(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜を挟んで配された触媒反応層を有する一対の電極と、前記電極の一方に水素を含有する燃料ガスを供給分配しかつ他方に酸素を含む酸化剤ガスを供給分配する手段とを具備した単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層した高分子電解質型燃料電池であって、前記単電池への前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスの供給排出のためのガスマニホルドが、積層された前記燃料電池の外周に配され、前記単電池を相互に締め付けることで前記単電池間の接触抵抗を低減する働きを有する高分子電解質型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用する燃料電池、特に高分子電解質型燃料電池に関するものであって、より詳しくは、外部マニホルド型燃料電池のマニホルドの構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高分子電解質型燃料電池は、水素などの燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを、ガス拡散電極において電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。
高分子電解質型燃料電池の一例を図２〜図４を用いて説明する。
水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜３の両面に、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒反応層２が密着して配されている。この触媒反応層２の外面には、ガス通気性と電子導電性を併せ持つ拡散層１が密着して配される。触媒反応層２とこの拡散層１とにより電極２３が構成される。また、電極２３と高分子電解質膜３はあらかじめ一体化して電極電解質膜接合体（以下、ＭＥＡとする）２４を構成している。
【０００３】
一般の高分子電解質型燃料電池においては、複数のＭＥＡ２４は、導電性のセパレータ板４を介して積層され、いわゆる積層電池を構成している。セパレータ板４は、隣接したＭＥＡ２４を機械的に固定するとともに、互いに電気的に直列に接続する。
電極２３の周囲には、供給する燃料ガスおよび酸化剤ガスが外にリークしたり、互いに混合しないように、高分子電解質膜３を挟んで図２に示すシール材６や図３に示すガスケット８が配される。このシール材６やガスケット８は、あらかじめＭＥＡ２４と一体化されている。ガスケット８は、例えば樹脂や金属板からなり、電極２３と同程度の厚さを有し、対向して配されたセパレータ板４とガスケット８の隙間はグリースや接着剤でシールされる。
さらに近年では、図４に示すように、ＭＥＡ２４として、ガスシール性を必要とする部分にあらかじめシール効果を持つ樹脂１０をしみこませ、これを固化させることで、セパレータ板４との間にガスシール性を確保する方法も提案されている。
【０００４】
セパレータ板４のＭＥＡ２４と接触する部分には、電極面に燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給しかつ反応により生成したガスや余剰のガスを運び去るためのガス流路５が形成される。ガス流路５は、セパレータ板４と別に設けることもできるが、図２等に示すようにセパレータ板４の表面に溝を設けてガス流路５とする方式が一般的である。
積層電池では、この溝に燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給するためは、これらのガスを供給する配管を、使用するセパレータ板４の数だけ分岐し、さらにその分岐先を直接セパレータ板４に形成された溝につなぎ込む機構が必要となる。また、各単電池へ冷却水を供給しかつ排出する機構も求められる。この機構をマニホルドと呼ぶ。これらマニホルドの配置形態により、内部マニホルド型と外部マニホルド型に分類される。このうち、電池外部に設けられた燃料ガス等の配管をセパレータ板４に形成されたガス流路５に直接接続するタイプを外部マニホルド型と呼ぶ。また、内部マニホルド型とは、ガス流路を形成したセパレータ板に、貫通した孔を設け、ガス流路の出入り口をこの孔まで通し、この孔から直接燃料ガス等を供給するものである。
【０００５】
このうち、燃料ガスや冷却水の供給排出孔を積層電池内部に確保した、いわゆる内部マニホルド型が一般的である。しかしながら、都市ガスを改質して、水素化した実ガスを用いて電池を運転する場合、燃料ガス流路の下流域では、ＣＯ濃度が上昇する結果、電極が、ＣＯにより被毒され、これにより温度が低下し、その温度の低下がさらに電極被毒を促進させることがある。このような電池の性能を低下する現象を緩和するため、マニホルドから各単電池へのガスの供給排出部の間口をできるだけ広く取る構造として、外部マニホルド型が見直されている。
