明図である。
【図１２】図１１に示すシールラインを形成する塗布装置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〈第１実施形態〉
図１に示す燃料電池ＦＣは、とくに図１（Ｂ）に示すように、複数の単セルＣを互いに積層して一体化した少なくとも二つ以上のセルモジュールＭと、セルモジュールＭ同士の間に介装するシールプレートＰとを備えている。図示例の単セルＣ及びシールプレートＰは、ほぼ同等の縦横寸法を有する矩形状を成している。
【００１１】
なお、図１（Ｂ）には、２つのセルモジュールＭと、１つのシールプレートＰを示したが、実際には、それ以上の数のセルモジュールＭ及びシールプレートＰを積層する。また、本発明に係わる燃料電池スタックは、複数の単セルを積層して成るものであるから、上記のセルモジュールＭや、複数のセルモジュールＭとシールプレートＰから成る積層体Ａのいずれも含まれる。
【００１２】
燃料電池ＦＣは、セルモジュールＭの積層方向の両端部に、エンドプレート５６Ａ，５６Ｂを夫々配置し、単セルＣの長辺側の積層端面（図１中で上下面）に、締結板５７Ａ，５７Ｂが設けてあると共に、短辺側の積層端面に、補強板５８Ａ，５８Ｂが設けてある。各締結板５７Ａ，５７Ｂ及び補強板５８Ａ，５８Ｂは、セルモジュールＭ及びシールプレートＰから成る積層体Ａの積層方向全長にわたる大きさを有し、図示しないボルトにより両エンドプレート５６Ａ，５６Ｂに連結する。
【００１３】
このようにして、燃料電池ＦＣは、図１（Ａ）に示すようなケース一体型構造となり、各セルモジュールＭ及びシールプレートＰを積層方向に拘束・加圧して個々の単セルＣに所定の接触面圧を加え、ガスシール性や導電性等を良好に維持する。
【００１４】
燃料電池Ｃは、図２及び図３に示すように、周囲にフレーム１を有する膜電極接合体２と、フレーム１及び膜電極接合体２との間にアノード側及びカソード側のガス流路ＧＡ，ＧＣを形成するアノード側及びカソード側のセパレータ３，４を備えている。なお、アノードガスは水素であり、カソードガスは空気である。
【００１５】
膜電極接合体２は、一般に、ＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly)と呼ばれるものであって、図３に示すように、固体高分子から成る電解質層１１をアノード側及びカソード側の電極層１２，１３で挟持した構造を有している。これらの電極層１２，１３は、触媒増や多孔質体から成るガス拡散層を含むものである。フレーム１は、樹脂成形（例えば射出成形）により、上記の膜電極接合体２と一体化されており、セパレータ３，４と同等の縦横寸法を有する矩形状である。
【００１６】
各セパレータ３，４は、表裏反転形状を有する金属製の板部材であって、例えばステンレス製であり、プレス加工により所定の凹凸形状に成形することができる。各セパレータ３，４は、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。この波形状は図示の如く長辺方向に連続している。これにより、各セパレータ３，４は、波形の各凸部分が膜電極接合体２に接触すると共に、波形の各凹部分がガス流路ＧＡ，ＧＣになる。
【００１７】
シールプレートＰは、導電性の一枚の金属板を成形したものであり、平面視において上記した単セルＣとほぼ同じ矩形板状で且つ同じ大きさに形成されている。このシールプレートＰは、その周縁部分に、外周シール部材５１及び内周シール部材５２が、全周にわたって平行に設けてあり、外周シール部材５１により外部からの雨水等の浸入を防止すると共に、内周シール部材５２によりセルモジュールＭ間の流路を流通する冷却液の漏出を防止する。
【００１８】
上記の膜電極接合体２のフレーム１、アノード側及びカソード側のセパレータ３，４並びにシールプレートＰは、図１及び図２に示すように、両側の短辺に沿って、反応用ガス用及び冷却液用の各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６が形成されている。これらのマニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６は、各部材を積層した際に互いに積層方向に連通し、反応用ガス及び冷却液のマニホールドとなる。
【００１９】
