(57)【要約】      （修正有）【課題】固体高分子電解質膜の劣化を抑制することができる燃料電池を提供する。【解決手段】固体高分子電解質膜３１と、固体高分子電解質膜の両側に配設され、固体高分子電解質膜に当接する触媒層４４および触媒層を介して固体高分子電解質膜の反対側に配される連続したガス拡散層４６を有する一対のガス拡散電極層３２と、で構成される膜電極構造体を備えた燃料電池において、少なくとも一方のガス拡散電極層の触媒層は、反応ガスが通流する反応ガス流路４１の下流側に対応する領域において、固体高分子電解質膜に当接する面に凹部６３が形成されている。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、
該固体高分子電解質膜の両側に配設され、前記固体高分子電解質膜に当接する触媒層および該触媒層を介して前記固体高分子電解質膜の反対側に配される連続したガス拡散層を有する一対のガス拡散電極層と、で構成される膜電極構造体を備えた燃料電池において、
少なくとも一方の前記ガス拡散電極層の前記触媒層は、反応ガスが通流する反応ガス流路の下流側に対応する領域において、前記固体高分子電解質膜に当接する面に凹部が形成されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記凹部は空間になっており、前記凹部により前記触媒層が複数の独立した領域に分割形成されることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記凹部にイオン交換成分材料が充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記イオン交換成分材料が、前記固体高分子電解質膜を構成する材料と同一であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記凹部の幅が、隣り合う前記反応ガス流路間に形成される凸部の幅より狭くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には、電解質膜電極構造体を一対のセパレータで挟持して燃料電池セルを構成し、この燃料電池セルを複数積層させた構造のものがある。また、電解質膜電極構造体としては、固体高分子電解質膜をその両側からガス拡散電極層にて挟持した構造を有する、所謂、固体高分子型燃料電池が知られている。
【０００３】
このような固体高分子型燃料電池においては、セパレータに形成された反応ガス流路に反応ガスが供給されることにより発電を行っている。ここで、固体高分子電解質膜の反応ガス流路の出口近傍である下流側には、起動時のガス不足に起因して白金バンドが生成されることがある。この白金バンドは、白金触媒が高電位に晒されることにより白金イオンとなり、この白金イオンが固体高分子電解質膜中に進入することで生成される。固体高分子電解質膜に白金バンドが生成されると、固体高分子電解質膜の膜劣化が促進され、固体高分子電解質膜の強度および伸縮性が低下し、固体高分子電解質膜にアノード極とカソード極との間の極間差圧や乾湿応力がかかることでダメージを被る虞がある。なお、反応ガス流路の下流側とは、セパレータに形成された反応ガス流路の全長の半分より後半に相当する部分のことをいう。
【０００４】
そこで、燃料電池の駆動時に固体高分子電解質膜に発生する内部応力を緩和し、耐久性に優れた燃料電池を提供することを目的として、膜電極構造体（ＭＥＡ）に、固体高分子電解質膜の面方向に沿う伸長を許容する切れ目を設け、電解質膜が膨潤する際には、切れ目から露出している電解質膜の露出部がガス流路溝内に伸びて盛り上がるように変形するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７８２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の燃料電池は、ガス流路溝に対応する位置に切れ目が形成されている。つまり、切れ目が形成された領域においては、触媒層およびガス拡散層も形成されておらず、ガス流路溝と固体高分子電解質膜とが直接対向するように形成されている。固体高分子電解質膜は非常に薄い膜で形成されるため、燃料電池セルの強度が確保できず、燃料電池セルを積層する際のハンドリング性が悪く、生産効率が低下するという問題がある。