【０００６】
内部マニホルド型および外部マニホルド型のいずれを用いても、冷却部を含む複数の単電池を一方向に積み重ね、その両端に一対の端板を配し、その２枚の端板の間を締結ロッドで固定することが必要である。締め付け方式は、単電池を面内でできるだけ均一に締め付けることが望ましい。機械的強度の観点から、端板や締結ロッドには通常、ステンレス鋼などの金属材料を用いる。これらの端板や締結ロッドと、積層電池とは、絶縁板により電気的に絶縁され、電流が端板を通して外部に漏れ出ることのない構造とする。締結ロッドについては、セパレータ板の内部の貫通孔の中を通す方法や、積層池全体を端板越しに金属のベルトで締め上げる方式が提案されている。
【０００７】
また、図２、図３および図４に示したいずれのシール方式においても、シール性を維持しかつ電極とセパレータ板の間やセパレータ板同士間の接触抵抗を小さく保つため、恒常的な締め付け圧が必要である。そこで、締結ロッドと端板の間にスクリューバネや皿バネを挿入するなどの構成が採用されている。この締め付け圧力によって、セパレータ板、電極、電解質膜など電池の構成部材間の電気的接触が確保されている。
多くの燃料電池は、単電池を数多く重ねた積層構造を採っている。燃料電池運転時には電力とともに発生する熱を電池外に排出するために、積層電池では単電池１〜２セル毎に冷却板が配されている。冷却板としては薄い金属板の内部に冷却水などの熱媒体が貫流するような構造が一般的である。また、図２〜４に示すように、単電池を構成するセパレータ板４の背面、すなわち冷却水を流したい面に流路を形成し、セパレータ板４自体を冷却板として機能させる方法もある。その際、冷却水などの熱媒体をシールするためにＯリング７やガスケットも必要となるが、このシール方法では、Ｏリングを完全につぶすなどして冷却板の上下間で十分な導電性を確保する必要がある。
【０００８】
以上に示した燃料電池の構成では、水素ガスや空気などのガスをシールするため、電極の周囲にシール材やＯリングを配置する必要がある。この時、ＭＥＡには、シール剤を設置するための１０ｍｍ程度の糊代が必要になる。また、シール効果のある樹脂をＭＥＡに浸み込ませてシール部とする方法でも、５ｍｍ程度のシール幅が必要である。
燃料電池の小型化・省スペース化の為には、これらのシール幅はできるだけ小さくすることが必要である。さらにシール材やシール部を、上下のセパレータで挟み付ける必要があり、比較的大きな締め付け力を常に加えなければならない。そのため、端板や締め付けロッドなどの締め付け機構は、その規模や重量において大きくならざるを得ない。
シール材やＯリングを用いた方法や、樹脂を予めＭＥＡに浸み込ませてシールする方法では、シールのための部材や工程が必要となり、低コスト化のためにはさらなる工夫が望まれていた。また、固体高分子型燃料電池では、電解質膜と電極、および電極とセパレータ板が十分に圧接していることが必要であるが、これらの方法では、端板からの締め付け圧が電極部とシール部の両方に作用するため、十分な圧接力を加えるために、これらの厚さや形状の管理が難しいという問題点もある。
【０００９】
内部マニホルド型では、積み重ねたセパレータ板とＭＥＡに、反応ガスや冷却媒体の通る孔を直接設ける。電池の積層数や電力出力が大きくなってくると、この内部マニホルド孔を通って大量の流体を供給排出しなければならず、マニホルド部での圧損が大きくなる。そこで積層数の小さい燃料電池では、電池全体のコンパクト性を考慮して、孔径の小さいマニホルド孔にし、逆に積層数の大きい燃料電池では圧損を抑えるために孔径の大きなマニホルド孔にする必要がある。内部マニホルド型では、セパレータやＭＥＡの設計では、常に積層数を考慮しなければならないという、問題点があった。
内部マニホルド型燃料電池の場合、電池全体に恒常的な締め付け圧を加えているため、一般的にガスシールに対する信頼性は高い。一方、外部マニホルド型燃料電池の場合、マニホルドのフランジ面に接する積層電池の側面が、ＭＥＡやセパレータなどの薄板の積層体であるため、平滑なシール面が得難く、一般的には内部マニホルド型と比較してガスシールに対する信頼性が低い。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、小型コンパクトであって、ガスシールの信頼性に優れた高分子電解質型燃料電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の高分子電解質型燃料電池は、高分子電解質膜を挟んだ一対の電極を有し、一方の電極面に水素などの燃料を供給し、他方の電極面に酸素などを含む酸化剤ガスを供給する手段を有する構成を単電池とする。そしてこの単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層することで、高分子電解質型燃料電池のスタックを形成する。このとき、上記高分子電解質膜を挟んだ一対の電極の端部は、積層した高分子電解質型燃料電池の側表面に到達させておき、それぞれの単電池へのガスの供給排出は、積層した高分子電解質型燃料電池の側面に配したガスマニホルドを通じて行なう。
