(57)【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の一方の側に配置されるカソード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータと、
前記高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するアノードセパレータと、
前記カソード触媒層と前記カソードセパレータとの間、および前記アノード触媒層と前記アノードセパレータとの間の少なくとも一方に配置され、導電性多孔質基材からなる電極部材と、を有し、
前記電極部材は、前記触媒層に面接触する平面部と、前記平面部に設けられ前記セパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、前記複数の支持部が散点状に配列されたドット形状を有してなる、燃料電池。
【請求項２】
前記電極部材は、前記平面部と前記支持部とが一体的に形成されている、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記支持部は、前記平面部の一方の面に対して窪み且つ前記平面部の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する、請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
複数の前記支持部は、前記ガス拡散用空間を移動するガスの流れ方向に沿って当該ガスの流れ方向に交差する方向における前記支持部の位置を交互にずらした千鳥状に配置されている、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項５】
前記導電性多孔質基材は金網からなる、請求項１〜請求項４のうちのいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項６】
前記支持部は円柱形状を有する、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１つに記載の燃料電池。
【請求項７】
前記エンボス形状の窪みにおける開口部は、最も幅広に形成されている箇所で０．５ｍｍ以下の幅を有する、請求項３に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、常温でも作動して高出力密度が得られる燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電極反応による生成物が原理的に水であり、地球環境への悪影響がほとんどないクリーンな発電システムである。特に、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、比較的低温で作動することから、電気自動車用電源として期待されている。固体高分子形燃料電池は、発電機能を発揮する複数の単セルが積層された構造を有する。この単セルは、高分子電解質膜、当該膜の両面に順次形成される一対の触媒層および一対のガス拡散層（ＧＤＬ）を有する膜−電極接合体（ＭＥＡ）を備える。そして、個々の単セルが有するＭＥＡは、セパレータを介して隣接する単セルのＭＥＡと電気的に接続される。このようにして単セルが積層されることにより、燃料電池スタックが構成される。そして、この燃料電池スタックは、種々の用途に使用可能な発電手段として機能する。
【０００３】
このような燃料電池スタックにおいて、セパレータは、上述したように、隣接する単セル同士を電気的に接続する機能を発揮する。これに加えて、ＭＥＡと対向するセパレータの表面にはガス流路が設けられるのが通常である。当該ガス流路は、アノード及びカソードに燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給するためのガス供給手段として機能する。
【０００４】
ここで、ＰＥＦＣの発電メカニズムを簡単に説明すると、ＰＥＦＣの運転時には、単セルのアノード側に燃料ガス（例えば、水素ガス）が供給され、カソード側に酸化剤ガス（例えば、大気、酸素）が供給される。その結果、アノード及びカソードのそれぞれにおいて、下記反応式で表される電気化学反応が進行し、電気が生み出される。
【０００５】
アノード反応：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−  …（１）
カソード反応：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ  …（２）
上記電気化学反応を進行させるために、ＧＤＬは、燃料ガスや酸化剤ガスを効率的に拡散して触媒層に供給するガス供給機能が必要であり、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、触媒層とセパレータとの間に、ＧＤＬに代えて、ガス拡散用空間を形成する電極部材を配置した燃料電池が報告される。電極部材は、微細な溝が並列に複数本形成された導電性の織物から構成されている。溝が伸びる方向に対して直交する方向の断面において見ると、織物には溝を形成するための頂点部が規則的に連続して現れる。これによって、ガス拡散用空間を均等ないし規則的な流路として、ガス拡散用空間の圧力損失を少なくし、十分なガス供給機能を確保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４８９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された燃料電池は、十分なガス供給機能を確保しているが、燃料電池の効率を向上させるために、電気抵抗の一層の低減を図ることが要請されている。