(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確且つ確実に位置決めすることを可能にする。【解決手段】燃料電池１０を構成する発電ユニット１２は、枠付き電解質膜・電極構造体１４をカソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８で挟持する。枠付き電解質膜・電極構造体１４は、長方形状を有するとともに、樹脂枠部材５０の一方の短辺５０ａの外周には、厚さ方向に貫通して切り欠き部６２が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の両側にそれぞれ電極が配設される電解質膜・電極構造体を有し、前記電解質膜・電極構造体の外周を周回して樹脂枠部材が設けられる枠付き電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池であって、
前記枠付き電解質膜・電極構造体は、長方形状を有するとともに、
前記樹脂枠部材の一方の短辺の外周には、厚さ方向に貫通して切り欠き部が形成され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、前記一方の短辺には、互いに傾斜する第１傾斜部及び第２傾斜部が設けられるとともに、
前記第１傾斜部の前記第２傾斜部側の端部には、前記樹脂枠部材の内側に向かって直線的に延在する壁面が形成され、前記壁面は、前記切り欠き部の一方の側面を構成することを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池において、前記切り欠き部の閉塞側端部は、円弧状に湾曲する壁面により構成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記セパレータには、前記切り欠き部に配置される突起部がセパレータ面から厚さ方向に突出して設けられ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、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれ電極が配設される電解質膜・電極構造体を有し、前記電解質膜・電極構造体の外周を周回して樹脂枠部材が設けられる枠付き電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方側にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、燃料電池が構成されている。この燃料電池は、所定の数だけ積層され、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に搭載されている。
【０００３】
燃料電池では、電解質膜・電極構造体が、その中心点を通る積層方向の軸に対して回転対称に構成されない場合がある。従って、燃料電池内で電解質膜・電極構造体を、誤って正規の姿勢から１８０度回転させて、すなわち、逆向きに組み付けると、反応ガスの流通性やシール性に問題が発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、この不具合を回避するために、例えば、特許文献１に開示されている固体高分子型燃料電池が知られている。この燃料電池では、セパレータは、互いに対向する一方の２辺に沿ってそれぞれ複数の反応ガス連通孔が積層方向に貫通して設けられている。そして、一方の電極（例えば、他方の電極よりも小さな平面寸法を有する電極）を構成するガス拡散層には、２辺のいずれか１辺に対応する辺に、複数の反応ガス連通孔の間に位置して少なくとも１つの切り欠き部が設けられている。
【０００５】
このため、切り欠き部を基準にするだけで、電解質膜・電極構造体の組み付け姿勢が確実且つ容易に判別され、前記電解質膜・電極構造体は、上下が反対の姿勢で燃料電池に組み付けられることがない。従って、簡単且つコンパクトな構成で、電解質膜・電極構造体の誤組み立てを確実に阻止することが可能になり、燃料電池スタックの組み立て作業性が良好に向上する、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−７０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、この種の誤組み立て防止構造に関連してなされたものであり、簡単且つ経済的な構成で、枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確且つ確実に位置決めすることが可能な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】
【０００８】
本発明に係る燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側にそれぞれ電極が配設される電解質膜・電極構造体を有し、前記電解質膜・電極構造体の外周を周回して樹脂枠部材が設けられる枠付き電解質膜・電極構造体を備えている。枠付き電解質膜・電極構造体は、セパレータと積層されている。