このとき、上記のガスマニホルドは、複数の単電池を積層して構成された電池スタックの長手方向に配置する。このような位置に配置すると、単電池それぞれへのガスの供給排出をより均一に行うことが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の高分子電解質型燃料電池は、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を挟んで配された触媒反応層を有する一対の電極と、電極の一方に水素を含有する燃料ガスを供給分配しかつ他方に酸素を含む酸化剤ガスを供給分配する手段とを具備した単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層した高分子電解質型燃料電池であって、単電池への燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給排出のためのガスマニホルドが、積層された燃料電池の外周に配され、単電池を相互に締め付けることで単電池間の接触抵抗を低減する働きを有する。
好ましくは、上記のガスマニホルドを弾性体で構成する。これによって、積層電池の積層方向の厚みのクリープを吸収し、かつ外部マニホルドのシール面と接する積層電池の側面の凹凸を吸収して、外部マニホルドのシールの信頼性を向上させることができる。
【００１３】
また、高分子電解質膜を挟んで一対の電極を有し、一方の電極面に水素などの燃料を供給し、他方の電極面に酸素などを含む酸化剤ガスを供給する手段を有する単電池が、導電性のセパレータを介して複数個積層され、それぞれの単電池へのガスの供給、排出は積層した高分子電解質型燃料電池の側面に配したガスマニホルドを通じて行なう高分子電解質型燃料電池であって、ガスマニホルドのガスシール面がフランジ状の形状を有しており、フランジ面にリング状の枠体を嵌合させ、枠体を電池方向に締め付けることによってガスマニホルドのシールを行うことを特徴とする。
【００１４】
また、高分子電解質膜を挟んで一対の電極を有し、一方の電極面に水素などの燃料を供給しかつ他方の電極面に酸素などを含む酸化剤ガスを供給する手段を有する単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層した高分子電解質型燃料電池であって、上記電極端部が積層した高分子電解質型燃料電池の側表面に達しており、積層した高分子電解質型燃料電池の側面をガス気密性の非導電性材料で覆うことにより、電極およびセパレータのガスシール性を付与し、さらに、それぞれの単電池へのガスの供給、排出は積層した高分子電解質型燃料電池の側面に配したガスマニホルドを通じて行なう高分子電解質型燃料電池において、ガスマニホルドとガス気密性の非導電性材料と同一材料で構成することにより、外部マニホルドのシール面と外部マニホルドのシール面と接する積層電池の側面の材料が同一であるため、熱膨張係数の違いによる外部マニホルドと外部マニホルドのシール面と接する積層電池の側面の接合性を損なうことなく、外部マニホルドのシールの信頼性を向上することができる。
【００１５】
また、高分子電解質膜を挟んで一対の電極を有し、一方の電極面に水素などの燃料を供給しかつ他方の電極面に酸素などを含む酸化剤ガスを供給する手段を有する単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層した高分子電解質型燃料電池であって、上記電極端部が積層した高分子電解質型燃料電池の側表面に達しており、積層した高分子電解質型燃料電池の側面をガス気密性の非導電性材料で覆うことにより、電極およびセパレータのガスシール性を付与し、さらに、それぞれの単電池へのガスの供給、排出は積層した高分子電解質型燃料電池の側面に配したガスマニホルドを通じて行なう高分子電解質型燃料電池において、ガスマニホルドはガス気密性の非導電性材料と同一材料で構成されており、ガス気密性の非導電性材料で覆った面に、ガスマニホルドを設置し、ガスマニホルドとガス気密性の非導電性材料を接合してガスシールを行うことにより、外部マニホルドのシール面と外部マニホルドのシール面と接する積層電池の側面を接合するため、外部マニホルドのシールの信頼性を向上させることができる。