また、ガス流路溝と固体高分子電解質膜とが直接対向しており、反応ガスとガス拡散層および触媒層との接触面積が小さくなるため、発電性能が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、ハンドリング性が良好で、発電性能に優れ、しかも、固体高分子電解質膜の劣化を抑制することができる燃料電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、固体高分子電解質膜（例えば、実施形態における固体高分子電解質膜３１）と、該固体高分子電解質膜の両側に配設され、前記固体高分子電解質膜に当接する触媒層（例えば、実施形態における触媒層４４，４５）および該触媒層を介して前記固体高分子電解質膜の反対側に配される連続したガス拡散層（例えば、実施形態におけるガス拡散層４６，４７）を有する一対のガス拡散電極層（例えば、実施形態におけるアノード側ガス拡散電極層３２、カソード側ガス拡散電極層３３）と、で構成される膜電極構造体（例えば、実施形態における膜電極構造体３０）を備えた燃料電池（例えば、実施形態における燃料電池２）において、少なくとも一方の前記ガス拡散電極層の前記触媒層は、反応ガスが通流する反応ガス流路（例えば、実施形態における第１ガス流路４１、第２ガス流路４２）の下流側に対応する領域において、前記固体高分子電解質膜に当接する面に凹部（例えば、実施形態における凹部６１，６３）が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記凹部は空間になっており、前記凹部により前記触媒層が複数の独立した領域に分割形成されることを特徴としている。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記凹部にイオン交換成分材料（例えば、実施形態におけるイオン交換成分材料６２）が充填されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項４に記載した発明は、前記イオン交換成分材料が、前記固体高分子電解質膜を構成する材料と同一であることを特徴としている。
【００１２】
請求項５に記載した発明は、前記凹部の幅（例えば、実施形態における幅ｗ１）が、隣り合う前記反応ガス流路間に形成される凸部（例えば、実施形態における凸部８２）の幅（例えば、実施形態における幅ｗ２）より狭くなっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載した発明によれば、触媒層に凹部を形成することにより、固体高分子電解質膜に極間差圧や乾湿応力がかかっても、該凹部において応力を緩和することができる。したがって、固体高分子電解質膜がダメージを受けるのを防止することができ、固体高分子電解質膜の劣化を抑制することができる。また、触媒層に凹部を形成することにより、燃料電池セルを積層する際のハンドリング性が良好で、発電性能に優れた燃料電池を提供することができる。
【００１４】
請求項２に記載した発明によれば、反応生成水を溜めることができ、固体高分子電解質膜を適度な保湿状態に維持することができる。
【００１５】
請求項３に記載した発明によれば、凹部をイオン交換成分材料で充填し、触媒層における凹部の膜厚が他の領域の膜厚と略同一になるように構成したため、燃料電池セルの強度が確保され、燃料電池セルを積層する際のハンドリング性が向上し、生産効率を向上することができる。
【００１６】
請求項４に記載した発明によれば、固体高分子電解質膜と同一材料のイオン交換成分材料を用いて凹部を充填することにより、凹部内のイオン交換成分材料が固体高分子電解質膜の含水量の変動により固体高分子電解質膜と同じように伸縮するため、固体高分子電解質膜に加わる応力を緩和することができる。
【００１７】
請求項５に記載した発明によれば、反応がガス流路形状がどのように形成されていても反応ガス流路間に形成される凸部が触媒層の凹部内に入り込んでしまうことがないため、反応ガス流路を確実に確保することができるとともに、反応ガスを触媒層およびガス拡散層へ確実に供給することができる。したがって、安定した発電効率を確保することができる。また、膜電極構造体の強度を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における燃料電池自動車の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態における燃料電池の概略構成斜視図である。
【図３】本発明の実施形態における単位セルの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態における膜電極構造体の断面図である。
