(57)【要約】【課題】簡単な構成によってシールを良好に機能させることができる燃料電池を提供する。【解決手段】発電セル（燃料電池）１２は、ＭＥＡ１０ａ、第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６を備える。ＭＥＡ１０ａの外周部の枠部材２４は、枠部材側内周部２６と、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間に挟持される枠部材側外周部２５と、を有する。ＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯと枠部材側外周部２５の厚さ方向中心位置ＦＯとは、相互にオフセットした位置にある。また、枠部材側外周部２５にシールされる第１セパレータ１４の第１シールライン４２と、第２セパレータ１６の第２シールライン４４とは、相互に非対称形状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に第１電極及び第２電極を備える電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の前記第１電極側に積層された第１セパレータと、前記電解質膜・電極構造体の前記第２電極側に積層された第２セパレータと、を備え、前記第１セパレータと前記第１電極の間に形成される第１流路に第１反応ガスが供給され、前記第２セパレータと前記第２電極に形成される第２流路に第２反応ガスが供給される燃料電池であって、
前記電解質膜・電極構造体の外周部には、該外周部を周回する枠部材が設けられ、
前記枠部材は、前記電解質膜・電極構造体に接合された枠部材側内周部と、枠部材側内周部の外側に連なり該枠部材側内周部よりも厚く形成されて前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に挟持される枠部材側外周部と、を有し、
前記電解質膜・電極構造体の厚さ方向中心位置と前記枠部材側外周部の厚さ方向中心位置とは、相互にオフセットした位置にあり、
且つ前記第１セパレータの前記枠部材側外周部にシールされる第１シール部と、前記第２セパレータの前記枠部材側外周部にシールされる第２シール部とは、相互に非対称形状である
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、
前記第１シール部及び前記第２シール部は、側面断面視で、平坦状の底部から前記枠部材側外周部に向かって傾斜しつつ接近する一対の傾斜部と、前記一対の傾斜部を架橋して前記枠部材側外周部にシールされるシール平坦部と、を有する
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池において、
前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記枠部材側外周部までの高さが相互に異なり、
前記高さが低い方のシール部の前記シール平坦部に対する前記一対の傾斜部の傾斜角は、前記高さが高い方のシール部の前記シール平坦部に対する前記傾斜部の傾斜角よりも大きい
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項２又は３記載の燃料電池において、
前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記枠部材側外周部までの高さが相互に異なり、
前記高さが低い方のシール部の前記傾斜部と前記底部の連結箇所の曲率半径は、前記高さが高い方のシール部の前記傾斜部と前記底部の連結箇所の曲率半径よりも大きい
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の燃料電池において、
前記第１シール部の前記シール平坦部の幅と、前記第２シール部の前記シール平坦部の幅とが同一である
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池において
前記電解質膜・電極構造体に対して前記第１セパレータが形成する前記第１流路の高さと、前記電解質膜・電極構造体に対して前記第２セパレータが形成する前記第２流路の高さとが、同一である
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池において、
前記第１シール部及び前記第２シール部は、弾性を有するゴム材料により構成される
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項７記載の燃料電池において、
前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記ゴム材料の材質又は断面形状が相互に異なる
ことを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料電池において、
前記第１シール部の弾性率と前記第２シール部の弾性率が相互に同じである
ことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜・電極構造体の外周部に枠部材が設けられた燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池（単位発電セル：以下、発電セルともいう）は、アノード電極、固体高分子電解質膜及びカソード電極を積層した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）と、電解質膜・電極構造体を挟持する一対のセパレータと、を備える。積層状態では、アノード電極とセパレータの間に、燃料ガスが供給される燃料ガス流路が設けられ、カソード電極とセパレータの間に、酸化剤ガスが供給される酸化剤ガス流路が設けられる。この発電セルは、例えば、所定の数だけ積層されることにより車載用燃料電池スタックとして使用される。
【０００３】
また近年、電解質膜・電極構造体は、特許文献１に開示されているように、枠部材（サブガスケット）を外周に組み込んだ枠付きＭＥＡとして構成されることもある。なお、特許文献１に開示の燃料電池では、枠部材と一対のセパレータが非接触で積層されているが、通常、枠部材は、ＭＥＡに内周部が接合される一方で、一対のセパレータに設けられた突起状のシール部間に外周部が挟持される。これにより、枠部材は、高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減するとともに、薄膜状で強度が低い固体高分子電解質膜を保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８３９９１５０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような枠付きＭＥＡは、枠部材の外周部の両側から一対のセパレータが均等な圧力を付与することでシールされ、またＭＥＡと一対のセパレータが適度な接触圧で接触している構造が求められる。