さらに、燃料電池を構成するときに積層方向に作用する圧縮荷重に抗して、電極部材がガス拡散用空間を維持し得ることも要請されている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、電気抵抗の低減を図ることができ、さらには、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間を維持して優れたガス拡散性を有する燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の燃料電池は、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の一方の側に配置されるカソード触媒層と、高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層と、を有する。また、本発明の燃料電池は、導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータ及びアノードセパレータを有する。そして、カソード触媒層とカソードセパレータとの間、及びアノード触媒層とアノードセパレータとの間の少なくとも一方に、導電性多孔質基材からなる電極部材が配置されている。電極部材は、触媒層に面接触する平面部と、平面部に設けられセパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、複数の支持部が散点状に配列されたドット形状を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料電池では、電極部材が平面部で触媒層と面接触することによって電極部材と触媒層とが良好に接触するため、電気抵抗低減を図ることができる。さらに、散点状に配列された複数の支持部によって圧縮荷重が分散されるとともに支持部が平面部によって支えられるため、圧縮荷重による支持部の変形及び触媒層への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、ガス拡散性が優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の燃料電池の基本構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の２−２線に沿う部分拡大断面図である。
【図３】実施形態の電極部材を概略的に示す平面図である。
【図４】実施形態と異なる電極部材の例を概略的に示す平面図である。
【図５】実施形態と異なる電極部材の他の例を概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。
【００１３】
図１に示すように、実施形態の燃料電池１０は、高分子電解質によって形成された高分子電解質膜１１と、高分子電解質膜１１の一方の側に配置されるカソード触媒層１３と、高分子電解質膜１１の他方の側に配置されるアノード触媒層１２と、を有する。また、燃料電池１０は、カソード触媒層１３に対向して配置されたカソードセパレータ１６と、アノード触媒層１２に対向して配置されたアノードセパレータ１５と、を有する。
【００１４】
導電性多孔質基材からなるカソード電極部材１８が、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６との間に配置される。導電性多孔質基材からなるアノード電極部材１７が、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５との間に配置される。
【００１５】
積層された以上の構成要素は、これらを積層方向から挟み込む一対のエンドプレート（不図示）から圧縮荷重を受けて保持される。また、カソードセパレータ１６と高分子電解質膜１１との間、及びアノードセパレータ１５と高分子電解質膜１１との間等にガスシールが配置されてもよいが、図１では図示を省略している。
【００１６】
（高分子電解質膜１１）
高分子電解質膜１１は、燃料電池１０の運転時にアノード触媒層１２で生成したプロトンをカソード触媒層１３へと選択的に透過させる機能を有する。また、高分子電解質膜１１は、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。高分子電解質膜１１、アノード触媒層１２、アノード電極部材１７、カソード触媒層１３、及びカソード電極部材１８は、積層されて膜電極接合体１４（ＭＥＡ）を構成する。
【００１７】
高分子電解質膜１１としては、特に限定されず、燃料電池１０の技術分野において従来公知の高分子電解質からなる膜が適宜採用できる。高分子電解質膜１１に用いられる高分子電解質と、各触媒層に用いられる高分子電解質とは、同じであっても異なっていてもよいが、各触媒層と高分子電解質膜１１との密着性を向上させる観点から、同じものを用いるのが好ましい。
【００１８】
高分子電解質膜１１の厚みとしては、得られる膜電極接合体１４の特性を考慮して適宜決定すればよい。
【００１９】
（アノード触媒層１２、カソード触媒層１３）
アノード触媒層１２、及びカソード触媒層１３は、実際に電池反応が進行する層である。具体的には、アノード触媒層１２では水素の酸化反応が進行し、一方、カソード触媒層１３では酸素の還元反応が進行する。アノード触媒層１２、及びカソード触媒層１３は、それぞれ、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体、及び高分子電解質を含む。
【００２０】
カソード触媒層１３に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。また、アノード触媒層１２に用いられる触媒成分も、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。