【０００９】
そして、燃料電池では、枠付き電解質膜・電極構造体は、長方形状を有するとともに、樹脂枠部材の一方の短辺の外周には、厚さ方向に貫通して切り欠き部が形成されている。
【００１０】
また、この燃料電池では、一方の短辺には、互いに傾斜する第１傾斜部及び第２傾斜部が設けられることが好ましい。その際、第１傾斜部の第２傾斜部側の端部には、樹脂枠部材の内側に向かって直線的に延在する壁面が形成され、前記壁面は、切り欠き部の一方の側面を構成することが好ましい。
【００１１】
さらに、この燃料電池では、切り欠き部の閉塞側端部は、円弧状に湾曲する壁面により構成されることが好ましい。
【００１２】
さらにまた、この燃料電池では、セパレータには、切り欠き部に配置される突起部がセパレータ面から厚さ方向に突出して設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、樹脂枠部材の一方の短辺に設けられる切り欠き部は、厚さ方向に貫通しており、前記切り欠き部を用いることによって枠付き電解質膜・電極構造体の誤組み立てを防止することができる。例えば、切り欠き部に配置される突起部が設けられると、枠付き電解質膜・電極構造体が誤った姿勢である際、樹脂枠部材の他方の短辺が前記突起部に当接し、組み立て作業を行うことができない。
【００１４】
しかも、切り欠き部は、樹脂枠部材の成形時に一体に設けることが可能になる。このため、新たに切り欠き工程を設ける必要がなく、製造工程数が増加することを抑制することができる。
【００１５】
これにより、簡単且つ経済的な構成で、枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとを正確且つ確実に位置決めすることが可能になり、燃料電池の製造作業が効率的に遂行される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの分解斜視説明図である。
【図２】前記発電ユニットの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記発電ユニットを構成する枠付き電解質膜・電極構造体の正面説明図である。
【図４】前記発電ユニットを製造するための治具、前記枠付き電解質膜・電極構造体及びカソード側セパレータの分解斜視説明図である。
【図５】前記枠付き電解質膜・電極構造体が反転した状態で前記治具に配置された際の要部斜視説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの分解斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０は、複数の発電ユニット１２を矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に積層して構成される。燃料電池１０は、例えば、車載用燃料電池スタックを構成し、図示しない燃料電池車両（燃料電池電気自動車）に搭載される。
【００１８】
図１及び図２に示すように、発電ユニット１２は、枠付き電解質膜・電極構造体（枠付きＭＥＡ）１４をカソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８で挟持する。カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８は、横長（又は縦長）の長方形状を有する。
【００１９】
カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８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薄板状金属プレートにより構成される。金属プレートは、平面が矩形状を有するとともに、波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８は、カーボンセパレータにより構成してもよい。
【００２０】
図１に示すように、カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔２２ａ及び燃料ガス出口連通孔２４ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔２２ａは、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス出口連通孔２４ｂは、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２１】
カソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８の長辺方向（矢印Ｂ方向）の他端縁部には、燃料ガス入口連通孔２４ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２２ｂが設けられる。燃料ガス入口連通孔２４ａは、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給する一方、酸化剤ガス出口連通孔２２ｂは、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出する。