【０００６】
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成によって、枠部材の両側からセパレータが均等な圧力を付与することでシール性能を向上させ、また電解質膜・電極構造体とセパレータとの間の接触抵抗を減らして耐久性能及び発電性能を向上することができる燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、本発明は、電解質膜の両面に第１電極及び第２電極を備える電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の前記第１電極側に積層された第１セパレータと、前記電解質膜・電極構造体の前記第２電極側に積層された第２セパレータと、を備え、前記第１セパレータと前記第１電極の間に形成される第１流路に第１反応ガスが供給され、前記第２セパレータと前記第２電極に形成される第２流路に第２反応ガスが供給される燃料電池であって、前記電解質膜・電極構造体の外周部には、該外周部を周回する枠部材が設けられ、前記枠部材は、前記電解質膜・電極構造体に接合された枠部材側内周部と、枠部材側内周部の外側に連なり該枠部材側内周部よりも厚く形成されて前記第１セパレータと前記第２セパレータとの間に挟持される枠部材側外周部と、を有し、前記電解質膜・電極構造体の厚さ方向中心位置と前記枠部材側外周部の厚さ方向中心位置とは、相互にオフセットした位置にあり、且つ前記第１セパレータの前記枠部材側外周部にシールされる第１シール部と、前記第２セパレータの前記枠部材側外周部にシールされる第２シール部とは、相互に非対称形状であることを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１シール部及び前記第２シール部は、側面断面視で、平坦状の底部から前記枠部材側外周部に向かって傾斜しつつ接近する一対の傾斜部と、前記一対の傾斜部を架橋して前記枠部材側外周部にシールされるシール平坦部と、を有することが好ましい。
【０００９】
これに加えて、前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記枠部材側外周部までの高さが相互に異なり、前記高さが低い方のシール部の前記シール平坦部に対する前記一対の傾斜部の傾斜角は、前記高さが高い方のシール部の前記シール平坦部に対する前記傾斜部の傾斜角よりも大きいとよい。
【００１０】
さらに、前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記枠部材側外周部までの高さが相互に異なり、前記高さが低い方のシール部の前記傾斜部と前記底部の連結箇所の曲率半径は、前記高さが高い方のシール部の前記傾斜部と前記底部の連結箇所の曲率半径よりも大きいことが好ましい。
【００１１】
またさらに、前記第１シール部の前記シール平坦部の幅と、前記第２シール部の前記シール平坦部の幅とが同一であるとよい。
【００１２】
そして、前記電解質膜・電極構造体に対して前記第１セパレータが形成する前記第１流路の高さと、前記電解質膜・電極構造体に対して前記第２セパレータが形成する前記第２流路の高さとが、同一であることが好ましい。
【００１３】
また、前記第１シール部及び前記第２シール部は、弾性を有するゴム材料により構成されていてもよい。
【００１４】
この場合、前記第１シール部及び前記第２シール部は、前記ゴム材料の材質又は断面形状が相互に異なるとよい。
【００１５】
そして、前記第１シール部の弾性率と前記第２シール部の弾性率が相互に同じであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、燃料電池は、電解質膜・電極構造体の厚さ方向中心位置と枠部材側外周部の厚さ方向中心位置とが相互にオフセットした位置にあり、且つ第１シール部と第２シール部とが相互に非対称形状であることで、各セパレータと枠部材を良好にシールすることができる。すなわち、燃料電池は、枠部材の両側からセパレータが均等な圧力を付与することでシール性能を向上させ、反応ガスの漏れを抑えることができる。また、燃料電池は、電解質膜・電極構造体と各セパレータとの間の接触抵抗を減らして、耐久性能及び発電性能を大幅に高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発電セルの要部分解斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】燃料電池システムの全体概略図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る発電セルの要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１に示すように、第１実施形態に係る発電セル（燃料電池）１２は、枠付き電解質膜・電極構造体１０（以下、枠付きＭＥＡ１０という）と、枠付きＭＥＡ１０の両面に配置された第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６と、を備える。発電セル１２は、例えば、横長（又は縦長）の長方形状の固体高分子型燃料電池である。複数の発電セル１２は、矢印Ａ方向（水平方向）に積層されて燃料電池スタック１１ａが構成される。なお、複数の発電セル１２は重力方向に積層されてもよい。燃料電池スタック１１ａは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（不図示）に搭載される。
【００２０】
枠付きＭＥＡ１０は、電解質膜・電極構造体１０ａ（以下、「ＭＥＡ１０ａ」という）を備える。ＭＥＡ１０ａは、電解質膜１８と、電解質膜１８の両面にそれぞれ配置されるアノード電極（第１電極）２０及びカソード電極（第２電極）２２を有する。
【００２１】
また発電セル１２は、第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６により枠付きＭＥＡ１０を挟持している。第１セパレータ１４及び第２セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板をプレス成形して断面を凹凸形状に形成する、カーボン部材を成形又は切削加工する等して構成される。
【００２２】