【００２１】
触媒粒子は導電性担体に担持されて電極触媒となる。ここで、導電性担体としては、触媒粒子を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、集電体として十分な電子導電性を有しているものであればよい。
【００２２】
アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３は、電極触媒の他に、高分子電解質を含む。ここで、高分子電解質としては、特に限定されず公知のものを用いることができる。
【００２３】
（アノードセパレータ１５、カソードセパレータ１６）
アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６は、導電性を有し、そして燃料電池１０を複数個直列に接続して燃料電池スタックを構成する際に、各燃料電池１０を電気的に接続する機能を有する。また、アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６は、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却剤を互いに遮断する隔壁としての機能も有する。
【００２４】
アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６を構成する材料としては、緻密カーボングラファイト、炭素板などのカーボンや、ステンレスなどの金属など、従来公知の材料を適宜用いることができる。
【００２５】
（アノード電極部材１７、カソード電極部材１８）
図２に示すように、アノード電極部材１７は、アノード触媒層１２に面接触する平面部１７０と、平面部１７０に設けられアノードセパレータ１５を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部１７１とを有する。図３に示すように、アノード電極部材１７は、複数の支持部１７１が散点状に配列されたドット形状を有する。
【００２６】
支持部１７１は、平面部１７０の一方の面に対して窪み且つ平面部１７０の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する。また、支持部１７１は円柱形状を有する。支持部１７１と支持部１７１との間の距離、支持部１７１の外径、及び支持部１７１の高さ等は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。
【００２７】
支持部１７１は、アノードセパレータ１５に直接接触することによって、アノードセパレータ１５との間の導電性を確保する。支持部１７１と支持部１７１との間の空間が、燃料ガスが流れるガス拡散用空間である。燃料ガスは、アノードセパレータ１５に形成された燃料ガスが流れるマニホールド（不図示）から、支持部１７１と支持部１７１との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、燃料ガスは、平面部１７０を形成する導電性多孔質基材の孔を通じアノード触媒層１２に供給される。図３に示すように、複数の支持部１７１は、ガス拡散用空間を移動する燃料ガスの流れ方向Ｆ１に対して千鳥状に配置されている。すなわち、燃料ガスの流れ方向Ｆ１に交差する方向における支持部１７１の位置が、燃料ガスの流れ方向Ｆ１に沿って交互にずれるように、複数の支持部１７１は配置されている。
【００２８】
平面部１７０は、アノード触媒層１２に接触しアノード触媒層１２との間の導電性を確保する。平面部１７０は、アノード触媒層１２の全面を覆うように配置されるが、支持部１７１のエンボス形状の窪みにおける開口部１７２では、平面部１７０とアノード触媒層１２とが接触しない。従って、開口部１７２の径φ１は、平面部１７０とアノード触媒層１２との接触面積を増加させて接触抵抗低減を図る観点から、小さい方が好ましい。開口部１７２の径φ１は、好ましくは、０．５ｍｍ以下である。支持部１７１の外径は、開口部１７２の径φ１と略等しい。
【００２９】
図２に示すように、カソード電極部材１８は、カソード触媒層１３に面接触する平面部１８０と、平面部１８０に設けられカソードセパレータ１６を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部１８１とを有する。図３に示すように、カソード電極部材１８は、複数の支持部１８１が散点状に配列されたドット形状を有する。
【００３０】
支持部１８１は、平面部１８０の一方の面に対して窪み且つ平面部１８０の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する。また、支持部１８１は円柱形状を有する。支持部１８１と支持部１８１との間の距離、支持部１８１の外径、及び支持部１８１の高さ等は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。
【００３１】
支持部１８１は、カソードセパレータ１６に直接接触することによって、カソードセパレータ１６との間の導電性を確保する。支持部１８１と支持部１８１との間の空間が、酸化剤ガスが流れるガス拡散用空間である。酸化剤ガスは、カソードセパレータ１６に形成された酸化剤ガスが流れるマニホールド（不図示）から、支持部１８１と支持部１８１との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、酸化剤ガスは、平面部１８０を形成する導電性多孔質基材の孔を通じカソード触媒層１３に供給される。図３に示すように、複数の支持部１８１は、ガス拡散用空間を移動する酸化剤ガスの流れ方向Ｆ２に対して千鳥状に配置されている。すなわち、酸化剤ガスの流れ方向Ｆ２に交差する方向における支持部１８１の位置が、酸化剤ガスの流れ方向Ｆ２に沿って交互にずれるように、複数の支持部１８１は配置されている。