【図５】本発明の実施形態における膜電極構造体の平面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の実施形態における触媒層に形成する凹部の別の態様を示す断面図（図７に相当）である。
【図９】本発明の実施形態における触媒層に形成する凹部形状の別の態様（１）を示す断面図（図６に相当）である。
【図１０】本発明の実施形態における触媒層に形成する凹部形状の別の態様（２）を示す断面図（図６に相当）である。
【図１１】本発明の実施形態における触媒層に形成する凹部形状の別の態様（３）を示す断面図（図６に相当）である。
【図１２】本発明の実施形態における膜電極構造体の製造方法を説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態における隣り合うガス流路の幅と凹部の幅との関係を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態を図１〜図１３に基づいて説明する。本実施形態では、燃料電池自動車に搭載される燃料電池を用いて説明する。
【００２０】
図１に示すように、燃料電池自動車１は、水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池スタック（以下、燃料電池という）２を車体のフロア下に搭載し、この燃料電池２で生じた電力によりモータ３を駆動して走行する。燃料電池２は、単位電池（単位セル）を例えば車両前後方向に沿って多数積層してなる周知の固体高分子膜型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）である。そして、そのアノード側に燃料ガスとして水素ガスを供給し、カソード側に酸化剤ガスとして酸素を含む空気を供給することで、電気化学反応により電力および水を生成する。
【００２１】
モータ３は、燃料電池２のカソード側へ供給する空気を圧縮するコンプレッサ４とともに、フロントサブフレーム５に搭載された状態で、車体前部のモータルーム内に配置される。また、燃料電池２および燃料電池２のための補機６は、サブフレーム７に搭載された状態で、車体前後方向中間部のフロアパネル８の車室外側に配置される。さらに、燃料電池２のアノード側へ供給する水素ガスを蓄える燃料ガスタンク９は、モータ３からの回生電力を蓄電するバッテリ１１とともに、リアサブフレーム１２に搭載された状態で、車体後部のリアフロア１３の車室外側に配置されている。なお、燃料電池２のための補機６とは、レギュレータやエゼクタなどの水素供給補機および加湿器や背圧弁などの空気排出補機である。
【００２２】
図２に示すように、燃料電池２は、単位セル２１を車体の前後方向に複数積層した燃料電池積層体２２と、該燃料電池積層体２２の前後方向端面に配されたエンドプレート２３，２４と、を備えている。エンドプレート２３，２４は、例えばタイロッド（不図示）により締結し、燃料電池積層体２２を支持固定している。燃料電池積層体２２は、所定数の単位セル２１が互いに電気的に直列に接続されている。なお、単位セル２１とエンドプレート２３，２４との間には、それぞれ集電用電極（不図示）および漏電防止用の絶縁プレート（不図示）が配されている。
【００２３】
図３に示すように、単位セル２１は、固体高分子電解質膜３１の両側にアノード側ガス拡散電極層３２とカソード側ガス拡散電極層３３を配してなる膜電極構造体３０を備えている。固体高分子電解質膜３１はパーフルオロスルホン酸の薄膜に水を含浸させたものなどのような水素イオン導電体が選定される。なお、固体高分子電解質膜３１の材料としては、炭化水素系樹脂（例えば、ポリアリレン系樹脂）を主成分とする材料を用いてもよい。
【００２４】
アノード側ガス拡散電極層３２およびカソード側ガス拡散電極層３３はガスケット３７，３８の開口部にそれぞれ収容保持されている。
【００２５】
さらに、単位セル２１は、これら１対のガスケット３７，３８が１対のセパレータ３９，４０で挟持されることによって構成されている。
【００２６】
これらセパレータ３９，４０におけるアノード側ガス拡散電極層３２に対向する面には、アノード側ガス拡散電極層３２に水素含有ガスを供給・排出するための第１ガス流路４１が形成されている。同様に、カソード側ガス拡散電極層３３に対向する面には、カソード側ガス拡散電極層３３に酸素含有ガスを供給・排出するための第２ガス流路４２が形成されている。
【００２７】