発電セル１２の矢印Ｂ方向（水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３０ａは、酸化剤ガス（第２反応ガス）、例えば、空気等の酸素含有ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔３２ａは、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体を供給する。燃料ガス出口連通孔３４ｂは、燃料ガス（第１反応ガス）、例えば、水素含有ガスを排出する。酸化剤ガス入口連通孔３０ａ、冷却媒体入口連通孔３２ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂは、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２３】
発電セル１２の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を排出する冷却媒体出口連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体出口連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２４】
第１セパレータ１４の枠付きＭＥＡ１０に向かう面１４ａには、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通する燃料ガス流路（第１流路）３８が設けられる（図２も参照）。具体的に、燃料ガス流路３８は、第１セパレータ１４とアノード電極２０との間に形成される。燃料ガス流路３８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。
【００２５】
第２セパレータ１６の枠付きＭＥＡ１０に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通する酸化剤ガス流路（第２流路）３６が設けられる（図２も参照）。具体的に、酸化剤ガス流路３６は、第２セパレータ１６とカソード電極２２との間に形成される。酸化剤ガス流路３６は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。
【００２６】
また、複数の発電セル１２は、積層された状態で互いに隣接する第１セパレータ１４の面１４ｂと第２セパレータ１６の面１６ｂとの間に、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通し矢印Ｂ方向に延在する冷却媒体流路４０を形成する。
【００２７】
図２に示すように、第１セパレータ１４の面１４ａ（枠付きＭＥＡ１０と対向する面）には、燃料ガス流路３８を形成する凸部３９が複数設けられる。凸部３９は、アノード電極２０側に向かって膨出するとともにアノード電極２０に当接する。第２セパレータ１６の面１６ａ（枠付きＭＥＡ１０と対向する面）には、酸化剤ガス流路３６を形成する凸部３７が複数設けられる。凸部３７は、カソード電極２２側に向かって膨出するとともにカソード電極２２に当接する。つまり凸部３７と凸部３９は対向し、その間にＭＥＡ１０ａの発電部（アクティブエリア）が挟持される。
【００２８】
また本実施形態において、第１セパレータ１４の凸部３９の高さＳＨ１と、第２セパレータ１６の凸部３７の高さＳＨ２とが同一に設定されている。また、第１及び第２セパレータ１４、１６の凸部３７、３９の平坦部（アノード電極２０及びカソード電極２２に接触する部分、及びセパレータ同士が接触する部分）の幅も互いに同一である。このため、第１セパレータ１４が形成する燃料ガス流路３８の流路断面積と第２セパレータ１６が形成する酸化剤ガス流路３６の流路断面積が一致している。
【００２９】
ＭＥＡ１０ａの電解質膜１８は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）であり、固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜を適用するとよい。なお、電解質膜１８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。
【００３０】
アノード電極２０は、電解質膜１８の一方の面１８ａに接合される第１電極触媒層２０ａと、第１電極触媒層２０ａに積層される第１ガス拡散層２０ｂと、を有する。第１電極触媒層２０ａ及び第１ガス拡散層２０ｂは、互いに同一の平面寸法（外形寸法）を有するとともに、電解質膜１８及びカソード電極２２よりも大きな平面寸法に設定される。
【００３１】
カソード電極２２は、電解質膜１８の面１８ｂに接合される第２電極触媒層２２ａと、第２電極触媒層２２ａに積層される第２ガス拡散層２２ｂと、を有する。第２電極触媒層２２ａ及び第２ガス拡散層２２ｂは、互いに同一の平面寸法を有するとともに、電解質膜１８と同一の平面寸法に設定される。従って、電解質膜１８の面方向（図２で矢印Ｃ方向）において、カソード電極２２の外周端２２ｅは、電解質膜１８の外周端１８ｅと同じ位置にある。
【００３２】
カソード電極２２の外周端２２ｅ及び電解質膜１８の外周端１８ｅは、全周に亘ってアノード電極２０の外周端２０ｅよりも内方に位置する。なお、カソード電極２２は、アノード電極２０よりも大きな平面寸法に設定され、カソード電極２２の外周端２２ｅは、全周に亘ってアノード電極２０の外周端２０ｅよりも外方に位置してもよい（図４も参照）。あるいは、アノード電極２０とカソード電極２２は、同一の平面寸法に設定され、アノード電極２０の外周端２０ｅと、カソード電極２２の外周端２２ｅは、電解質膜１８の面方向（図２で矢印Ｃ方向）において、同一位置にあってもよい。
【００３３】
第１電極触媒層２０ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第１ガス拡散層２０ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層２２ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、イオン導電性高分子バインダとともに第２ガス拡散層２２ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第１電極触媒層２０ａと第２電極触媒層２２ａの厚さは同一である。第２電極触媒層２２ａの平面寸法は、第１電極触媒層２０ａの平面寸法よりも小さく設定される。
【００３４】
