(57)【要約】【課題】燃料電池セルを複数積層して備える燃料電池に作用する振動に起因したズレや変形の抑制効果の実効性を高める。【解決手段】燃料電池１００は、燃料電池セル１２０をセパレータ１３０を介在させて複数積層するに当たり、セパレータ１３０に非導電性のゴムからなる凸状体１４０を点在させて備え付けた。この点在する凸状体１４０のそれぞれは、燃料電池セル１２０におけるガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６を貫通して膜電極接合体１２４の電極に当接する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜と該電解質膜の両側に接合した電極とを有する膜電極接合体を発電単位とする燃料電池セルを、セパレータを介在させて複数積層した燃料電池であって、
前記燃料電池セルは、前記膜電極接合体における前記電極への反応ガスの拡散供給を図るガス拡散供給部材を備え、
前記セパレータは、前記ガス拡散供給部材の側に突出して前記ガス拡散供給部材に入り込む非導電性の凸状体を点在させて備える
燃料電池。
【請求項２】
前記セパレータは、前記凸状体を一様な分布で点在させている請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料電池であって、
前記セパレータは、前記凸状体を前記ガス拡散供給部材の少なくとも中央の領域に備えた上で点在させている
燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３いずれかに記載の燃料電池であって、
前記燃料電池セルは、
前記ガス拡散供給部材を、前記膜電極接合体における前記電極に接合したガス拡散部材と、該部材に接合した多孔質のガス供給部材とを含んで備え、
前記セパレータは、
前記凸状体を、前記ガス拡散供給部材の前記ガス供給部材を少なくとも貫通させて備える
燃料電池。
【請求項５】
前記凸状体は、前記ガス拡散供給部材を貫通して前記膜電極接合体の前記電極に当接する請求項４に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記凸状体が前記電極に当接する当接面積の総和は、前記電極の発電面積の０．１〜５％の範囲とされている請求項５に記載の燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれかに記載の燃料電池であって、
前記凸状体は、絶縁性のゴムから形成されている
燃料電池。
【請求項８】
前記凸状体は、凸方向に圧縮を受けて配設されている請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８いずれかに記載の燃料電池であって、
前記凸状体は、長方形状をなして凸とされ、該長方形状の長辺が前記燃料電池セルのマニホールドから前記ガス拡散供給部材に流れ込んだガスの流れの方向に沿うように配設されている
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルをセパレータを介在させて複数積層した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃料電池を構成する燃料電池セルは、電解質膜と該電解質膜の両側に接合した電極とを有する膜電極接合体を発電単位とし、この発電単位における膜電極接合体の電極に、ガス拡散供給部材により反応ガスを拡散供給する。つまり、燃料電池セルにあっても複数部材の積層構造を有し、燃料電池は、この燃料電池セルをセパレータを介在させて複数積層した状態で、車両等の移動体に搭載される他、発電プラントに組み込まれる。
【０００３】
上記したように燃料電池セル自体が複数部材の積層構造を有することから、セル構成材の積層組み付けに際しては、セル構成材を積層する際の接合手法が種々提案されている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０７０７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７３１７号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４１２２号公報
【特許文献４】特開２００５−２７６８２０号公報
【特許文献５】特開２００５−７９０５９号公報
【０００５】
上記した各特許文献で提案された手法によれば、セル構成材の接合箇所にシール部材を配設しつつその形状等を工夫することで、接合箇所のシール確保の信頼性を高めることができる。しかしながら、燃料電池では、燃料電池セルを複数積層するという構成を有することから、次のような問題点が指摘されるに至った。
【０００６】
燃料電池セルを複数積層した燃料電池では、その運転に際してセル積層方向と交差する方向を振幅とする振動が作用する場合がある。例えば、車両走行やモータ等の駆動機器の駆動に基づく振動や、発電プラントにあける燃料電池以外の駆動機器の駆動に基づく振動が、燃料電池に作用することがある。こうした振動が燃料電池に作用すると、個々の燃料電池セルにおいてそのセル構成材間のズレや剪断力による変形が起き得る。そして、このズレや変形は、積層された両端側の燃料電池セルでは他の部位のセルより大きくなる。
【０００７】