また、セパレータ３９，４０、ガスケット３７，３８および額縁状シール部材３６には、図３において右上隅角部に水素含有ガスを通過させるための第１ガス入口通路５１が設けられており、かつ、その対角位置には、未反応の水素含有ガスを通過させるための第１ガス出口通路５２が設けられている。同様に、図３において左上隅角部には酸素含有ガス（例えば、空気）を通過させるための第２ガス入口通路５３が設けられており、その対角位置には、未反応の酸素含有ガスを通過させるための第２ガス出口通路５４が設けられている。第１ガス入口通路５１および第１ガス出口通路５２はいずれも第１ガス流路４１に連通しており、一方、第２ガス入口通路５３および第２ガス出口通路５４はいずれも第２ガス流路４２に連通している。なお、各通路５１〜５６は、ガスケット３７，３８にも同様に形成されている。さらに、エンドプレート２３，２４にも同様に各通路５１〜５６が形成されている。
【００２８】
また、セパレータ３９，４０およびガスケット３７，３８には、第１ガス入口通路５１と第２ガス入口通路５３との間、および、第１ガス出口通路５２と第２ガス出口通路５４との間に、冷却水通路５５，５６がそれぞれ形成されている。また、セパレータ３９，４０は、図３において右側面からセル電圧検出用の出力端子５７，５８が延設されている。
【００２９】
図４は膜電極構造体３０の一例を示す概略断面図である。図４に示すように、膜電極構造体３０は、固体高分子電解質膜３１と、この固体高分子電解質膜３１を挟んで両側に配設されるアノード側ガス拡散電極層３２およびカソード側ガス拡散電極層３３と、を有している。アノード側ガス拡散電極層３２およびカソード側ガス拡散電極層３３には、それぞれ触媒層４４，４５およびガス拡散層４６，４７が形成されており、触媒層４４，４５が固体高分子電解質膜３１を介して対向するように固体高分子電解質膜３１の両側にそれぞれ当接されている。また、触媒層４４，４５を介して固体高分子電解質膜３１の反対側にそれぞれ連続して一体形成された略板状のガス拡散層４６，４７が配されている。触媒層４４，４５は白金を主成分とする材料で形成され、ガス拡散層４６，４７は多孔質層である多孔質カーボンクロスまたは多孔質カーボンペーパーで形成されている。
【００３０】
図５は膜電極構造体３０の平面図である。図５に示すように、固体高分子電解質膜３１は、アノード側ガス拡散電極層３２から一方の面のみがはみ出しているとともに、他方の面がカソード側ガス拡散電極層３３にて覆われている。このように固体高分子電解質膜３１の両側に配されるガス拡散電極層３２，３３の平面寸法を異ならせて、固体高分子電解質膜３１の一方の面のみがはみ出すように構成することで、ガス拡散電極層３２，３３の端面同士が固体高分子電解質膜３１を介して離間した位置に配されることとなる。その結果、ガス拡散電極層３２，３３にそれぞれ供給される反応ガス（燃料ガスおよび酸化剤ガス）が固体高分子電解質膜３１の端面付近で混合するのを抑制することができるとともに、電気的に短絡するのを防止することができる。
【００３１】
また、アノード側ガス拡散電極層３２の平面視において、触媒層４４よりもガス拡散層４６の方が大きくなっており、ガス拡散層４６の周縁部と固体高分子電解質膜３１との間に接着層４８が形成されている。同様に、カソード側ガス拡散電極層３３の平面視において、触媒層４５よりもガス拡散層４７の方が大きくなっており、ガス拡散層４７の周縁部と固体高分子電解質膜３１との間に接着層４９が形成されている。このように接着層４８，４９を設けたため、固体高分子電解質膜３１とアノード側ガス拡散電極層３２およびカソード側ガス拡散電極層３３とが一体化し、固体高分子電解質膜３１をガス拡散層４６，４７で支持して補強することができ、膜電極構造体３０の取り扱い性が向上する。
【００３２】
図６は図４のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図６、図７に示すように、アノード側ガス拡散電極層３２の触媒層４４は、燃料ガスが通流する反応ガス流路の下流側に対応する領域において、固体高分子電解質膜３１に当接する面に凹部６１が形成されている。この凹部６１には、固体高分子電解質膜３１と同一の材料であるイオン交換成分材料６２が充填され、触媒層４４の表面とイオン交換成分材料６２が充填された凹部６１の表面とが略面一になっている。また、カソード側ガス拡散電極層３３の触媒層４５にも、アノード側ガス拡散電極層３２の触媒層４４に形成された凹部６１と同じ酸化剤ガスが通流する反応ガス流路の下流側に対応する領域における固体高分子電解質膜３１に当接する面に凹部６１が形成されている。この凹部６１には、固体高分子電解質膜３１と同一の材料であるイオン交換成分材料６２が充填され、触媒層４５の表面とイオン交換成分材料６２が充填された凹部６１の表面とが略面一になっている。なお、図６、図７ではガス拡散層４６，４７および接着層４８，４９の図示を省略している。また、反応ガスは重力方向に向かって流れるように構成されている。さらに、凹部６１には、イオン交換成分材料６２が充填されることなく、空間であってもよい。そして、凹部６１は触媒層４４，４５のいずれか一方のみに形成されていてもよい。