また、第１ガス拡散層２０ｂ及び第２ガス拡散層２２ｂは、カーボンペーパ又はカーボンクロス等から形成される。第１ガス拡散層２０ｂと第２ガス拡散層２２ｂの厚さは、同一である。第２ガス拡散層２２ｂの平面寸法は、第１ガス拡散層２０ｂの平面寸法よりも小さく設定される。従って、ＭＥＡ１０ａの発電部（アクティブエリア）の厚さ方向中心位置ＭＯは、電解質膜１８の厚さ方向中心位置と一致している。なお、第１電極触媒層２０ａの厚さは、第２電極触媒層２２ａの厚さよりも薄く形成されていてもよい。また、第１電極触媒層２０ａと第１ガス拡散層２０ｂの間、第２電極触媒層２２ａと第２ガス拡散層２２ｂとの間に導電性多孔質層を介装させてもよい。
【００３５】
図１及び図２に示すように、枠付きＭＥＡ１０は、電解質膜１８の外周を周回するとともに、アノード電極２０及びカソード電極２２に接合される枠部材（サブガスケット）２４をさらに備える。枠部材２４は、枠部材側外周部２５において厚さが異なる２枚の枠状シートを有する。具体的には、枠部材２４の枠部材側外周部２５から内側に延在してＭＥＡ１０ａの外周部に接合される第１枠状シート２４ａと、この第１枠状シート２４ａの外周部２４ａｏに接合される第２枠状シート２４ｂと、を有する。第１枠状シート２４ａと第２枠状シート２４ｂとは、接着剤からなる接着層２４ｃにより、厚さ方向に互いに接合されている。これにより、枠部材２４の枠部材側外周部２５は、枠部材２４の枠部材側内周部２６よりも厚く構成される。
【００３６】
第１枠状シート２４ａは、第２枠状シート２４ｂよりも薄く形成されている。第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎは、第２枠状シート２４ｂに接合される外周部２４ａｏから内方に延在し、ＭＥＡ１０ａの内部に配置されて接合される枠部材側内周部２６を構成している。
【００３７】
具体的に、第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎは、電解質膜１８の外周部１８ｃとアノード電極２０の外周部２０ｃとの間に挟持される。第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎと電解質膜１８の外周部１８ｃとは、接着層２４ｃを介して接合される。
【００３８】
このため、アノード電極２０には、第１枠状シート２４ａの内周端２４ａｅに対応する位置に段差が形成される。つまり、アノード電極２０は、第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２１ａと電解質膜１８に重なる領域２１ｂとの間に傾斜領域２１ｃを有する。傾斜領域２１ｃにおける第１電極触媒層２０ａ及び第１ガス拡散層２０ｂは、電解質膜１８に対して傾斜している。
【００３９】
アノード電極２０において、第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２１ａの第１セパレータ１４側の面は、電解質膜１８に重なる領域２１ｂの第１セパレータ１４側の面よりも、電解質膜１８から離間した位置にある。
【００４０】
一方、カソード電極２２は、電解質膜１８に重なる領域２３ｂから第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２３ａに亘って、平坦状に形成される。従って、電解質膜１８に重なる領域２３ｂから第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２３ａに亘って、第２電極触媒層２２ａ及び第２ガス拡散層２２ｂは、電解質膜１８と平行である。なお、カソード電極２２は、アノード電極２０の傾斜領域２１ｃに対応する領域に傾斜領域を有していてもよい。
【００４１】
第１枠状シート２４ａの外周部２４ａｏの厚さＦＴ１（接着層２４ｃの中心から第１枠状シート２４ａの外側までの厚さ）と第２枠状シート２４ｂの厚さＦＴ２（接着層２４ｃの中心から第２枠状シート２４ｂの外側までの厚さ）は、ＦＴ１＜ＦＴ２の関係に設定されている。そのため、枠部材２４の枠部材側外周部２５は、枠部材側内周部２６に比べて充分に厚くなっている。そして、枠部材側外周部２５の厚さ方向中心位置ＦＯは、第２枠状シート２４ｂ内に位置している。
【００４２】
ここで、枠部材２４の枠部材側外周部２５の厚さ方向中心位置ＦＯと、ＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯとは、側面断面視で、相互にずれている（オフセットしている）。具体的に、枠部材２４の厚さ方向中心位置ＦＯは、ＭＥＡ１０ａの厚さ方向中心位置ＦＯよりも第２セパレータ１６側に寄っている。換言すれば、発電セル１２は、枠部材２４の枠部材側外周部２５の配置位置及び厚さと、ＭＥＡ１０ａのアクティブエリアの配置位置及び厚さとが互いにずれて各セパレータ１４、１６に挟持される。枠部材２４の厚さ方向中心位置ＦＯとＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯとのずれ量Ｘは、ＭＥＡ１０ａと枠部材側外周部２５を含む発電セル１２の厚さや各セパレータ１４、１６の厚さ等を勘案して設計されるとよい。
【００４３】
第２枠状シート２４ｂの内周端２４ｂｅは、第１枠状シート２４ａの内周端２４ａｅよりも外方（ＭＥＡ１０ａから離れる方向）に位置するとともに、アノード電極２０の外周端２０ｅ及びカソード電極２２の外周端２２ｅよりも外方に位置する。第２枠状シート２４ｂの内周端２４ｂｅと、カソード電極２２の外周端２２ｅとの間には、隙間Ｇが形成されている。隙間Ｇは、後述する流路３６ａの一部を構成する。
【００４４】
第１枠状シート２４ａ及び第２枠状シート２４ｂは樹脂材料により構成される。第１枠状シート２４ａ及び第２枠状シート２４ｂの構成材料としては、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等が挙げられる。
【００４５】
接着層２４ｃは、第１枠状シート２４ａの第２枠状シート２４ｂ側（カソード側）の面２４ａｓに、全面に亘って設けられる。第１枠状シート２４ａは、上述した隙間Ｇの箇所で、接着層２４ｃを介して隙間Ｇ（流路３６ａ）に露出する。接着層２４ｃを構成する接着剤としては、例えば、液状接着剤やホットメルトシートが設けられる。なお、接着剤は、液体や固体、熱可塑性や熱硬化性等に制限されない。
【００４６】
第１セパレータ１４の面１４ａには、この第１セパレータ１４の外周部を周回する第１シールライン４２（メタルビードシール：第１シール部）が設けられる。第１シールライン４２は、第１セパレータ１４と一体で枠部材２４に向かって膨出しており、弾性変形しながら第１枠状シート２４ａの外周部２４ａｏ（第２枠状シート２４ｂと重なる領域）に気密且つ液密に当接する。第１シールライン４２は、外側ビード部４２ａと、外側ビード部４２ａよりも内側に設けられた内側ビード部４２ｂと、を有する。なお、第１シールライン４２は、外側ビード部４２ａと内側ビード部４２ｂのいずれか一方のみで構成されてもよい。なお、第１シールライン４２と第１枠状シート２４ａとの間に樹脂材料を塗布してもよい。
