(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、前記平面部上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並列的に伸びるリブ形状を有し、
前記支持部は、前記導電性多孔質基材が重なり合ったオーバーラップ部を有する、燃料電池。
【請求項２】
前記オーバーラップ部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、直線形状を有する、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記オーバーラップ部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、半円弧形状を有する、請求項１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、平面部上に設けられセパレータに接触した状態で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、複数の支持部が並列的に伸びるリブ形状を有し、平面部と触媒層との接触面積は、支持部とセパレータとの接触面積より大きい。
【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、並列的に伸びるリブ形状の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】第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を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。
【図３】第１実施形態のアノード電極部材及びカソード電極部材を概略的に示す斜視図である。
【図４】実施形態との比較のため実施形態と異なる他の燃料電池を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。
【図５】図１を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。
【図６】第２実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図７】第３実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図８】第４実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図９】第５実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。
【図１０】変形例の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。
【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、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。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】
＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１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るが、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。例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、ダウケミカル社製のイオン交換樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体樹脂膜、トリフルオロスチレンをベースポリマーとする樹脂膜などのフッ素系高分子電解質や、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂系膜など、一般的に市販されている固体高分子形電解質膜、高分子微多孔膜に液体電解質を含浸させた膜、多孔質体に高分子電解質を充填させた膜などを用いてもよい。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】
また、高分子電解質膜１１として、上記したようなフッ素系高分子電解質や、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂による膜に加えて、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などから形成された多孔質状の薄膜に、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸したものを使用してもよい。
【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。触媒は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。これらのうち、触媒活性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましく用いられる。カソード触媒層１３及びアノード触媒層１２に用いられる触媒成分は同一である必要はなく、上記したような所望の作用を奏するように、適宜選択される。触媒成分の形状や大きさは、特に制限されず公知の触媒成分と同様の形状及び大きさが使用できる。
【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等を有しているものであればよく、例えば主成分がカーボンのものが用いられる。具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。
【００２２】
導電性担体への触媒成分の担持は公知の方法で行うことができる。例えば、含浸法、液相還元担持法、蒸発乾固法、コロイド吸着法、噴霧熱分解法、逆ミセル（マイクロエマルジョン法）などの公知の方法が使用できる。または、電極触媒は、市販品を用いてもよい。
【００２３】
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が、好ましくは高いプロトン伝導性を有する材料である。この際使用できる高分子電解質は、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質と、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質とに大別される。フッ素系電解質として、具体的には、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、ポリトリフルオロスチレンスルフォン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン−ｇ−スチレンスルホン酸系ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオリド−パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーなどが好適な一例として挙げられる。炭化水素系電解質として、具体的には、ポリスルホンスルホン酸、ポリアリールエーテルケトンスルホン酸、ポリベンズイミダゾールアルキルスルホン酸、ポリベンズイミダゾールアルキルホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリエーテルエーテルケトンスルホン酸、ポリフェニルスルホン酸等が好適な一例として挙げられる。
【００２４】
（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。
【００２５】
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。
【００２６】
（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上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が並列的に伸びるリブ形状を有する。
【００２７】
平面部１７０は、アノード触媒層１２に接触することによって、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。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。