図１及び図２において、左側に示す各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３は、アノードガス供給用（Ｈ１）、冷却液供給用（Ｈ２）及びカソードガス排出用（Ｈ３）である。また、右側に示す各マニホールド穴Ｈ４〜Ｈ６は、カソードガス供給用（Ｈ４）、冷却液排出用（Ｈ５）及びアノードガス排出用（Ｈ６）である。なお、反応用ガス用及び冷却液用の配置や、供給用と排出用は、一部または全部が異なる位置関係でも良い。
【００２０】
また、フレーム１及び各セパレータ３，４の周縁部や、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周囲には、図２に示すように、シール材Ｓが配置してある。これらのシール材は、接着剤としても機能するもので、フレーム１とセパレータ３，４とを気密的に接合する。また、マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ６の周囲に配置したシール材Ｓは、各マニホールドの気密性を維持する一方で、各層間に応じた流体を供給するために該当箇所に開口を有している。
【００２１】
ここで、本発明の燃料電池用のセパレータ、すなわちアノード側及びカソード側のセパレータ３，４は、上記したように膜電極接合体２に接合して単セルＣを構成する矩形状のものである。そして、セパレータ３，４は、図３及び図４に示すように、セル外側面における周縁部に、当該セパレータ３，４の形状を保持するための矩形枠状の保持部材５が同心状に配置してある。なお、図４は、セパレータ３，４における保持部材５の配置を示す図であり、マニホールド穴が省略してある。
【００２２】
また、この実施形態におけるセパレータ３，４は、セル外側面における周縁部に沿って凹部３Ａ，４Ａを連続的に有しており、その凹部３Ａ，４Ａ内に前記保持部材５を配置した構成になっている。セパレータ３，４は、フレーム１及び膜電極接合体２とともに単セルＣを構成し、さらに、単セルＣを積層してセルモジュールＭを構成した際、相対向する凹部３Ａ，４Ａ同士で空間Ｋ（図３参照）を形成する。
【００２３】
これに対して、保持部材５は、図３及び図５に示すように、凹部３Ａ，４Ａの深さ寸法にほぼ等しい厚さ寸法を有しており、その厚さは全体的に均一である。ただし、保持部材５は、前記空間Ｋに配置するものとしては、凹部３Ａ，４Ａの深さ寸法の二倍、すなわち空間Ｋの厚さ寸法にほぼ等しい厚さ寸法にしても良い。この場合には、積層前において、相対向するセパレータ３，４のいずれか一方側だけに保持部材５を配置すればよく、保持部材５が一方のセパレータの突出状態になるので、これに積層する他方のセパレータの位置決めが非常に容易になる。
【００２４】
上記構成を備えたセパレータ３，４は、セル外側面に配置した矩形枠状の保持部材５により、全体的な剛性が高められて常態の形状に保持される。これにより、セパレータ３，４は、単セルＣやセルモジュール（燃料電池スタック）Ｍを構成した際に、厚さ方向の荷重や膜電極接合体２の膨潤などを起因とするねじれ変形を抑制することができる。なお、保持部材５は、板状にすることも不可能ではないが、矩形枠状にすることで、セパレータ３，４の凹部３Ａ，４Ａとともに以下の効果をもたらすものとなる。
【００２５】
セパレータ３，４は、セル外側面における凹部３Ａ，４Ａ内に前記保持部材５を配置したことから、厚さ寸法を増大させることなく、剛性の向上やねじれ変形の抑制を実現することができる。さらに、セパレータ３，４は、その厚さ内に保持部材５が収容されるので、隣接する単セルＣのセパレータとの間だけでなく、図１に示すエンドプレート５６Ａ，５６Ｂとの間や、シールプレートＰとの間にも配置することができ、単セルＣの薄型化や、積層体（燃料電池スタック）Ａの小型化にも貢献することができる。
【００２６】
さらに、上記のセパレータ３，４は、中央部分が波形状を成しているので、単セルＣを積層して加圧した際、図４中の矢印Ａで示すように、波形が潰れて外側方向（短辺に沿う方向）に延伸するように変形する。これに対して、この実施形態のセパレータ３，４は、図５中の矢印Ｂで示すように、保持部材５が延伸方向の力に抗して変形を防止することができる。
【００２７】