【００４７】
内側ビード部４２ｂは、燃料ガス流路３８、燃料ガス入口連通孔３４ａ及び燃料ガス出口連通孔３４ｂを周回し且つこれらを連通させる。第１シールライン４２よりも内方（ＭＥＡ１０ａ側）で、第１セパレータ１４と枠部材２４との間に形成された流路３８ａは、燃料ガス流路３８と連通し、燃料ガスが供給される。
【００４８】
第２セパレータ１６の面１６ａには、この第２セパレータ１６の外周部を周回する第２シールライン４４（メタルビードシール：第２シール部）が設けられる。第２シールライン４４は、第２セパレータ１６と一体で枠部材２４に向かって膨出しており、弾性変形しながら第２枠状シート２４ｂに気密且つ液密に当接する。第１シールライン４２と第２シールライン４４は、枠部材２４を介して対向し合って、その間に枠部材２４を挟持する。第２シールライン４４も、外側ビード部４４ａと、外側ビード部４４ａよりも内側に設けられた内側ビード部４４ｂとを有する。なお、第２シールライン４４と第２枠状シート２４ｂとの間に樹脂材料を塗布してもよい。
【００４９】
内側ビード部４４ｂは、酸化剤ガス流路３６、酸化剤ガス入口連通孔３０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを周回し且つこれらを連通させる。第２シールライン４４よりも内方（ＭＥＡ１０ａ側）で、第２セパレータ１６と枠部材２４との間に形成された流路３６ａは、酸化剤ガス流路３６と連通し、酸化剤ガスが供給される。第１シールライン４２及び第２シールライン４４は、弾性を有するゴム材料をセパレータ１４、１６に一体化した構成でもよい。
【００５０】
ここで、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの高さＢＨ１と、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの高さＢＨ２とは、ＢＨ１＞ＢＨ２の関係に設定されている。その一方で、第１シールライン４２と第２シールライン４４とは、互いの弾性率（バネ定数）が等しくなるように構成されている。そのため、各ビード部４２ａ、４２ｂと各ビード部４４ａ、４４ｂは、相互に非対称形状（線対称ではない形状）に形成されている。
【００５１】
具体的には、第１セパレータ１４は、側面断面視で、枠部材２４から離間した位置に平坦状の底部４３ａを有する。そして、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂは、第１セパレータ１４の燃料ガス流路３８を構成する凸部３９とは異なる形の台形状に形成され底部４３ａから突出している。
【００５２】
各ビード部４２ａ、４２ｂは、底部４３ａに連なり傾斜して枠部材側外周部２５に突出する一対の傾斜部４３ｂと、一対の傾斜部４３ｂを架橋するとともに枠部材側外周部２５にシールされるシール平坦部４３ｃと、を有する。また、底部４３ａと一対の傾斜部４３ｂとの各連結箇所は、所定の曲率半径Ｒ１を有する丸角４３ｒに形成されている。
【００５３】
第２セパレータ１６は、側面断面視で、枠部材２４から離間した位置に平坦状の底部４５ａを有する。そして、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂは、第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６を構成する凸部３７とは異なる形の台形状に形成され底部４５ａから突出している。
【００５４】
各ビード部４４ａ、４４ｂは、底部４５ａに連なり傾斜して枠部材側外周部２５に接近する一対の傾斜部４５ｂと、一対の傾斜部４５ｂを架橋するとともに枠部材側外周部２５にシールされるシール平坦部４５ｃと、を有する。また、底部４５ａと一対の傾斜部４５ｂとの各連結箇所は、所定の曲率半径Ｒ２を有する丸角４５ｒに形成されている。
【００５５】
第１シールライン４２の底部４３ａの幅Ｗｂ１と、第２シールライン４４の底部４５ａの幅Ｗｂ２とは、同一の寸法に設定されている。さらに、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂのシール平坦部４３ｃの幅Ｗｓ１と、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂのシール平坦部４５ｃの幅Ｗｓ２とは、同一の寸法に設定されている。
【００５６】
その一方で上述したように、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの高さＢＨ１よりも、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの高さＢＨ２の方が低くなっている。このため、各ビード部４４ａ、４４ｂのシール平坦部４５ｃに対する一対の傾斜部４５ｂの傾斜角βは、各ビード部４２ａ、４２ｂのシール平坦部４３ｃに対する一対の傾斜部４３ｂの傾斜角αよりも大きな角度となっている。さらに、底部４５ａと第２シールライン４４の間を繋ぐ一対の丸角４５ｒの曲率半径Ｒ２は、底部４３ａと第１シールライン４２の間をつなぐ一対の丸角４３ｒの曲率半径Ｒ１よりも大きくなっている。
【００５７】
つまり、第２シールライン４４は、傾斜角βが大きく、且つ丸角４５ｒの曲率半径Ｒ２が大きいことで、各ビード部４４ａ、４４ｂの弾性率を低くし、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの弾性率と等しくなっている。なお、第１シールライン４２と第２シールライン４４とは、相互の弾性率が等しくなっていればよい。このため、傾斜角αと傾斜角β、及び曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２のうちいずれか一方が相互に異なることで、弾性率を等しくする構成とすることができる。具体的には、一対の傾斜部４３ｂ、４５ｂの傾斜角α、βが相互に同じで、曲率半径Ｒ１、Ｒ２が異なる形状でもよく、この場合は底部４３ａの幅Ｗｂ１と底部４５ａの幅Ｗｂ２がＷｂ１≠Ｗｂ２、又はシール平坦部４３ｃの幅Ｗｓ１とシール平坦部４５ｃの幅Ｗｓ２がＷｓ１≠Ｗｓ２の関係に設定されていればよい。逆に、一対の傾斜部４３ｂ、４５ｂの傾斜角α、βが相互に異なり、曲率半径Ｒ１、Ｒ２が同一（あるいは、丸角ではない形状）でもよい。また例えば、一対の傾斜部４３ｂとシール平坦部４３ｃの各連結箇所にも丸角が形成される、又は一対の傾斜部４５ｂとシール平坦部４５ｃの各連結箇所にも丸角が形成される等、種々の形状を採用してよい。