【００１６】
上記のようなガスマニホルドとガス気密性の非導電性材料の接合に超音波溶着を用いると、外部マニホルドのシール面とそこに接する積層電池の側面を接合するため、外部マニホルドのシールの信頼性を向上することができる。
さらに、ガス気密性の非導電性材料が、射出成型などの手法によって成型することによって、積層電池の側面を精度良くモールドすることが可能となり、外部マニホルドのシールの信頼性を向上することができる。
また、高分子電解質膜を挟んで一対の電極を有し、一方の電極面に水素などの燃料を供給し、他方の電極面に酸素などを含む酸化剤ガスを供給する手段を有する単電池を、導電性のセパレータを介して複数個積層した高分子電解質型燃料電池であって、上記電極端部が積層した高分子電解質型燃料電池の側表面に達しており、積層した高分子電解質型燃料電池の側面をガス気密性の非導電性材料で覆うことにより、電極およびセパレータのガスシール性を付与し、さらに、それぞれの単電池へのガスの供給、排出は積層した高分子電解質型燃料電池の側面に配したガスマニホルドを通じて行なう高分子電解質型燃料電池において、ガスマニホルドとガス気密性の非導電性材料は、射出成型などの手法によって一体成型することによって、外部マニホルドと積層電池の側面の間に接合面が無くなり、外部マニホルドのシールの信頼性を向上することができる。
さらに、ガス気密性の非導電性材料が、樹脂またはゴムで形成されていることによって、電気絶縁性を保つことが可能であると同時に、ゴムを使用した場合には、積層電池の積層方向の厚みのクリープを吸収し、かつ外部マニホルドのシール面と接する積層電池の側面の凹凸を吸収して、全般的なシールの信頼性を向上することができる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の参考例および好ましい実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
《参考例１》
粒径が数ミクロン以下のカーボン粉末を、塩化白金酸水溶液に浸漬し、還元処理によりカーボン粉末の表面に白金触媒を担持させた。このときのカーボンと担持した白金の重量比は１：１とした。ついで、この白金を担持したカーボン粉末を高分子電解質のアルコール溶液中に分散させ、スラリー化した。
一方、電極となる厚さ４００μｍのカーボンペーパーを、フッ素樹脂の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製のネオフロンＮＤ−１）に含浸した後、これを乾燥し、４００℃で３０分加熱処理することで、カーボンペーパーに撥水性を付与した。つぎに撥水処理を施したカーボンペーパーの片面にカーボン粉末を含むスラリーを均一に塗布して触媒層２を形成し、電極２３を得た。
【００１９】
以上のようにして得られた電極２３を用いて、図１に示すような電池構成単位を組み立てた。
得られた電極２３を、長さおよび幅をともに１０ｃｍに裁断した。ついで、２枚の電極２３を、電極２３よりも一回り大きい長さおよび幅がともに１２ｃｍの高分子電解質膜３の両面に、その触媒層２を備えた面がそれぞれ高分子電解質膜３と向き合うようにし、高分子電解質膜３の中央に位置するようにして重ね合わせた。電極２３の周囲に高分子電解質膜３を挟んで、約３５０μｍの厚みのシリコンゴムのシートを配し、１００℃で５分間ホットプレスし、電極電解質膜接合体（以下、ＭＥＡとする）２４を得た。ここで、シリコンゴムは、電池に供給するガスがリークしたり、互いに混合するのを防ぐためのガスケットとして機能する。
【００２０】
得られたＭＥＡ２４の一対をセパレータ４と交互に重ね合わせた。セパレータ４は、厚さが４ｍｍのカーボン製で、気密性を有する。またそのＭＥＡ２４と接触させる表面には、幅が２ｍｍで深さが１ｍｍのガス流路５が切削加工により形成されている。また、セパレータ４の周縁部には、燃料ガスまたは酸化剤ガスのマニホルド孔１１が表裏を貫通して形成されている。なお、マニホルド孔１１は、ガス流路５の端部と連通している。また、同様に冷却水を循環させるためのマニホルド孔１２も同様に、セパレータ板４の表裏を貫通して形成されている。
なお、ＭＥＡ２４をセパレータ板４で挟み込む際、電極２３の周りにはセパレータ板４と同じ外寸のポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製シート１３を配した。このＰＥＴシート１３は、ＭＥＡ２４周縁部のセパレータ板４と高分子電解質膜３の間のスペーサとして用いた。また、冷却流路２１のシール用にＯリング７は用いなかった。
【００２１】