【００３２】
平面部１８０は、カソード触媒層１３に接触しカソード触媒層１３との間の導電性を確保する。平面部１８０は、カソード触媒層１３の全面を覆うように配置されるが、支持部１８１のエンボス形状の窪みにおける開口部１８２では、平面部１８０とカソード触媒層１３とが接触しない。従って、開口部１８２の径φ２は、平面部１８０とカソード触媒層１３との接触面積を増加させて接触抵抗低減を図る観点から、小さい方が好ましい。開口部１８２の径φ２は、好ましくは、０．５ｍｍ以下である。支持部１８１の外径は、開口部１８２の径φ２と略等しい。
【００３３】
支持部１７１と支持部１８１とは、好ましくは、厚み方向で高分子電解質膜１１、アノード触媒層１２、及びカソード触媒層１３を介して実質的に相互に重なるような位置（実質的に同位置）に配置される
アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８を形成する導電性多孔質基材は金網である。例えば、シート状の金網にエンボス加工が施されることによって、支持部１７１が平面部１７０と一体的に形成される。また、同様に、シート状の金網にエンボス加工が施されることによって、支持部１８１が平面部１８０と一体的に形成される。
【００３４】
アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８を形成する金網の寸法は、特に制限されず、電気抵抗低減及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。例えば、金網のメッシュ数は、１００メッシュ以上であることが好ましく、１００〜５００メッシュであることがより好ましい。このような開口数であれば、平面部１７０を通じたアノード触媒層１２への燃料ガスの供給、及び平面部１８０を通じたカソード触媒層１３への酸化剤ガスの供給が容易である。また、金網を構成する線材の線径は、２５〜１１０μｍであることが好ましい。このような線径であれば、単位面積あたりのアノード触媒層１２とアノード電極部材１７との接触面積、及び単位面積あたりのカソード触媒層１３とカソード電極部材１８との接触面積が多くなる。また、金網のピッチは、５０〜２６０μｍであることが好ましい。金網の織り方は特に限定されず、平織、綾織、平畳織、綾畳織など何れでもよい。金網における交錯した線材同士の間の網目は、導電性多孔質基材における孔に相当する。メッシュ数及び線径は、ＪＩＳ  Ｇ３５５５に従い、測定することができる。
【００３５】
アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８を形成する導電性材料は、特に制限はない。具体的には、アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８は、金属製、又は表面が金属で被覆されたものであることが好ましい。ここで、金属としては、特に制限されないが、金属セパレータの構成材料として用いられているものが適宜用いられる。例えば、鉄、チタン及びアルミニウム、並びにこれらの合金などが挙げられる。これらの材料は、機械的強度、汎用性、コストパフォーマンス及び加工容易性などの観点から好ましく用いられる。ここで、鉄合金にはステンレスが含まれる。なかでも、アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８は、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成することが好ましい。また、表面が金属で被覆されたものをアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８として使用する場合の、金属は、特に制限されず、上記したのと同様の材料が使用できる。また、この場合の表面が被覆される基材は、特に制限されないが、導電性を有することが好ましい。例えば、導電性の高分子材料、導電性炭素材料などが使用できる。
【００３６】
導電性の防食処理が、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８の表面に施されてもよい。導電性の防食処理によって、燃料電池１０内の環境下でアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８の腐食を抑制・防止して、耐久性を高めることができる。
【００３７】
導電性防食処理としては、金又は導電性炭素のコーティングであることが好ましい。金コーティングとしては、金メッキを用いることができる。また、金コーティングとしては、金を表面に張り合わせた金クラッドを用いることができる。さらに、導電性炭素のコーティングとしては、表面に導電性炭素層を設けることが好ましい。導電性炭素層を構成する導電性炭素は、特に制限されないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンナノホーン、カーボンフィブリルなどを使用することができる。また、カーボンブラックの具体例として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック又はサーマルブラックなどが挙げられる。なお、カーボンブラックは、グラファイト化処理が施されていてもよい。上記炭素材料は、単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。
【００３８】