【００２２】
発電ユニット１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔２２ａ側に近接し、矢印Ａ方向に互いに連通して冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔２６ａが設けられる。発電ユニット１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部には、燃料ガス入口連通孔２４ａ側に近接し、冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔２６ｂが設けられる。
【００２３】
発電ユニット１２の長辺方向の一端縁部及び他端縁部には、それぞれ矢印Ｃ方向の略中央にノック用孔部２７ａ、２７ｂが形成される。ノック用孔部２７ａ、２７ｂには、それぞれ図示しない樹脂製のノックピンが挿入されることにより、発電ユニット１２内でカソード側セパレータ１６及びアノード側セパレータ１８間の位置決めを行う。
【００２４】
カソード側セパレータ１６の枠付き電解質膜・電極構造体１４に向かう面１６ａには、酸化剤ガス入口連通孔２２ａと酸化剤ガス出口連通孔２２ｂとに連通する酸化剤ガス流路２８が形成される。酸化剤ガス流路２８は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状流路溝部（波状流路溝部でもよい）を有する。
【００２５】
酸化剤ガス流路２８の入口近傍と出口近傍とには、発電領域の外方に位置して、入口バッファ部３０ａと出口バッファ部３０ｂとが設けられる。入口バッファ部３０ａ及び出口バッファ部３０ｂは、それぞれ複数のエンボス（又はライン状流路溝）を有する。入口バッファ部３０ａと酸化剤ガス入口連通孔２２ａとの間には、複数本の入口連結溝３２ａが形成される。出口バッファ部３０ｂと酸化剤ガス出口連通孔２２ｂとの間には、複数本の出口連結溝３２ｂが形成される。
【００２６】
カソード側セパレータ１６の面１６ｂには、一対の冷却媒体入口連通孔２６ａと一対の冷却媒体出口連通孔２６ｂとを連通する冷却媒体流路３４の一部が形成される。冷却媒体流路３４は、酸化剤ガス流路２８の裏面形状と後述する燃料ガス流路３６の裏面形状とが重なり合って形成される。
【００２７】
図１に示すように、アノード側セパレータ１８の枠付き電解質膜・電極構造体１４に向かう面１８ａには、燃料ガス入口連通孔２４ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとを連通する燃料ガス流路３６が形成される。燃料ガス流路３６は、矢印Ｂ方向に延在する複数の直線状流路溝部（波状流路溝部でもよい）を有する。
【００２８】
燃料ガス流路３６の入口近傍と出口近傍とには、発電領域の外方に位置して、入口バッファ部３８ａと出口バッファ部３８ｂとが設けられる。入口バッファ部３８ａ及び出口バッファ部３８ｂは、それぞれ複数のエンボス（又はライン状流路溝）を有する。
【００２９】
入口バッファ部３８ａと燃料ガス入口連通孔２４ａとの間には、複数本の供給連結路４０ａが形成される。出口バッファ部３８ｂと燃料ガス出口連通孔２４ｂとの間には、複数本の排出連結路４０ｂが形成される。複数の供給連結路４０ａは、蓋部材４２ａにより覆われる一方、複数の排出連結路４０ｂは、蓋部材４２ｂにより覆われる。
【００３０】
図１及び図２に示すように、カソード側セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このカソード側セパレータ１６の外周端縁部を周回して第１シール部材４４が一体成形される。アノード側セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、このアノード側セパレータ１８の外周端縁部を周回して第２シール部材４６が一体成形される。
【００３１】
第１シール部材４４及び第２シール部材４６としては、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール材が用いられる。
【００３２】
第１シール部材４４は、カソード側セパレータ１６の面方向に沿って均一な厚さを有する平面シール部（シールベース）４４ｆを有する。第１シール部材４４の平面シール部４４ｆには、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体を気密及び液密にシールする凸状シール部４４ａが一体に膨出形成される。
【００３３】
第２シール部材４６は、アノード側セパレータ１８の面方向に沿って均一な厚さを有する平面シール部（シールベース）４６ｆを有する。第２シール部材４６の平面シール部４６ｆには、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体を気密及び液密にシールする凸状シール部４６ａが一体に膨出形成される。
【００３４】