さらに、上記のセパレータ３，４を用いた単セルＣを積層して成る燃料電池スタック、すなわちセルモジュールＭや積層体Ａは、保持部材５の部分で厚さ方向や積層方向にリジットな状態となるので、この部分で固定することによって積層方向に適切な圧力で締結することができる。
【００２８】
（実施例１）
はんだペーストを１０μｍの厚さで塗布した保持部材をセパレータの凹部に配置し、同様のセパレータ同士を互いの凹部が合わさるように積層して、両セパレータをホットプレス機で接合した。その結果、塗布されたはんだペーストが溶融して保持部材の周囲に広がり、両セパレータを強固に接合することができた。このセパレータを用いた単セルを積層して燃料電池スタックを形成したところ、熱変形が著しく改善され、積層時に圧力逃げが解消されて、各部材同士の接着不良やシール性の向上を実現することができた。
【００２９】
（実施例２）
耐熱セラミックペーストをスクリーン印刷機でセパレータの凹部に充填し、同様のセパレータ同士を互いの凹部が合わさるように積層して、耐熱セラミックペーストを１８０℃で２時間加熱し、硬化させて保持部材とした。このセパレータを用いた単セルを積層して燃料電池スタックを形成したところ、熱変形が著しく改善され、積層時に圧力逃げが解消されて、各部材同士の接着不良やシール性の向上を実現することができた。
【００３０】
上記の実施例１，２は、予め成形した保持部材と、充填した耐熱セラミックペーストを加熱硬化させて成る保持部材を例示したものである。保持部材は、予め成形したものである場合には、材料として金属やセラミックスなどを挙げることができる。また、保持部材は、充填物により形成する場合には、熱膨張係数の小さい材料であればそれらを適宜選択することができる。例えば、ペーストは、セラミックス以外に、ガラスフィラーを添加したエポキシ系接着剤などの公知のものを利用することができる。保持部材の材料は、これらに限定されるものではない。
【００３１】
〈第２実施形態〉
図６に示す保持部材５は、枠内側の厚さと枠外側の厚さが異なる断面形状を有するものであって、図示例では、枠内側の厚さＴ１に対して枠外側の厚さＴ２が大きくなっている（Ｔ１＜Ｔ２）。この保持部材５を備えたセパレータにあっても、先の実施形態と同様に、保持部材５により全体的な剛性が高められてねじれ変形を抑制することができ、とくに、セパレータが面内方向に広がるように変形するのを防ぐことができる。
【００３２】
〈第３実施形態〉
図７に示す保持部材５は、少なくとも一部に補強部を備えたものであり、図示例では、四カ所の角部内側に張り出したＲ状の補強部５Ａを備えている。この保持部材５を備えたセパレータにあっても、先の実施形態と同様に、保持部材５により全体的な剛性が高められ、補強部５Ａによりねじれ変形の抑制機能のさらなる向上を実現することができる。
【００３３】
〈第４実施形態〉
図８に示す保持部材５は、少なくとも一部に補強部を備えたものであり、図示例では、四カ所の角部内側に張り出した三角形状の補強部５Ａを備えている。この保持部材５を備えたセパレータにあっても、先の実施形態と同様に、保持部材５により全体的な剛性が高められ、補強部５Ａによりねじれ変形の抑制機能のさらなる向上を実現することができる。
【００３４】
〈第５実施形態〉
図９に示す保持部材５は、セパレータ３，４との間に互いに係合する凹凸を設けたものである。すなわち、図９（Ａ）に示す保持部材５は、両側の長辺に沿って所定間隔で係合用凸部５Ｂを備えている。これらの係合用突部５Ｂは、保持部材５の表裏両面に設けてある。なお、図９（Ｂ）及び（Ｃ）には、積層した２つの単セルにおける上側の単セルのカソード側セパレータ４と、下側の単セルのアノード側セパレータ３を示している。
【００３５】
これに対して、図９（Ｂ）に示すセパレータ３，４は、保持部材５の突部５Ｂに係合する係合用凹部３Ｂ，４Ｂを有している。この係合用凹部３Ｂ，４Ｂは、保持部材５を配置するための凹部（３Ａ，４Ａ）とは別のものである。また、図９（Ｃ）に示すセパレータ３，４は、保持部材５の係合用凸部５Ｂに係合する係合用凹部としての係合穴３Ｃ，４Ｃを有している。この場合には、例えば、互いに係合させた突部５Ｂと係合穴３Ｃ，４Ｃとの間にシール処理を施すことがより望ましい。
【００３６】