また、撥水処理がアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に施されてもよい。撥水処理によって、アノード電極部材１７とアノードセパレータ１５との間、及びカソード電極部材１８とカソードセパレータ１６との間での水の滞留が減少し、その結果、水によるガス供給の阻害が抑制される。また、水のフラッティングが抑えられることによって、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３にガスを滞りなく供給できる。これによって電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることが可能となる。撥水処理としては、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に撥水剤を被覆させる方法や上記導電性炭素層に撥水剤を含有させる方法がある。
【００３９】
また、親水処理が撥水処理の代わりにアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に施されてもよい。親水処理によって、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３からの液水をガス拡散用空間側に引き寄せるため、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３での水詰まりを低減できる。この結果、電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることができる。親水処理としては、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に親水剤を被覆する方法や上記導電性炭素層に親水剤を含有させる方法がある。
【００４０】
燃料電池１０の製造方法は、特に制限されることなく、燃料電池１０の分野において従来公知の知見が適宜参照され得る。また、燃料電池１０を運転する際に用いられる燃料は特に限定されない。
【００４１】
さらに、燃料電池１０が所望する電圧を発揮できるように、複数の膜電極接合体１４を、アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６を介して積層した燃料電池スタックを構成してもよい。燃料電池１０の形状などは、特に限定されず、所望する電圧などの電池特性が得られるように適宜決定すればよい。
【００４２】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００４３】
本実施形態の燃料電池１０では、アノード電極部材１７が平面部１７０でアノード触媒層１２と面接触することによってアノード電極部材１７とアノード触媒層１２とが良好に接触するため、電気抵抗低減ひいては燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。また、カソード電極部材１８が平面部１８０でカソード触媒層１３と面接触することによってカソード電極部材１８とカソード触媒層１３とが良好に接触するため、電気抵抗低減ひいては燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。
【００４４】
また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部１７１によって分散されるとともに、支持部１７１が平面部１７０によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部１７１の変形及びアノード触媒層１２への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部１８１によって分散されるとともに、支持部１８１が平面部１８０によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部１８１の変形及びカソード触媒層１３への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。
【００４５】
また、アノードセパレータ１５からの押圧によって支持部１７１に生じる曲げモーメントが、支持部１７１が散点状に配列されることによって緩和される。このため、支持部１７１において開口部１７２が広がるような変形が生じ難く、その結果、アノード電極部材１７とアノード触媒層１２との接触面積の減少が抑制される。よって燃料電池１０の発電効率が良好である。また、カソードセパレータ１６からの押圧によって支持部１８１に生じる曲げモーメントが、支持部１８１が散点状に配列されることによって緩和される。このため、支持部１８１において開口部１８２が広がるような変形が生じ難く、その結果、カソード電極部材１８とカソード触媒層１３との接触面積の減少が抑制される。よって燃料電池１０の発電効率が良好である。
【００４６】
また、平面部１７０が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ燃料ガスがアノード触媒層１２に供給され易い。また、平面部１８０が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ酸化剤ガスがカソード触媒層１３に供給され易い。また、導電性多孔質基材が金網であるため、パンチングメタル等の他の導電性多孔質基材に比べ、平面部１７０及び平面部１８０の開口率が大きい上に肉厚が薄い。従って燃料ガスが平面部１７０を通ってアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスが平面部１８０を通ってカソード触媒層１３に達し易いので、発電効率を向上できる。
【００４７】