図１〜図３に示すように、枠付き電解質膜・電極構造体１４は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）４８と、前記電解質膜・電極構造体４８の外周を周回して設けられる樹脂枠部材５０とを備える。
【００３５】
図２に示すように、電解質膜・電極構造体４８は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）５２を備える。固体高分子電解質膜５２は、カソード電極５４及びアノード電極５６により挟持される。
【００３６】
カソード電極５４は、アノード電極５６及び固体高分子電解質膜５２の平面寸法よりも小さな平面寸法を有する、所謂、段差型ＭＥＡを構成している。なお、カソード電極５４、アノード電極５６及び固体高分子電解質膜５２は、同一の平面寸法に設定してもよい。また、アノード電極５６は、カソード電極５４及び固体高分子電解質膜５２の平面寸法よりも小さな平面寸法を有してもよい。
【００３７】
カソード電極５４及びアノード電極５６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、例えば、固体高分子電解質膜５２の両面に形成される。
【００３８】
図１〜図３に示すように、電解質膜・電極構造体４８は、カソード電極５４の終端部外方に位置して、固体高分子電解質膜５２の外周縁部に樹脂枠部材５０が一体化される。樹脂枠部材５０を構成する樹脂材としては、例えば、電気的絶縁性を有する汎用プラスチックの他、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチック等が採用される。樹脂枠部材５０は、例えば、フィルム等により構成してもよい。
【００３９】
樹脂枠部材５０の外形形状は、酸化剤ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス入口連通孔２４ａ、冷却媒体入口連通孔２６ａ、酸化剤ガス出口連通孔２２ｂ、燃料ガス出口連通孔２４ｂ及び冷却媒体出口連通孔２６ｂの内側に配置される寸法に設定される。
【００４０】
図３に示すように、樹脂枠部材５０の一方の短辺５０ａには、互いに近接する方向（短辺中央側）に向かって外側に傾斜する第１傾斜部５８ａ及び第２傾斜部５８ｂが設けられる。第１傾斜部５８ａは、酸化剤ガス入口連通孔２２ａの傾斜形状に沿って傾斜するとともに、第２傾斜部５８ｂは、燃料ガス出口連通孔２４ｂの傾斜形状に沿って傾斜する。樹脂枠部材５０の他方の短辺５０ｂには、酸化剤ガス出口連通孔２２ｂの傾斜形状に沿って傾斜する第１傾斜部６０ａと、燃料ガス入口連通孔２４ａの傾斜形状に沿って傾斜する第２傾斜部６０ｂとが設けられる。
【００４１】
樹脂枠部材５０の一方の短辺５０ａの外周には、酸化剤ガス入口連通孔２２ａと燃料ガス出口連通孔２４ｂとの間に位置し、厚さ方向に貫通して切り欠き部６２が形成される。第１傾斜部５８ａの第２傾斜部５８ｂ側の端部には、樹脂枠部材５０の内側に向かって直線的に延在する壁面５８ａｓが形成される。壁面５８ａｓは、切り欠き部６２の一方の側面を構成する。切り欠き部６２の閉塞側端部６２ｅは、円弧状に湾曲する壁面により構成される。第２傾斜部５８ｂの第１傾斜部５８ａ側の側面（他方の側面）の端部は、平坦部５８ｂｆに連なる。なお、樹脂枠部材５０の短辺５０ｂの外周には、切り欠き部が設けられていない。樹脂枠部材５０は、切り欠き部６２を除いて点対称の形状を有する。
【００４２】
図１及び図２に示すように、樹脂枠部材５０とカソード側セパレータ１６とは、複数個の溶着部位６４により互いに固定される。溶着部位６４は、電気ヒータの他、レーザ加熱装置等の種々の加熱装置でスポット的に形成することができる。
【００４３】
このように構成される発電ユニット１２を製造する作業について、以下に説明する。
【００４４】
図４に示すように、枠付き電解質膜・電極構造体１４とカソード側セパレータ１６とを溶着するために治具７０が用意される。治具７０の載置面７０ａには、枠付き電解質膜・電極構造体１４の外形形状に沿って凹部７２が形成される。凹部７２の深さは、枠付き電解質膜・電極構造体１４の厚さと略同一に設定される。凹部７２を形成する壁面７２ｗには、樹脂枠部材５０の切り欠き部６２に進入して配置される凸部７２ｗｔが、一体に又は別部材として設けられる。載置面７０ａには、凹部７２を周回してカソード側セパレータ１６を位置決め配置するための位置決め部７４が、所望の位置に且つ所望の個数だけ設けられる。第１の実施形態では、カソード側セパレータ１６の四隅に対応する位置に、それぞれ２個ずつ設けられる。
【００４５】
そこで、治具７０の凹部７２に枠付き電解質膜・電極構造体１４が収容された後、前記枠付き電解質膜・電極構造体１４に重ねてカソード側セパレータ１６が載置面７０ａに載置される。
【００４６】
カソード側セパレータ１６は、位置決め部７４を介して位置決めされるため、前記カソード側セパレータ１６と枠付き電解質膜・電極構造体１４とが互いに位置決めされる。この状態で、樹脂枠部材５０の所望の部位が加熱溶融され、前記樹脂枠部材５０とカソード側セパレータ１６とは、溶着部位６４により一体化される。