【００２８】
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上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。カソード電極部材１８は、複数の支持部１８１が並列的に伸びるリブ形状を有する。
【００２９】
平面部１８０は、カソード触媒層１３に接触することによって、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。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。
【００３０】
支持部１７１のピッチＰ１、支持部１７１の幅ｔ１、及び支持部１７１の高さｈ１等の支持部１７１の構成は、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。また、支持部１８１のピッチＰ２、支持部１８１の幅ｔ２、及び支持部１８１の高さｈ２等の支持部１８１の構成は、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。支持部１７１のピッチＰ１、及び支持部１８１のピッチＰ２は、それぞれ、例えば０．８〜１．０ｍｍである。支持部１７１の幅ｔ１、及び支持部１８１の幅ｔ２は、それぞれ、例えば０．２〜０．２５ｍｍである。支持部１７１の高さｈ１、及び支持部１８１の高さｈ２は、それぞれ、例えば０．２〜０．２５ｍｍである。
【００３１】
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、シート状の金網の一部に曲げ加工が施されることによって、その金網から支持部１７１が平面部１７０と一体的に形成される。また、同様に支持部１８１が平面部１８０と一体的に形成される。
【００３２】
支持部１７１は、金網が複数回折り返すように曲げられることによって形成されている。このため、金網が重なり合ったオーバーラップ部１７２を有する。支持部１８１についても同様で、支持部１８１は、金網が複数回折り返すように曲げられることによって形成されており、このため、支持部１８１は金網が重なり合ったオーバーラップ部１８２を有する。
【００３３】
オーバーラップ部１７２は、図２のような、支持部１７１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、直線形状を有する。オーバーラップ部１７２は、４層重なり合っている。また、支持部１８１についても同様で、図２のような、支持部１８１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、オーバーラップ部１８２は直線形状を有する。オーバーラップ部１８２は４層重なり合っている。
【００３４】
隣接するオーバーラップ部１７２同士は、好ましくは互いに密接する。また、隣接するオーバーラップ部１８２同士は、好ましくは互いに密接する。しかしながら、例えば曲げられた金網が元に戻ろうとする性質、いわゆるスプリングバック等によって、オーバーラップ部１７２同士の間、若しくはオーバーラップ部１８２同士の間に隙間が生じてもよい。また、オーバーラップ部１７２同士の間に隙間が生じることにともなって平面部１７０に隙間が生じてもよく、また、オーバーラップ部１８２同士の間に隙間が生じることにともなって平面部１８０に隙間が生じてもよい。以上のような支持部１７１、１８１及び平面部１７０、１８０に生じる隙間は、例えば金網の網目より小さな、微細なものである。
【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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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を用いても良い。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。
【００３９】
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。撥水剤としては、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。ＰＴＦＥやＰＶｄＦなどは、燃料電池１０内の環境下での劣化が少ないことから、撥水性を保って、耐久性を高めることができる。
【００４０】
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。親水剤としては、特に限定されないが、シランカップリング剤やポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等が挙げられる。
【００４１】
また、親水処理及び撥水処理の両方が、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。この場合、例えば、平面部１７０及び平面部１８０の各々のセパレータ側の面に撥水処理が施され、触媒層側の面に親水処理が施される。
【００４２】
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。例えば、水素、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、第１級ブタノール、第２級ブタノール、第３級ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどが用いられる。なかでも、高出力化が可能である点で、水素やメタノールが好ましく用いられる。酸化剤ガスは、例えば、大気、酸素である。
【００４３】
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。
【００４４】
燃料電池１０を用いた燃料電池スタックは、例えば、車両に駆動用電源として搭載できる。燃料電池スタックを燃料電池車のような車両に搭載するには、例えば、燃料電池車の車体中央部の座席下に搭載すれば良い。座席下に搭載すれば、車内空間及びトランクルームを広く取ることができる。場合によっては、燃料電池スタックを搭載する場所は座席下に限らず、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームであってもよい。
【００４５】
本実施形態の作用効果を述べる。
【００４６】
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、電気抵抗低減を図ることができる。特に、支持部１７１が平面部１７０上に形成されることによって、平面部１７０が支持部１７１と支持部１７１との間に加え、支持部１７１の下、すなわち支持部１７１とアノード触媒層１２との間にも配置されるため、平面部１７０はアノード触媒層１２の全面を覆うように配置可能であり、従って、電気抵抗を低減し易い。
【００４７】
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、電気抵抗低減を図ることができる。特に、支持部１８１が平面部１８０上に形成されることによって、平面部１８０が支持部１８１と支持部１８１との間に加え、支持部１８１の下、すなわち支持部１８１とカソード触媒層１３との間にも配置されるため、平面部１８０はカソード触媒層１３の全面を覆うように配置可能であり、従って、電気抵抗を低減し易い。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態と異なり角度をつけて折れ曲がった複数の頂点部１９０を有する電極部材１９が頂点部１９０でアノード触媒層１２と接触する場合、電子が頂点部１９０に向かってアノード触媒層１２を厚み方向に対して斜めに移動し易い。一方、本実施形態では平面部１７０がアノード触媒層１２に面接触しており、その結果、図５に示すように、電子がアノード触媒層１２の厚み方向に移動し易いため、アノード触媒層１２における電子の移動距離が抑えられ、よって電気抵抗が低減する。また、カソード電極部材１８についても同様であり、平面部１８０がカソード触媒層１３と面接触することによってカソード触媒層１３における電子の移動距離が抑えられ、よって電気抵抗が低減する。
【００４９】