【００５８】
さらに、第１セパレータ１４において、燃料ガス流路３８を形成する凸部３９の底部と、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの底部４３ａとは、互いに同一面（同じ高さ）となるように設定される。同様に、第２セパレータ１６において、酸化剤ガス流路３６を形成する凸部３７の底部と、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの底部４５ａとは、互いに同一面（同じ高さ）となるように設定される。
【００５９】
図３に示すように、燃料電池システム１１は、上述の燃料電池スタック１１ａと、燃料電池スタック１１ａに酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給装置５０と、燃料電池スタック１１ａに燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置５２と、燃料電池スタック１１ａに冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置５４と、を備える。
【００６０】
酸化剤ガス供給装置５０は、燃料電池スタック１１ａに設けられた酸化剤ガス供給マニホールド５８ａを介して酸化剤ガス入口連通孔３０ａ（図１参照）に連通する酸化剤ガス供給配管６４ａと、燃料電池スタック１１ａに設けられた酸化剤ガス排出マニホールド５８ｂを介して酸化剤ガス出口連通孔３０ｂ（図１参照）に連通する酸化剤ガス排出配管６４ｂとを有する。酸化剤ガス供給配管６４ａには、エアポンプ６６が配設される。酸化剤ガス排出配管６４ｂには、背圧調整弁６８が配設される。
【００６１】
酸化剤ガス供給配管６４ａ及び酸化剤ガス排出配管６４ｂには、供給する空気を加湿する加湿器６７が配設される。酸化剤ガス供給配管６４ａにおいて、エアポンプ６６は、加湿器６７よりも上流側に配設される。酸化剤ガス排出配管６４ｂにおいて、加湿器６７よりも下流側には、背圧調整弁６８が配設される。燃料電池システム１１の制御部７０は、例えば、エアポンプ６６の動作速度と背圧調整弁６８の弁開度の少なくとも一方を制御することにより、酸化剤ガス流路３６を流通する酸化剤ガスの圧力を制御する。
【００６２】
燃料ガス供給装置５２は、燃料電池スタック１１ａに設けられた燃料ガス供給マニホールド６０ａを介して燃料ガス入口連通孔３４ａ（図１参照）に連通する燃料ガス供給配管７２ａと、燃料電池スタック１１ａに設けられた燃料ガス排出マニホールド６０ｂを介して燃料ガス出口連通孔３４ｂ（図１参照）に連通する燃料ガス排出配管７２ｂとを有する。
【００６３】
燃料ガス供給配管７２ａの上流には、高圧の水素を貯留する水素タンク７４が配置される。燃料ガス供給配管７２ａにおいて、燃料ガス供給マニホールド６０ａと水素タンク７４との間には、封止弁７６、圧力調整弁７７及びエゼクタ７８が配設される。エゼクタ７８と燃料ガス排出配管７２ｂには、水素循環路８０が接続される。水素循環路８０には、水素循環用の水素ポンプ８２が配設される。制御部７０は、水素ポンプ８２の駆動速度を制御することにより、燃料ガス流路３８を流通する燃料ガスの流量を制御する。
【００６４】
冷却媒体供給装置５４は、燃料電池スタック１１ａに冷却媒体を循環供給する冷却媒体循環路８４を備える。冷却媒体循環路８４は、燃料電池スタック１１ａに設けられた冷却媒体供給マニホールド６２ａを介して冷却媒体入口連通孔３２ａ（図１参照）に連通するとともに、冷却媒体排出マニホールド６２ｂを介して冷却媒体出口連通孔３２ｂ（図１参照）に連通する。冷却媒体循環路８４には、ラジエータ８６及び冷却ポンプ８８が配置される。制御部７０は、冷却ポンプ８８の駆動速度を制御することにより、冷却媒体流路４０を流通する冷却媒体の流量を制御する。
【００６５】
本実施形態に係る発電セル（燃料電池）１２は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、発電セル１２の製造、及びこの発電セル１２を適用した燃料電池システム１１の動作について説明する。
【００６６】
発電セル１２は、まず、電解質膜１８とアノード電極２０の間に枠部材２４を挟んで相互に接合して枠付きＭＥＡ１０を製造する。この場合、枠部材２４の接着層２４ｃが電解質膜１８に接着される。続いて、枠付きＭＥＡ１０の一方の面に第１セパレータ１４を配置するとともに、枠付きＭＥＡ１０の他方の面に第２セパレータ１６を配置して、枠付きＭＥＡ１０を挟持し、ビードシール構造を形成する。ビードシールに代えて弾性を有するゴム材料から成るシールを用いてもよい。この場合シールの高さは同じである。
【００６７】
ここで上述したように、各セパレータ１４、１６に挟持されるＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯと、枠部材２４の枠部材側外周部２５の厚さ方向中心位置ＦＯとは、オフセットしている。一方、発電セル１２は、第１セパレータ１４の第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの高さＢＨ１よりも、第２セパレータ１６の第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの高さＢＨ２のほうが低くなっている（ＢＨ１＞ＢＨ２）。そして、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂと第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂとは、相互に非対称形状となっていることで、弾性率が等しくなるように設計されている。
【００６８】
具体的には、第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂは、一対の傾斜部４５ｂの傾斜角βが、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの一対の傾斜部４３ｂの傾斜角αよりも大きな角度となっている。さらに、第２シールライン４４の一対の丸角４５ｒの曲率半径Ｒ２が、第１シールライン４２の一対の丸角４３ｒの曲率半径Ｒ１よりも大きくなっている。
【００６９】