【００３３】
このように触媒層４４に凹部６１を形成することにより、該凹部６１が形成された部分では白金バンドが生成されにくくなり、膜劣化を抑制することができ、膜電極構造体３０の強度および伸縮性を保持することができる。また、応力発生時は凹部６１において伸縮することにより、応力を緩和することができる。
【００３４】
なお、図８に示すように凹部６３は固体高分子電解質膜３１の表面が露出する深さに形成されてもよい。つまり、反応ガス流路の下流側に対応する領域において、触媒層４４を独立した領域に分割形成してもよい。このように凹部６３を形成することにより、該凹部６３には触媒層４４が形成されないため、白金バンドが生成しなくなる。したがって、膜劣化を抑制することができる。また、凹部６３は、固体高分子電解質膜３１の両側に配された触媒層４４，４５の同じ位置に形成されている。また、図７、図８において凹部６１，６３内にはイオン交換成分材料６２を充填しているが、イオン交換成分材料６２を充填せず、空洞のままにしてもよい。
【００３５】
また、触媒層４４に形成する凹部６１（６３）の形状は、図９に示すような形状であってもよい。つまり、反応ガス流路の下流側に向かうにしたがって凹部６１（６３）を形成する間隔（ｌ１，ｌ２，ｌ３）が、ｌ１＞ｌ２＞ｌ３となるようにしてもよい。図９のように凹部６１（６３）を形成する間隔を徐々に小さくすることで、反応ガス流路の下流側に行くにしたがって大きくなる固体高分子電解質膜３１への応力を効率的に緩和することができる。
【００３６】
また、図１０に示すように、反応ガスが水平方向に流れる燃料電池においても反応ガスの下流側に対応する領域に凹部６１（６３）を形成すれば略同一の作用効果を得ることができる。
【００３７】
さらに、図１１に示すように、反応ガス流路がサーペンタイン状に形成された燃料電池においても反応ガスの下流側に対応する領域に凹部６１（６３）を形成すれば略同一の作用効果を得ることができる。ここで、反応ガス流路の下流側に向かうにしたがって凹部６１（６３）を形成する間隔（ｌ４，ｌ５，ｌ６，ｌ７）が、ｌ４＞ｌ５＞ｌ６＞ｌ７となるようにすることで、反応ガス流路の下流側に行くにしたがって大きくなる固体高分子電解質膜３１への応力を効率的に緩和することができる。また、凹部６１（６３）における反応ガスが流れる方向に直交する方向の幅（ｗ３，ｗ４，ｗ５）が反応ガス流路の下流側に向かうにしたがってｗ３＞ｗ４＞ｗ５となるように形成されている。
【００３８】
そして、アノード側ガス拡散電極層３２よりもカソード側ガス拡散電極層３３の平面寸法を大きくした場合について説明したが、これに限らず、アノード側ガス拡散電極層３２よりもカソード側ガス拡散電極層３３の平面寸法を小さくしてもよく、また、アノード側ガス拡散電極層３２とカソード側ガス拡散電極層３３の大きさを同一寸法に形成してもよい。
【００３９】
続いて、図６に示す触媒層４４を製造する方法について説明する。
図１２に示すように、最初に、ガス拡散層４６を構成する長方形状のカーボンペーパー７１を準備する。
【００４０】
続いて、カーボンペーパー７１の表面に凹部６１に対応した形状が形成されたマスク材８１を配置し、カーボンペーパー７１のマスク材８１以外の部分に触媒層４４を形成する。触媒層４４を所望の膜厚に形成した後、マスク材８１を取り除くことにより、触媒層４４に凹部６１が形成されたアノード側ガス拡散電極層３２が作製される。
【００４１】
触媒層４４は、電極ペースト７２をカーボンペーパー７１の表面に塗布し、例えば、これを焼成することによって形成する。
【００４２】
電極ペースト７２は、フッ素系の陽イオン交換溶液７３をエチレングリコール７４で溶媒置換して陽イオン交換エチグリ溶液７５とした後、この陽イオン交換エチグリ溶液７５に電極触媒７６を混合攪拌して作製する。このとき、電極触媒７６にはＰｔ担持カーボンを使用する。
【００４３】