図面ではアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３の厚みを誇張して表してあるが、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３は薄い。そのため電子が厚み方向に移動する場合と厚み方向に対し斜めに移動する場合とで移動距離の差は僅かである。従って、そのような移動距離の差は電気抵抗低減に殆ど寄与しないと考えられていた。しかしながら、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３の抵抗は、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に比べて大きく、そのため、僅かな移動距離の差であってもアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３において電子を厚み方向に移動させることが電気抵抗低減に有効であることを本発明者らは見出した。そして、本発明者らは、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８をアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３とできるだけ広く面接触させて多くの電子を厚み方向に移動させるため、平面部１７０、１８０上に支持部１７１、１８１を形成するという構成に至った。
【００５０】
また、平面部１７０、１８０上に支持部１７１、１８１が形成される構成によって、支持部１７１、１８１の構成、例えば支持部１７１、１８１のピッチＰ１、Ｐ２及び幅ｔ１、ｔ２等と独立して、平面部１７０、１８０をアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３に面接触させられる。このため、支持部１７１、１８１の設計を自由に行え、且つ平面部１７０、１８０をできるだけ広くアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３に面接触させられる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、支持部１７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部１７２を有するため、支持部１７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部１８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部１８２を有するため、支持部１８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。
【００５５】
特に、本実施形態の支持部１７１及び支持部１８１は、重なり合った金網にさらに金網が重なり合った構成を有し、そのため機械的強度が一段と優れるので、圧縮荷重をより増加させることによって接触抵抗がさらに低減し易く、よって発電効率を一層向上できる。また、支持部１７１及び支持部１８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。
【００５６】
＜第２実施形態＞
図６に示すように、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材２７を有する。また、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材２８を有する。
【００５７】
アノード電極部材２７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部２７１を有する。カソード電極部材２８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部２８１を有する。支持部２７１、２８１以外については、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。
【００５８】
支持部２７１は、４層でなく２層が重なり合ったオーバーラップ部２７２によって構成されている点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。支持部２８１も同様であり、支持部２８１は、４層でなく２層が重なり合ったオーバーラップ部２８２によって構成されている点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。
【００５９】
支持部２７１は、第１実施形態と同様、金網を折り曲げることによって、平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成される。複数の支持部２７１は、並列的に伸びてリブ形状を形成する。支持部２８１も同様に、金網を折り曲げることによって、平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成される。また、複数の支持部２８１は並列的に伸びてリブ形状を形成する。
【００６０】
本実施形態では、支持部２７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部２７２を有するため、支持部２７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部２８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部２８２を有するため、支持部２８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部２７１及び支持部２８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。
【００６１】
また、第２実施形態の支持部２７１は、２層のオーバーラップ部２７２によって構成されるため、４層重なり合って構成される第１実施形態の支持部１７１の幅ｔ１に比べ、幅ｔ３を小さくできる（ｔ３＜ｔ１）。従って、第１実施形態に比べ、支持部２７１と支持部２７１との間のガス拡散用空間を広くでき、そのため、第２実施形態の燃料電池２０は、燃料ガスの圧損をより低減できるという効果を奏する。
【００６２】
支持部２８１についても同様で、２層のオーバーラップ部２８２が重なり合って支持部２８１が構成されるため、第２実施形態の支持部２８１の幅ｔ４を第１実施形態の支持部１８１の幅ｔ２に比べて小さくできる（ｔ４＜ｔ２）。従って、第１実施形態に比べ支持部２８１と支持部２８１との間のガス拡散用空間を広くでき、そのため、第２実施形態の燃料電池２０は、酸化剤ガスの圧損をより低減できるという効果を奏する。
【００６３】
また、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００６４】
＜第３実施形態＞
図７に示すように、第３実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材３７を有する。また、第３実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材３８を有する。
【００６５】
アノード電極部材３７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部３７１を有する。カソード電極部材３８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部３８１を有する。支持部３７１、３８１以外については、第３実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。
【００６６】
支持部３７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部３７１は、図７のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部３７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、中空部３７３は円形形状の断面を有し、また、支持部３７１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部３７４を有する。
【００６７】
燃料ガスは、支持部３７１と支持部３７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部３７３を流れる。支持部３７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されるため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部３７１の間のガス拡散用空間と中空部３７３との間を移動できる。端部３７４同士は、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部３７１に作用することによって、接近する方向に変位する。
【００６８】