これにより第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの弾性率が低下して、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの弾性率と等しくなる。このため、各セパレータ１４、１６と枠部材２４のビードシール時に、枠部材２４を両面から良好に押し合って相互に密着させることができる。従って、各セパレータ１４、１６は、ＭＥＡ１０ａに対しオフセットされた枠部材２４を挟持していても、枠部材２４の両側に配置された第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂと第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂから同じ接触圧が付与され良好なシール機能を発揮する。また、各セパレータ１４、１６は、アノード電極２０とカソード電極２２に対して同程度の接触圧を面方向に亘ってかけることができ、積層構造の圧力を良好に均一化させることが可能となる。
【００７０】
燃料電池システム１１は、上記の発電セル１２を複数積層した燃料電池スタック１１ａを用いて構成される。図３に示すように、酸化剤ガス供給装置５０では、エアポンプ６６の駆動作用下に、酸化剤ガス供給配管６４ａに空気が送られる。この空気は、加湿器６７を通って加湿された後、酸化剤ガス供給マニホールド５８ａを介して酸化剤ガス入口連通孔３０ａ（図１参照）に供給される。加湿器６７は、酸化剤ガス排出マニホールド５８ｂから排出された水分と熱を、供給される空気に添加する。
【００７１】
一方、燃料ガス供給装置５２では、封止弁７６の開放下に、水素タンク７４から燃料ガス供給配管７２ａに燃料ガスが供給される。この燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド６０ａを介して燃料ガス入口連通孔３４ａ（図１参照）に供給される。
【００７２】
また、冷却媒体供給装置５４では、冷却ポンプ８８の作用下に、冷却媒体循環路８４から冷却媒体入口連通孔３２ａ（図１参照）に冷却媒体が供給される。
【００７３】
従って、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸化剤ガスが供給され、燃料ガス入口連通孔３４ａに燃料ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔３２ａに冷却媒体が供給される。
【００７４】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第２セパレータ１６の酸化剤ガス流路３６に導入され、矢印Ｂ方向に移動してＭＥＡ１０ａのカソード電極２２に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから第１セパレータ１４の燃料ガス流路３８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、ＭＥＡ１０ａのアノード電極２０に供給される。
【００７５】
従って、ＭＥＡ１０ａでは、カソード電極２２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極２０に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層２２ａ及び第１電極触媒層２０ａ内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。発電で消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出され、発電で消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ１４と第２セパレータ１６との間の冷却媒体流路４０に導入され、ＭＥＡ１０ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
【００７６】
以上のように、発電セル（燃料電池）１２は、ＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯと枠部材側外周部２５の厚さ方向中心位置ＦＯとが相互にオフセットした位置にあり、且つ第１シールライン４２と第２シールライン４４とが相互に非対称形状である。すなわち、発電セル１２は、枠部材２４の両側から各セパレータ１４、１６が均等な圧力を付与することでシール性能を向上させ、反応ガスの漏れを抑えることができる。また、発電セル１２は、各セパレータ１４、１６とＭＥＡ１０ａとの間の接触抵抗を減らして、耐久性能及び発電性能を大幅に高めることが可能となる。
【００７７】
また、第１及び第２シールライン４２、４４が、底部４３ａ、４５ａ、一対の傾斜部４３ｂ、４５ｂ及びシール平坦部４３ｃ、４５ｃを有する。これにより、発電セル１２は、シール平坦部４３ｃ、４５ｃと枠部材側外周部２５とを確実に接触させて、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂと第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂから接触圧を均等に付与することができる。
【００７８】
特に、第１シールライン４２の弾性率と第２シールライン４４の弾性率が相互に同じであることで、枠部材２４は、両側の第１シールライン４２及び第２シールライン４４から同じ接触圧を受けて接合される。そのため、発電セル１２は、各セパレータ１４、１６と枠部材２４とのシール性能がより高められることになり、耐久性能及び発電性能がより一層向上する。
【００７９】
高さが低い第２シールライン４４の傾斜部４５ｂの傾斜角βは、高さが高い第１シールライン４２の傾斜部４３ｂの傾斜角αよりも大きいことで、第２シールライン４４の弾性率を下げることができる。つまり通常、高さが低い方のシール部のほうが、高さが高い方のシール部よりも高い弾性率を有するが、高さが低い方の弾性率を下げることで、弾性率を相互に同程度とすることが可能となる。これによりビードシール時に、第１及び第２シールライン４２、４４と、枠部材側外周部２５との接合をより良好に行うことができる。
【００８０】
高さが低い第２シールライン４４は、連結箇所の丸角４５ｒの曲率半径Ｒ２に関して、高さが高い第１シールライン４２の連結箇所の丸角４３ｒの曲率半径Ｒ１よりも大きいことで、第２シールライン４４の弾性率を下げることができる。つまり、曲率半径Ｒ１、Ｒ２を異なる大きさとすることでも、高さが低い方のシール部の弾性率を下げることで、高さが高い方のシール部の弾性率と同程度とすることが可能となる。
【００８１】
しかも、発電セル１２は、第１シールライン４２と第２シールライン４４は、傾斜角と曲率半径の両方でα＜β且つＲ１＜Ｒ２の関係を成立させることで、弾性率の調整範囲を大きして設計の自由度を増すことができる。そして、ビードシール時に、第１及び第２シールライン４２、４４と枠部材側外周部２５の接合をより一層良好に行うことができる。