次に、上記工程を経て作製したアノード側ガス拡散電極層３２の周縁部７７をトリミングする。このとき、カーボンペーパー７１のみからなる部分を全て切除するのではなく、該カーボンペーパー７１のみの部分をアノード側ガス拡散電極層３２の全周に亘って所定幅だけ残しておく。
【００４４】
上述と略同一の方法で、カソード側ガス拡散電極層３３を作製する。
【００４５】
しかる後、アノード側ガス拡散電極層３２とカソード側ガス拡散電極層３３との間に固体高分子電解質膜３１を介在させ、これらを外周部分に接着剤を塗布し、ホットプレスなどの手法で一体的に接合することで、触媒層４４に凹部６１が形成された膜電極構造体３０が完成する。
【００４６】
なお、凹部６１にはイオン交換成分材料６２を充填してもよい。この場合、触媒層４４を形成した後、該触媒層４４をマスク材（不図示）にて覆い、凹部６１内にイオン交換成分材料６２を充填すればよい。
【００４７】
また、凹部６１は、アノード側ガス拡散電極層３２の触媒層４４だけに形成してもよいし、カソード側ガス拡散電極層３３の触媒層４５だけに形成してもよい。また、触媒層４４，４５の両方に凹部６１を形成してもよい。
【００４８】
さらに、図１３に示すように、凹部６３の幅ｗ１は、セパレータ３９に形成された隣り合う第１ガス流路４１，４１間に形成される凸部８２の幅ｗ２より狭い幅で形成されている。なお、図１３ではカソード側ガス拡散電極層３３の図示を省略している。また、凹部６１の場合も同様の幅で形成されている。
【００４９】
本実施形態によれば、触媒層４４，４５に凹部６１（６３）を形成することにより、触媒層４４，４５に極間差圧や乾湿応力がかかっても、該凹部６１において応力を緩和することができる。したがって、固体高分子電解質膜３１がダメージを受けるのを防止することができ、固体高分子電解質膜３１の劣化を抑制することができる。
【００５０】
また、触媒層４４，４５を分割する凹部６３を形成することにより、反応生成水を溜めることができ、固体高分子電解質膜を適度な保湿状態に維持することができる。
【００５１】
また、凹部６１（６３）をイオン交換成分材料６２で充填し、触媒層４４，４５における凹部６１（６３）の膜厚が他の領域の膜厚と略同一になるように構成したため、燃料電池１１を積層する際のハンドリング性が向上し、生産効率を向上することができる。
【００５２】
さらに、固体高分子電解質膜３１と同一材料のイオン交換成分材料６２を用いて凹部６１（６３）を充填することにより、凹部６１（６３）内のイオン交換成分材料６２が固体高分子電解質膜３１の含水量の変動により固体高分子電解質膜３１と同じように伸縮するため、固体高分子電解質膜３１に加わる応力を緩和することができる。
【００５３】
そして、凹部６１の幅ｗ１が、セパレータ３９（４０）に形成された隣り合う第１ガス流路４１，４１（第２ガス流路４２，４２）間に形成される凸部８２の幅ｗ２より狭い幅で形成したため、凸部８２が凹部６１内に入り込んでしまうことがない。つまり、第１ガス流路４１（第２ガス流路４２）を確実に確保することができるとともに、反応ガスを触媒層４４（４５）およびガス拡散層４６（４７）へ確実に供給することができる。したがって、安定した発電効率を確保することができる。また、膜電極構造体３０の強度を確実に確保することができ、生産効率を向上することができる。
【００５４】
尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５５】
２…燃料電池  ３０…膜電極構造体  ３１…固体高分子電解質膜  ３２…アノード側ガス拡散電極層（ガス拡散電極層）  ３３…カソード側ガス拡散電極層（ガス拡散電極層）  ４１…第１ガス流路（反応ガス流路）  ４２…第２ガス流路（反応ガス流路）  ４４…触媒層  ４５…触媒層  ４６…ガス拡散層  ４７…ガス拡散層  ６１…凹部  ６２…イオン交換成分材料  ６３…凹部  ８２…凸部  ｗ１…凹部の幅  ｗ２…凸部の幅
【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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【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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【図１３】
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