支持部３８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部３８１は、図７のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部３８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、中空部３８３は円形形状の断面を有し、また、支持部３８１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部３８４を有する。
【００６９】
酸化剤ガスは、支持部３８１と支持部３８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部３８３を流れる。支持部３８１は、金網を曲げることによって平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されているため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部３８１の間のガス拡散用空間と中空部３８３との間を移動できる。端部３８４同士は、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部３８１に作用することによって、接近する方向に変位する。
【００７０】
本実施形態では、支持部３７１が中空部３７３を有し、このため燃料ガスが支持部３７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部３７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部３８１が中空部３８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部３８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部３８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池３０は発電効率を向上できる。
【００７１】
端部３７４同士の間の隙間、又は端部３８４同士の間の隙間はできるだけ小さい方が好ましいが、例えばスプリングバックによって、本実施形態のように隙間が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、端部３７４同士が接近するように変位し、また、端部３８４同士が接近するように変位するため、それらの間の隙間が狭まる。その結果、平面部１７０とアノード触媒層１２との非接触部分が減少し、また平面部１８０とカソード触媒層１３との非接触部分が減少するので、電気抵抗低減を図り得る。
【００７２】
また、本実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００７３】
＜第４実施形態＞
図８に示すように、第４実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材４７を有する。また、第４実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材４８を有する。
【００７４】
アノード電極部材４７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部４７１を有する。カソード電極部材４８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部４８１を有する。支持部４７１、４８１以外については、第４実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。
【００７５】
支持部４７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部４７１は、図８のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部４７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、中空部４７３は略三角形形状の断面を有し、また、支持部４７１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部４７４を有する。
【００７６】
燃料ガスは、支持部４７１と支持部４７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部４７３を流れる。支持部４７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されているため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部４７１の間のガス拡散用空間と中空部４７３との間を移動できる。端部４７４同士は、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部４７１に作用することによって、接近する方向に変位する。
【００７７】
支持部４８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部４８１は、図８のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部４８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、中空部４８３は略三角形形状の断面を有し、また、支持部４８１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部４８４を有する。
【００７８】
酸化剤ガスは、支持部４８１と支持部４８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部４８３を流れる。支持部４８１は、金網を曲げることによって平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されるため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部４８１の間のガス拡散用空間と中空部４８３との間を移動できる。端部４８４同士は、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部４８１に作用することによって、接近する方向に変位する。
【００７９】
本実施形態では、支持部４７１が中空部４７３を有し、このため燃料ガスが支持部４７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部４７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部４８１が中空部４８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部４８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部４８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池４０は発電効率を向上できる。
【００８０】
端部４７４同士の間の隙間、又は端部４８４同士の間の隙間はできるだけ小さい方が好ましいが、例えばスプリングバックによって、本実施形態のように隙間が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、端部４７４同士が接近するように変位し、また、端部４８４同士が接近するように変位するため、それらの間の隙間が狭まる。その結果、平面部１７０とアノード触媒層１２との非接触部分が減少し、また平面部１８０とカソード触媒層１３との非接触部分が減少するので、電気抵抗低減を図り得る。
【００８１】
また、本実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００８２】
＜第５実施形態＞
図９に示すように、第５実施形態の燃料電池５０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材５７を有する。また、第５実施形態の燃料電池５０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材５８を有する。
【００８３】
アノード電極部材５７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部５７１を有する。カソード電極部材５８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部５８１を有する。支持部５７１、５８１以外については、第５実施形態は第１実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。