【００８２】
また、発電セル１２は、第１シールライン４２のシール平坦部４３ｃの幅Ｗｓ１と、第２シールライン４４のシール平坦部４５ｃの幅Ｗｓ２とが同一であることで、第１及び第２シールライン４２、４４の枠部材側外周部２５の接触部分おいて相互に面接触しつつ押圧し合う構造を簡単に形成することができる。従って、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂと第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂから均等な接触圧を容易に付与することができる。
【００８３】
さらに、発電セル１２は、第１セパレータ１４が形成する燃料ガス流路３８の高さと、第２セパレータ１６が形成する酸化剤ガス流路３６の高さとが同一であることで、ＭＥＡ１０ａと各セパレータ１４、１６との間の接触抵抗を充分に減らすことができる。その結果、発電セル１２の耐久性能を一層高めることが可能となる。
【００８４】
〔第２実施形態〕
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態に係る発電セル（燃料電池）１２Ａについて説明する。なお、以降の説明において、第１実施形態に係る発電セル１２と同一の構成又は同一の機能を有する構成については、同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００８５】
この発電セル１２Ａは、電解質膜１８とカソード電極２２の間に、枠部材９０の枠部材側内周部２６を接合した構成となっている点で、第１実施形態に係る発電セル１２と異なる。この場合、アノード電極２０は、電解質膜１８のアクティブエリアに重なる領域２１ｂから第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２１ａに亘って平坦状に形成されるとよい。なお、アノード電極２０は、カソード電極２２の傾斜領域２３ｃに対応する領域に傾斜領域を有していてもよい。
【００８６】
一方、カソード電極２２は、電解質膜１８に重なる領域２３ｂと第１枠状シート２４ａの内周部２４ａｎに重なる領域２３ａとの間に、電解質膜１８に対して傾斜する傾斜領域２３ｃを有するとよい。また、カソード電極２２の平面寸法は、アノード電極２０の平面寸法よりも大きく設定されている（カソード電極２２の外周端２２ｅがアノード電極２０の外周端２０ｅの外方に位置している）。
【００８７】
また、発電セル１２Ａの枠部材９０は、枠部材側外周部２５において、第１枠状シート２４ａが第２セパレータ１６側に位置し、第２枠状シート２４ｂが第１セパレータ１４側に位置している。そして、枠部材９０の第１枠状シート２４ａの外周部２４ａｏの厚さＦＴ１と、第２枠状シート２４ｂの厚さＦＴ２を同じ寸法としている（ＦＴ１＝ＦＴ２）。これにより、第１枠状シート２４ａと第２枠状シート２４ｂを接着する接着層２４ｃの中央に、枠部材９０の厚さ方向中心位置ＦＯが位置するようになる。また、枠部材９０の厚さ方向中心位置ＦＯは、ＭＥＡ１０ａの発電部の厚さ方向中心位置ＭＯに対してオフセットして配置される。
【００８８】
また、発電セル１２Ａの第１セパレータ１４と第２セパレータ１６は、第１実施形態と同様の形状の第１シールライン４２及び第２シールライン４４を有する。すなわち、第１セパレータ１４、第２セパレータ１６及び枠部材側外周部２５の積層状態で、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂの高さＢＨ１よりも第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂの高さＢＨ２は低いものの、第１シールライン４２の弾性率と第２シールライン４４の弾性率は等しくなっている。これに加えて、発電セル１２Ａは、第１枠状シート２４ａの厚さＦＴ１と第２枠状シート２４ｂの厚さＦＴ２が等しい。
【００８９】
このため、発電セル１２Ａは、ビードシール時に、第１枠状シート２４ａと第２枠状シート２４ｂに対し各セパレータ１４、１６が良好に押し合って相互に密着している。このため、ビードシール部分よりも内方側のアノード電極２０とカソード電極２２に対して各セパレータ１４、１６は同程度の接触圧を面方向に亘ってかけることができ、積層構造の圧力を良好に均一化させることが可能となる。
【００９０】
なお、本発明は、上述の第１及び第２実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。例えば、第１及び第２シールライン４２、４４が弾性を有するゴム材料により構成されることでも、各ビード部４２ａ、４２ｂと各ビード部４４ａ、４４ｂとが枠付きＭＥＡ１０の両面に良好に接合される。これにより、第１及び第２シールライン４２、４４の内側において、ＭＥＡ１０ａと第１及び第２セパレータ１４、１６との積層構造を安定的に形成することができる。
【００９１】
この場合、第１シールライン４２の各ビード部４２ａ、４２ｂ及び第２シールライン４４の各ビード部４４ａ、４４ｂは、ゴム材料の材質又は断面形状が相互に異なることで、相互の弾性率を簡単に設定することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０…枠付き電解質膜・電極構造体（枠付きＭＥＡ）
１０ａ…電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）
１１…燃料電池システム                １２、１２Ａ…発電セル（燃料電池）
１４…第１セパレータ                  １６…第２セパレータ
１８…電解質膜                        ２０…アノード電極
２２…カソード電極                    ２４、９０…枠部材
２４ａ…第１枠状シート                ２４ｂ…第２枠状シート
２５…枠部材側外周部                  ２６…枠部材側内周部
３６…酸化剤ガス流路                  ３８…燃料ガス流路
４２…第１シールライン                ４３ａ、４５ａ…底部
４３ｂ、４５ｂ…傾斜部                ４３ｃ、４５ｃ…シール平坦部
４３ｒ、４５ｒ…丸角                  ４４…第２シールライン
【図１】
2019106337.tif 000003
【図２】
2019106337.tif 000004
【図３】
2019106337.tif 000005
【図４】
2019106337.tif 000006