【００４７】
枠付き電解質膜・電極構造体１４とカソード側セパレータ１６とが一体化された後、前記枠付き電解質膜・電極構造体１４には、前記カソード側セパレータ１６とは反対側にアノード側セパレータ１８が配置される。カソード側セパレータ１６とアノード側セパレータ１８とは、ノック用孔部２７ａ、２７ｂに挿入されるノックピン（図示せず）を用いて相対的に位置決めされる。これらは、必要により固定されて発電ユニット１２が製造される。
【００４８】
この場合、第１の実施形態では、図４に示すように、樹脂枠部材５０の一方の短辺５０ａの外周には、厚さ方向に貫通して切り欠き部６２が形成されている。そして、治具７０には、樹脂枠部材５０の外形形状に沿って凹部７２が形成されるとともに、凹部７２を形成する壁面７２ｗには、切り欠き部６２に進入して配置される凸部７２ｗｔが設けられている。
【００４９】
このため、図５に示すように、枠付き電解質膜・電極構造体１４が、治具７０の凹部７２に対して、正規の姿勢から１８０度回転されて逆向きに配置されると、他方の短辺５０ｂが、凸部７２ｗｔに当接する。従って、枠付き電解質膜・電極構造体１４は、凹部７２に収容されることがなく、前記枠付き電解質膜・電極構造体１４とカソード側セパレータ１６との組み立て作業を行うことができない。これにより、枠付き電解質膜・電極構造体１４が誤った姿勢であることを検知することができる。
【００５０】
また、枠付き電解質膜・電極構造体１４は、樹脂枠部材５０の一方の短辺５０ａのみに切り欠き部６２を設けている。このため、発電ユニット１２の組み立て時に、切り欠き部６２を視認することにより、又は、触ることにより、枠付き電解質膜・電極構造体１４の姿勢を容易且つ確実に検知することが可能になる。
【００５１】
しかも、切り欠き部６２は、樹脂枠部材５０の成形時に一体に設けることができる。従って、樹脂枠部材５０に対して新たに切り欠き工程を設ける必要がなく、枠付き電解質膜・電極構造体１４の製造工程数が増加することを抑制することが可能になるという効果が得られる。
【００５２】
さらにまた、切り欠き部６２の一方の側面は、第１傾斜部５８ａの第２傾斜部５８ｂ側の端部に、樹脂枠部材５０の内方に向かって直線的に延在する壁面５８ａｓにより構成されている。これにより、切り欠き部６２の樹脂成形性が良好に向上し、前記切り欠き部６２を容易に一体成形することができる。
【００５３】
また、切り欠き部６２の閉塞側端部６２ｅは、円弧状に湾曲する壁面により構成されている。このため、切り欠き部６２の樹脂成形性が良好に向上し、前記切り欠き部６２を確実に成形することが可能になる。
【００５４】
従って、簡単且つ経済的な構成で、枠付き電解質膜・電極構造体１４とカソード側セパレータ１６とを正確且つ確実に位置決めすることができ、誤組み立てを可及的に抑制することが可能になる。このため、燃料電池１０の製造作業が効率的に遂行される。
【００５５】
このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。
【００５６】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２２ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体入口連通孔２６ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００５７】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔２２ａからカソード側セパレータ１６の酸化剤ガス流路２８に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路２８に沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に移動し、電解質膜・電極構造体４８のカソード電極５４に供給される。
【００５８】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔２４ａからアノード側セパレータ１８の燃料ガス流路３６に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路３６に沿って水平方向（矢印Ｂ方向）に移動し、電解質膜・電極構造体４８のアノード電極５６に供給される。
【００５９】
従って、電解質膜・電極構造体４８では、カソード電極５４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
【００６０】
次いで、電解質膜・電極構造体４８のカソード電極５４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２２ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。電解質膜・電極構造体４８のアノード電極５６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００６１】