【００８４】
支持部５７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部５７１は、図９のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部５７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、支持部５７１は、半円弧形状を有するオーバーラップ部５７２を有しており、また、中空部５７３の断面は、オーバーラップ部５７２によって半円形状に形成されている。オーバーラップ部５７２は、２層重なり合っている。
【００８５】
燃料ガスは、支持部５７１と支持部５７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部５７３を流れる。支持部５７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されているため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部５７１の間のガス拡散用空間と中空部５７３との間を移動できる。
【００８６】
支持部５８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部５８１は、図９のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部５８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、支持部５８１は、半円弧形状を有するオーバーラップ部５８２を有しており、また、中空部５８３の断面は、オーバーラップ部５８２によって半円形状に形成されている。オーバーラップ部５８２は、２層重なり合っている。
【００８７】
酸化剤ガスは、支持部５８１と支持部５８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部５８３を流れる。支持部５８１は、金網を曲げることによって、平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されているため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部５８１の間のガス拡散用空間と中空部５８３との間を移動できる。
【００８８】
本実施形態では、支持部５７１が中空部５７３を有し、このため燃料ガスが支持部５７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部５７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部５８１が中空部５８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部５８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部５８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池５０は発電効率を向上できる。
【００８９】
また、支持部５７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部５７２を有するため、支持部５７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部５８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部５８２を有するため、支持部５８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部５７１及び支持部５８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。
【００９０】
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。
【００９１】
例えば、支持部は上記実施形態に限定されず、図１０に示すような構成を有する支持部６７１、６８１であってもよい。この変形例の燃料電池６０は、第１実施形態と略同様であるが、アノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材６７を有し、また、カソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材６８を有する。
【００９２】
アノード電極部材６７は、支持部１７１と異なる構成を備える支持部６７１を有する点でアノード電極部材１７と相違する。カソード電極部材６８は、支持部１８１と異なる構成を備える支持部６８１を有する点でカソード電極部材１８と相違する。
【００９３】
支持部６７１は、図１０のような、支持部６７１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、金網が折り曲げられて形成された略Ｍ字状の断面形状を有する。支持部６７１では、４層のオーバーラップ部６７２が重なり合っている。オーバーラップ部６７２同士は、好ましくは互いに接する。支持部６７１は、金網を折り曲げることによって、平面部１７０上にこれと一体的に形成される。また、この変形例では、Ｍ字状に曲げられて支持部６７１を形成している金網の一部が、アノード触媒１２に接して平面部１７０の一部を構成している。
【００９４】
支持部６８１は、図１０のような、支持部６８１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、金網が折り曲げられて形成された略Ｍ字状の断面形状を有する。支持部６８１では、４層のオーバーラップ部６８２が重なり合っている。オーバーラップ部６８２同士は、好ましくは互いに接する。支持部６８１は、金網を折り曲げることによって、平面部１８０上にこれと一体的に形成される。また、この変形例では、Ｍ字状に曲げられて支持部６８１を形成している金網の一部が、カソード触媒１３に接して平面部１８０の一部を構成している。
【００９５】
燃料電池６０は、支持部６７１、６８１の構成が第１実施形態と異なるが、第１実施形態と同様、支持部６７１、６８１が平面部１７０、１８０上に形成され、また４層のオーバーラップ部６７１、６８２を有しており、従って第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００９６】
上記実施形態及び変形例では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。
【００９７】
また、例えば上記第１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。また、このことは、第２実施形態〜第５実施形態及び変形例についても同様であり、上記各実施形態及び変形例のアノード電極部材及びカソード電極部材のうちの一方が、公知の電極部材であってもよい。
【００９８】
また、上記実施形態では、金網が曲げら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、平面部上に支持部が固定される形態であってもよい。
【００９９】
また、オーバーラップ部は、４層より多く重なり合っていてもよい。また、中空部の形状は上記実施形状に限定されず、例えば６角形等の他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０、２０、３０、４０、５０、６０    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、２７、３７、４７、５７、６７    アノード電極部材（電極部材）、
１８、２８、３８、４８、５８、６８    カソード電極部材（電極部材）、
１７０、１８０    平面部、
１７１、２７１、３７１、４７１、５７１、６７１    支持部、
１８１、２８１、３８１、４８１、５８１、６８１    支持部、
１７２、２７２、５７２、６７２    オーバーラップ部、
１８２、２８２、５８２、６８２    オーバーラップ部、
３７３、３８３、４７３、４８３、５７３、５８３    中空部、
３７４、３８４、４７４、４８４    端部。
【図１】
0006029299.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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