このような電池構成単位を２５個すなわち５０セルを積層し、両端部にそれぞれ金属製の集電板、絶縁板および端板を順に重ね合わせて電池スタックを得た。ついで、この電池スタックの両端板間を締結ロッドで接続して電池スタックを固定した。この時の締結圧はセパレータ板の面積に対して１０ｋｇｆ／ｃｍ2とした。この５０セル電池モジュールに、燃料ガスと冷却水を通じたが、これらがＰＥＴシートとセパレータの隙間からリークして電池性能は得られなかった。
【００２２】
そこで、本参考例の電池では、内部マニホルド方式に代え、外部マニホルド方式で、これを電池スタックの長手方向、すなわちスタックの外寸の長辺に平行に配置する方法を試みた。その全体構成を図６に示す。
得られたＭＥＡ２４を、図５に示すセパレータ板４ａと４ｂの間およびセパレータ板４ｂと４ｃの間にそれぞれ挟み込んで電池構成単位を得た。
セパレータ４ａ、４ｂおよび４ｃは、いずれも厚さが４ｍｍのカーボン製で、気密性を有する。またその表面には、ガス流路５または冷却流路２１が形成されている。
図中セパレータ板４ａの上面およびセパレータ板４ｃの下面には、それぞれ冷却流路２１が形成されている。冷却流路２１の供給排出口１６は、セパレータ板４ａおよび４ｃの側面に開口している。セパレータ４ａの下面、４ｂの両面および４ｃの上面には、燃料ガスまたは酸化剤ガスを流通させるためのガス流路５が形成されている。ガス流路５は、切削加工により形成されたもので、その幅は２ｍｍで深さは１ｍｍである。燃料ガスおよび酸化剤ガスのガス流路５の供給排出口１４および１５もまた、冷却水の供給排出口１６と同様に、各セパレータ板の側面に開口している。セパレータ４ａ〜４ｃには、内部マニホルド方式のようなマニホルドを設けず、ガス流路５または冷却流路２１のみを全面に配置した。ガス流路５の供給口と排出口すなわち一対の供給排出口１４または１５は、互いに対向する辺に配した。なお、単電池を積層する際、対向する側面に外部マニホルドが位置するように、水素ガスの供給排出口１４、空気の供給排出口１５および冷却水の供給排出口１６を配置した。
【００２３】
本実施例の電極の構成は、ＰＥＴシートを用いずに、触媒反応層２が形成されたカーボンペーパーとカーボンセパレータを同じ外寸とし、積層時に電極端部が電池の側面に達している構造の電池を作製した。単電池を２セル積層した後、冷却部を積層するパターンで、５０セルを積層した電池モジュールを組み立てた。冷却部のシールには、Ｏリングを用いなかった。なお、外部マニホルド方式であることから、集電板、絶縁板および端板には、流体の供給排出口を設ける必要はなかった。電池モジュール締結のための締結ロッド部は、ガスの給排出口が開いている側面とは異なる側面に設けた。
次に、モジュールの側表面をシール材としてのフェノール樹脂で覆った。この時、ガスの給排出口１４および１５と、冷却水の給排出口１６がシール材により閉塞されないようにした。また、外部マニホルドのシール面と接する部分は、できるだけ平滑な面が得られるよう注意してフェノール樹脂を塗布した。
【００２４】
つぎに図６のように、ＳＵＳ製の半円筒状の外部マニホルド１７を電池モジュール側面から、燃料ガスの供給排出口１４、酸化剤ガスの供給排出口１５、および冷却水の供給排出口１６のそれぞれの列を覆い、電池スタック２５の長手方向に配置するように配した。なお、外部マニホルド１７は端板部ビス１８で固定した。また、外部マニホルド１７と電池スタック２５の側表面を覆うシール材との間のマニホルドシール１９は、独立気泡を有するのＥＰＤＭシートを所定の外部マニホルドシール面の形にカットしてガスケットとしたものである。
【００２５】
この５０セル積層電池に、水素と空気を通じ、冷却水を循環させて電池試験を行った。水素利用率７０％、酸素利用率２０％、水素加湿バブラー温度８５℃、酸素加湿バブラー温度７５℃、電池温度７５℃の条件での電池出力は、１０２０Ｗ（３０Ａ−３５Ｖ）であった。外部マニホルドシール部からのガスリークも測定したがリークは検出できず、良好なシール性が得られることが分かった。
この参考例では、固体高分子型燃料電池の側面全域にシール材を配する方法を採ることで、従来、溶融炭酸塩型などの燃料電池で用いられた外部マニホルド方式が、容易に実現出来ることを示した。
また、本参考例で示した構成をとると、マニホルド部と電池積層部とを別々に製造することができる。これにより、例えば燃料電池の用途、出力規模によらず同一形状のセパレータ、電極・電解質体からなる電池積層部を大量に規格生産し、マニホルド部は用途、出力規模に応じて製造することを可能とし、コスト削減に寄与できることを示した。
【００２６】
《実施例１》
本実施例では、参考例１のガスマニホルドと同様に機能するガスマニホルド２０を、図７に示すように高分子電解質型燃料電池スタック２５の外周に配置した。これにより、電池スタック２５内の単電池を相互に締め付けることで単電池間の接触抵抗を低減することができる。