一方、上下一対の冷却媒体入口連通孔２６ａに供給された冷却媒体は、一方の発電ユニット１２を構成するカソード側セパレータ１６と、他方の発電ユニット１２を構成するアノード側セパレータ１８との間に形成された冷却媒体流路３４に導入される。
【００６２】
各冷却媒体入口連通孔２６ａから冷却媒体流路３４に供給される冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向（重力方向）内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向（水平方向）に移動して電解質膜・電極構造体４８を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体出口連通孔２６ｂに排出される。
【００６３】
図６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池８０は、発電ユニット８２を備える。複数の発電ユニット８２は、水平方向（矢印Ａ方向）又は鉛直方向（矢印Ｃ方向）に沿って互いに積層され、例えば、燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。なお、第１の実施形態に係る燃料電池１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６４】
発電ユニット８２は、カソード側セパレータ１６、枠付き電解質膜・電極構造体１４及びアノード側セパレータ８４を積層する。アノード側セパレータ８４には、切り欠き部６２に配置される突起部８６がセパレータ面から厚さ方向に突出して設けられる。突起部８６は、第２シール部材４６に一体成形されるが、別体で成形してアノード側セパレータ８４に接合してもよい。なお、突起部８６は、アノード側セパレータ８４を構成する金属プレート自体をプレス成形して設けることも可能である。
【００６５】
このように構成される第２の実施形態では、樹脂枠部材５０に設けられる切り欠き部６２に、アノード側セパレータ８４に設けられる突起部８６が配置される。これにより、枠付き電解質膜・電極構造体１４とアノード側セパレータ８４とは、互いに所望の姿勢で位置決めされている。
【００６６】
一方、枠付き電解質膜・電極構造体１４が、所望の姿勢から１８０度回転した姿勢でアノード側セパレータ８４に重ね合わされると、前記アノード側セパレータ８４の突起部８６は、樹脂枠部材５０の他方の短辺５０ｂに当接する。このため、枠付き電解質膜・電極構造体１４とアノード側セパレータ８４との組み立て作業を行うことができない。
【００６７】
従って、樹脂枠部材５０に対して新たに切り欠き工程を設ける必要がなく、枠付き電解質膜・電極構造体１４の製造工程数が増加することを抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
なお、第１及び第２の実施形態では、一対のセパレータ間に枠付きＭＥＡを挟持して構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、第１のセパレータ、第１の枠付きＭＥＡ、第２のセパレータ、第２の枠付きＭＥＡ及び第３のセパレータが積層された発電ユニットを用いてもよい。この発電ユニットでは、内部に冷却媒体流路が設けられておらず、互いに隣接する発電ユニット間に前記冷却媒体流路が設けられている（所謂、間引き冷却構造）。
【符号の説明】
【００６９】
１０、８０…燃料電池                １２、８２…発電ユニット
１４…枠付き電解質膜・電極構造体    １６…カソード側セパレータ
１８、８４…アノード側セパレータ    ２２ａ…酸化剤ガス入口連通孔
２２ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ２４ａ…燃料ガス入口連通孔
２４ｂ…燃料ガス出口連通孔          ２６ａ…冷却媒体入口連通孔
２６ｂ…冷却媒体出口連通孔          ２８…酸化剤ガス流路
３４…冷却媒体流路                  ３６…燃料ガス流路
４４、４６…シール部材              ４８…電解質膜・電極構造体
５０…樹脂枠部材                    ５０ａ、５０ｂ…短辺
５２…固体高分子電解質膜            ５４…カソード電極
５６…アノード電極
５８ａ、５８ｂ、６０ａ、６０ｂ…傾斜部
５８ａｓ…壁面                      ６２…切り欠き部
６２ｅ…閉塞側端部                  ６４…溶着部位
７０…治具                          ７２…凹部
７２ｗｔ…凸部                      ７４…位置決め部
８６…突起部
【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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【図６】
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