上記の保持部材５を備えたセパレータ３，４にあっても、先の実施形態と同様に、保持部材５により全体的な剛性が高められ、補強部５Ａによりねじれ変形の抑制機能のさらなる向上を実現することができる。また、上記のセパレータ３，４及び保持部材５は、凹凸によって互いの位置決めが非常に容易になり、単セルＣ及びセルモジュール（燃料電池スタック）Ｍの製造において作業性を著しく高めることができる。なお、互いに係合する凹凸としては、保持部材側の凹部とセパレータ側の凸部でもよい。
【００３７】
〈第６実施形態〉
図１０に示すセルモジュール（燃料電池スタック）Ｍは、各単セルＣが、保持部材５の部分で互いに固定したものとなっている。図示例では、積層端末（図中の上下）には、セパレータ３，４の凹部３Ａ，４Ａの深さ内に収まる厚さの保持部材５が配置されており、中間の空間部Ｋには、二倍の厚さを有する保持部材５が配置されている。
【００３８】
そして、保持部材５には、隣接するもの同士を接合する手段が設けてある。図示例では、最下段及び中間の保持部材５には、単セルＣを貫通するおねじ部６が回転自在に設けてあり、中間及び最上段の保持部材５には、おねじ部６が螺合するめねじ部７が設けてある。
【００３９】
上記の構成を有するセルモジュールＭは、各単セルＣにおいて、保持部材５によりセパレータ３，４の剛性を高めてねじれ変形を抑制しているうえに、保持部材５によってリジットな状態となった部分で単セルＣ同士を固定しているので、積層方向に適切な圧力で締結することができ、また、熱膨張によるセパレータ３，４間のずれや、全体的なねじれ変形も確実に防止し得るものとなる。
【００４０】
なお、上記構成の場合には、保持部材５を電気的な絶縁部材や、絶縁処理を施した部材で形成することが望ましい。また、隣接する保持部材同士を接合する手段としては、ねじ以外に互いに噛み合う形状のものでも良いし、互いに接着するものでも構わない。
【００４１】
〈第７実施形態〉
図１１に示す単セルＣは、フレーム１を含む膜電極接合体２と各セパレータ３，４との間において、少なくとも膜電極接合体２の発電領域の全周に、外周側の接着剤Ｐ１と内周側の防水剤Ｐ２とから成るシールラインＳＬを設けたものとなっている。このシールラインＳＬの位置は、単セルＣの厚さ方向において保持部材に対応している。また、この実施形態における発電領域は、フレーム１の中央に露出した膜電極接合体２の全域である。さらに、シールラインＳＬは、図２に示すシール材Ｓに代替することができる。
【００４２】
また、図示のフレーム１を含む膜電極接合体２及び各セパレータは、厚さ方向に反応用ガス用及び冷却液用の各マニホールド穴Ｈ１〜Ｈ３を有しており、少なくとも冷却液用マニホールド穴Ｈ２の周囲に、外周側の接着剤Ｐ１と内周側の防水剤Ｐ２とから成るシールラインＳＬが設けてある。このシールラインＳｌは、接着剤Ｐ１と防水剤Ｐ２とが接触した状態になっている。
【００４３】
上記のシールラインＳＬは、図１２に示す塗布装置２１により形成することができる。塗布装置２１は、接着剤Ｐ１と防水剤Ｐ２を充填したディスペンサ２２を備えている。ディスペンサ２２は、下端に塗布ノズル２３を有すると共に、内部に竪の隔壁２４を設けて接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２の充填室２５Ａ，２５Ｂを形成している。このとき、隔壁２４は、ディスペンサ２２の内部上端から、塗布ノズル２３の開口端よりもやや内側に至る間に設けてあり、接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２が塗布ノズル２３内で接触してから吐出されるようになっている。
【００４４】
また、各充填室２５Ａ，２５Ｂには、プランジャ２６Ａ，２６Ｂが夫々上下動自在に設けてある。なお、塗布装置２１は、図示を省略したが、ディスペンサ２２を保持して移動させる手段や、プランジャ２６Ａ，２６Ｂを駆動する手段などで構成されている。プランジャ２６Ａ，２６Ｂを駆動する手段としては、プランジャを直接的に押動する機械的な機構や、充填室２５Ａ，２５Ｂに空気等の作動流体を加圧供給する機構などがある。
【００４５】