なお、本実施例の電池の構成は、ガスマニホルドの設置方法以外は全て参考例１の電池と同一である。
この構成のモジュール電池を参考例１と同一条件で評価した結果、１２００Ｗ（３０Ａ−４０Ｖ）の出力が得られた。これは、本実施例のモジュール電池は、参考例１の電池や、ＰＥＴシートなどのスペーサを用いた電池よりも高い性能を示すことがわかる。この理由は、ガスマニホルドを、高分子電解質型燃料電池スタックの外周に配置し、単電池を相互に締め付けることで単電池間の接触抵抗を低減することが出来たためである。
【００２７】
《参考例２》
本参考例では、実施例１と同様の構成の電池モジュールにおいて、周りの環境が変化したときの電池出力特性の安定性に及ぼすガスマニホルドの影響を評価した。
本参考例で用いた電池は、実施例１で用いた電池において、図７に示したガスマニホルド２０の取り付け面積を変化させたものである。また、ガスマニホルド２０の材質を変え、ガスマニホルドの熱伝導率と電池出力の安定性の関係を評価した。その結果を図８に示す。
図８において、縦軸は、電池モジュールの出力電力を示し、また横軸は運転時間を示した。面積とは、取り付ける電池モジュールの側面積を１００としたときのガスマニホルドの面積％を示した。また、図中ＳＵＳは、実施例１と同じＳＵＳ製のガスマニホルド２０を用いたもので、Ｎｉ／Ｃｕとはニッケルでメッキした銅を用いたものである。電池の性能評価は、電池モジュールに水素と空気を通じ、冷却水を循環させて電池試験を行った。このとき、水素利用率７０％、酸素利用率２０％、水素加湿バブラー温度８５℃、酸素加湿バブラー温度７５℃とし、電池モジュールを設置した外部雰囲気の気温を、５℃で１２時間−４０℃で１２時間とする環境サイクルとした。また、冷却水の温度は、外部雰囲気の気温温度と同期させてそれぞれ５℃で１２時間−２５℃で１２時間とした。
その結果、電池モジュールを設置した環境温度が変化するような実地試験においては、ガスマニホルドの面積が大きいほど、長期安定性が向上した。また、その材質がＳＵＳ製より、熱伝導性に優れたニッケルでメッキした銅製のものの方が優れていた。この原因は、外部環境が比較的高温の時、ガスマニホルドが放熱作用をしたことによる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によると、外部マニホルドのシールの信頼性の向上と、組立工程の簡略化が図れる。さらに機械的強度を増したり、端板等の締結部が簡素化され、長期安定性をもたらす。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の高分子電解質型燃料電池の構成を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】従来の高分子電解質型燃料電池のシール部の一例を示す縦断面図である。
【図３】従来の高分子電解質型燃料電池のシール部の他の例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施例の高分子電解質型燃料電池のシール部の縦断面図である。
【図５】本発明の参考例および実施例の高分子電解質型燃料電池に用いたセパレータ板の斜視図である。
【図６】本発明の参考例および実施例の高分子電解質型燃料電池を示す斜視図である。
【図７】本発明の参考例および実施例の高分子電解質型燃料電池を示す斜視図である。
【図８】本発明の参考例の高分子電解質型燃料電池の出力特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１    拡散層
２    触媒反応層
３    高分子電解質膜
４、４ａ、４ｂ、４ｃ    セパレータ板
５    ガス流路
６    シール材
７    Ｏリング
８    ガスケット
１０    樹脂
１１    ガスのマニホルド孔
１２    冷却水のマニホルド孔
１３    ポリエチレンテレフタラート製シート
１４    燃料ガスの供給排出口
１５    酸化剤ガスの供給排出口
１６    冷却水の供給排出口
１７    外部マニホルド
１８    端板部ビス
１９    マニホルドシール
２０    バンド型マニホルド
２１    冷却流路
２３    電極
２４    電極電解質膜接合体
２５    電池スタック
【図１】
0003580525.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】
0003580525.tif 000007
【図７】
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【図８】
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