また、平面部１７０と支持部１７１とが一体的に形成されているため、平面部１７０と支持部１７１とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。また、平面部１８０と支持部１８１とが一体的に形成されているため、平面部１８０と支持部１８１とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。
【００４８】
また、支持部１７１がエンボス形状を有するため、支持部１７１をエンボス加工によって容易に平面部１７０と一体的に形成することができ、従って低コスト化できる。また、支持部１８１がエンボス形状を有するため、支持部１８１をエンボス加工によって容易に平面部１８０と一体的に形成することができ、従って低コスト化できる。
【００４９】
また、複数の支持部１７１が、燃料ガスの流れ方向Ｆ１に対して千鳥状に配置されているため、例えば図４に示すように複数の支持部１７１Ａがガスの流れ方向Ｆ１に沿うように配置されている場合に比べ、燃料ガスが分散して各支持部１７１と接し易い。そのため、より多くの燃料ガスが各支持部１７１の内部に流入して留まる。支持部１７１の内部に留まった燃料ガスは、流れている場合に比べアノード触媒層１２に達し易いため、燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。同様に、複数の支持部１８１が、酸化剤ガスの流れ方向Ｆ２に対して千鳥状に配置されているため、酸化剤ガスが分散して各支持部１８１の内部に留まり易く、従って燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。
【００５０】
本実施形態と異なり例えば図５に示すように角柱形状を有する支持部１７１Ｂが平面部１７０に設けられる場合、圧縮荷重によって支持部１７１Ｂの角で応力集中が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では支持部１７１が円柱形状を有し、そのため外周が円弧状であるので、応力集中が生じ難い。従って、高分子電解質膜１１の破損を防止できる。支持部１８１についても同様で、支持部１８１が円柱形状を有するため応力集中が生じ難く、よって高分子電解質膜１１の破損を防止できる。
【００５１】
また、開口部１７２の径φ１が０．５ｍｍ以下であるため、平面部１７０のうちアノード触媒層１２と接触しない部分の面積が小さく抑えられる。従って、電気抵抗低減ひいては燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。また、開口部１８２の径φ２が０．５ｍｍ以下であるため、平面部１８０のうちカソード触媒層１３と接触しない部分の面積が小さく抑えられる。従って、電気抵抗低減ひいては燃料電池１０の発電効率向上を図り得る。
【００５２】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。
【００５３】
例えば、上記実施形態ではアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８を形成する導電性多孔質基材が金網であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、導電性多孔質基材は、パンチングメタル、エッチングメタル及びエキスパンドメタル等であってもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５との間にアノード電極部材１７が配置され、且つカソード触媒層１３とカソードセパレータ１６との間にカソード電極部材１８が配置されるが、これに限定されない。すなわち、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８のうちの一方が、公知の電極部材であってもよい。
【００５５】
また、上記実施形態では、金網がエンボス加工されることによってその金網から支持部と平面部とが一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されない。つまり、支持部と平面部とが別々に形成され、その後、平面部の上に支持部が固定される形態であってもよい。
【００５６】
また、複数の支持部は、例えば図４のように、千鳥状と異なる配置で設けられてもよい。
【００５７】
また、支持部のエンボス形状の窪みにおける開口部の形状は、上記実施形態の開口部１７２、１８２のような円形形状に限定されず、楕円形状であってもよい。この場合、開口部において最も幅広に形成されている箇所の幅、すなわち長径が、好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００５８】
また、支持部は、例えば図５のように角柱形状を有するものであってもよい。この場合、支持部のエンボス形状の窪みにおける開口部の形状は矩形形状であり、そして開口部において最も幅広に形成されている箇所の幅、すなわち対角線の長さが、好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    燃料電池、
１１    高分子電解質膜、
１２    アノード触媒層、
１３    カソード触媒層、
１４    膜電極接合体、
１５    アノードセパレータ、
１６    カソードセパレータ、
１７    アノード電極部材（電極部材）、
１８    カソード電極部材（電極部材）、
１７０、１８０    平面部、
１７１、１７１Ａ、１７１Ｂ    支持部、
１８１、１８１Ａ、１８１Ｂ    支持部、
１７２、１８２    開口部。
【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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