上記の塗布装置２１は、プランジャ２６Ａ，２６Ｂを下降駆動して接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２を塗布ノズル２３から押し出し、接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２から成るシールラインＳＬを形成する。シールラインＳＬは、接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２が互いに接触した状態になっている。なお、図１１において、例えばアノードガス用のマニホールドＨ１の外側部分は、従来既知の塗布装置によって接着剤Ｐ１のみが塗布される。
【００４６】
上記構成を備えた単セルＣ及びセルモジュール（燃料電池スタック）Ｍは、先の実施形態と同様に保持部材による効果が得られるうえに、シールラインＳＬを形成する防水剤Ｐ２により、発電に伴う生成水や冷却液が、フレーム１やセパレータ３，４と接着剤Ｐ１との界面に浸透することが無くなり、長期間にわたって接着強度や耐久性を維持することができる。
【００４７】
また、塗布装置２１は、接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２を塗布ノズル２３内で接触させて吐出し、接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２が互いに接触したシールラインＳＬを形成する。このように接着剤Ｐ１及び防水剤Ｐ２を接触させることで、双方の間に空気が閉じ込められるような事態を防止する。これにより、積層方向の荷重が付与された際に、閉じ込められた空気の吐出による接着剤Ｐ１や防水剤Ｐ２の分断を未然に阻止し、充分な接着強度や耐久性を有するシール部分の形成に貢献することができる。
【００４８】
（実施例１）
一方のセパレータ上に、接着剤と防水剤としての防水ワニスを並列して塗布し、シールラインを形成する。この際、防水ワニスが内側になるようにして、シールラインを額縁状に形成した。このセパレータにフレームを含む膜電極接合体を積層し、さらに、フレーム上に同様のシールラインを形成した後、他方のセパレータを積層して単セルを得た。
【００４９】
（実施例２）
シールラインをスクリーン印刷法により形成した。すなわち、一方のセパレータ上に、防水剤としての防水ワニスを額縁状に塗布し、スクリーンに移行しない程度にまで乾燥させた。スクリーン印刷装置により、この防水ワニスの外側に沿って接着剤を塗布した。この場合、接着剤層の内側の縁が防水層とわずかに重なっていても良い。その後、このセパレータにフレームを含む膜電極接合体を積層し、さらに、フレーム上に同様のシールラインを形成した後、他方のセパレータを積層して単セルを得た。
【００５０】
上記の実施例１，２は、いずれの単セルにおいても、セパレータとフレームとの間に、充分な接着強度及び耐久性が得られた。なお、接着剤は、とくに限定されないが、寸法安定性が良く、熱硬化時の変形を抑制するために硬化温度が低いものが好ましく、例えば、ポリオレフィン系エポキシ、ポリイミド系エポキシ、ノボラック樹脂などが挙げられる。防水剤は、とくに限定されないが、主に透湿性の低さにより水透過を防ぐものとして、塩化ビニリデンワニスや、高密度ＰＰ材などが挙げられ、また、主に撥水性により水透過を防ぐ物として、フッ素系ポリマ分散物や、エラストマ分散液または溶液などが挙げられる。
【００５１】
本発明に係わる燃料電池用のセパレータ、単セル及び燃料電池スタックは、その構成が上記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で、各実施形態の構成を組み合わせたり、各部材の材料、形状、大きさ及び数などを変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
Ｃ  単セル
Ｈ１，Ｈ６  アノードガス用のマニホールド穴
Ｈ２，Ｈ４  冷却液用のマニホールド穴
Ｈ３，Ｈ５  カソードガス用のマニホールド穴
Ｍ  セルモジュール（燃料電池スタック）
Ｐ１  接着剤
Ｐ２  防水剤
ＳＬ  シールライン
２  膜電極接合体
３，４  セパレータ
３Ａ，４Ａ  凹部
３Ｂ，４Ｂ  係合用凹部
５  保持部材
５Ａ  補強部
５Ｂ  係合用凸部
５Ｃ  係合穴（係合用凹部）
【図１】
2014229577.tif 000003
【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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