上記した各特許文献で提案されたシール部材にあっては、こうしたズレや剪断による変形を抑制する抑制効果をある程度は奏することができる。しかしながら、シール部材は電極を取り囲むよう配設されているに過ぎないことから、ズレや変形の程度が大きくなる燃料電池の両端側の燃料電池セルでの抑制効果の実効性に欠けることがあると予想される。なお、大きな振動が作用した場合には、燃料電池の両端側の燃料電池セルのみならず、積層の中央領域における燃料電池セルにおいても上記した抑制効果の実効性に欠けることはあり得ると予想される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、燃料電池セルを複数積層して備える燃料電池についての上記した問題点を解決するためになされ、燃料電池に作用する振動に起因したズレや変形の抑制効果の実効性を高めることをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。
【００１０】
[適用：燃料電池]
電解質膜と該電解質膜の両側に接合した電極とを有する膜電極接合体を発電単位とする燃料電池セルを、セパレータを介在させて複数積層した燃料電池であって、
前記燃料電池セルは、前記膜電極接合体における前記電極への反応ガスの拡散供給を図るガス拡散供給部材を備え、
前記セパレータは、前記ガス拡散供給部材の側に突出して前記ガス拡散供給部材に入り込む非導電性の凸状体を点在させて備える
ことを要旨とする。
【００１１】
上記した燃料電池では、燃料電池セルをセパレータを介在させて複数積層するに当たり、セパレータに非導電性の凸状体を点在させて備え付け、この点在する凸状体のそれぞれを、膜電極接合体における電極への反応ガスの拡散供給を図るガス拡散供給部材の側に突出させてガス拡散供給部材に入り込ませている。従って、セパレータのそれぞれの凸状体は、セパレータとガス拡散供給部材とのズレや剪断力に抗する作用をなすので、燃料電池に振動が作用した場合であっても、この振動に起因したズレや変形の抑制効果の実効性は高まる。
【００１２】
上記した燃料電池は、次のような態様とすることができる。例えば、前記セパレータにおいて、前記凸状体を一様な分布で点在させたり、凸状体を前記ガス拡散供給部材の少なくとも中央の領域に備えた上で点在させるようにできる。こうすれば、上記した実効性はより確実となる。
【００１３】
また、前記燃料電池セルの前記ガス拡散供給部材を、前記膜電極接合体における前記電極に接合したガス拡散部材と、該部材に接合した多孔質のガス供給部材とを含んで備えるようにした上で、前記セパレータにおける前記凸状体を、前記ガス拡散供給部材の前記ガス供給部材を少なくとも貫通させて備えるようにもできる。こうすれば、ガス拡散部材とガス供給部材とに別れたガス拡散供給部材であっても、凸状体による上記抑制効果の実効性を高めることができる。
【００１４】
この場合、凸状体を、前記ガス拡散供給部材を貫通して前記膜電極接合体の前記電極に当接するようにもできる。こうすれば、凸状体の貫通によるセパレータとガス拡散供給部材との間の上記抑制効果の実効性向上に加え、膜電極接合体の電極への凸状体の当接によって、膜電極接合体に対してもズレや変形についての抑制効果を発揮できる。
【００１５】
このように膜電極接合体の電極に凸状体を当接させるに当たり、凸状体が前記電極に当接する当接面積の総和を前記電極の発電面積の０．１〜５％の範囲とすればよい。こうすれば、発電に関与する電極面積を確保できることから、燃料電池セルにおける発電能力の不用意な低下を回避できる。
【００１６】
更に、凸状体を絶縁性のゴムから形成するようにすれば、発電に特段の支障を来さないようにできる。そして、絶縁性のゴムの凸状体を凸方向に圧縮されるように配設すれば、その圧縮に抗するようゴム製の凸状体に蓄積された力を、ズレや剪断力に抗するよう作用させることができるので、上記した抑制効果をより高めることが可能となる。
【００１７】
また、凸状体は、円柱状や角柱状或いは円錐台・角錐台等の形状で凸とできるほか、長方形状をなして凸とされ、該長方形状の長辺が前記燃料電池セルのマニホールドから前記ガス拡散供給部材に流れ込んだガスの流れの方向に沿うように配設されるようにもできる。こうすれば、ガスの流れを不用意に乱さないようにできることから、電極への反応ガスの拡散供給に偏りを抑制できる。よって、燃料電池セルにおける発電能力の不用意な低下を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実施例としての燃料電池１００の構成を概略的に示す説明図、図２はこの燃料電池１００を構成する燃料電池セル１２０の構成を模式的に断面で示す説明図、図３は燃料電池セル１２０の主要構成を分解して示す説明図である。
【００１９】
図に示すように、本実施例の燃料電池１００は、燃料電池セル１２０をセパレータ１３０を介在させて複数積層させたスタック構造を有する。この場合、燃料電池１００における燃料電池セル１２０の積層数は、燃料電池１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
【００２０】
燃料電池１００は、積層方向の一端側に、エンドプレート１０１ａと絶縁板１０２ａと集電板１０３ａとを接合して備え、他端側には、エンドプレート１０１ｂと絶縁板１０２ｂと集電板１０３ｂとを接合して備える。そして、燃料電池１００は、この両集電板の間にセパレータ１３０と燃料電池セル１２０とを交互に積層し備える。本実施例では、これらは、それぞれ横長の矩形形状を有している。
【００２１】
上記したスタック構造を有する燃料電池１００は、燃料電池セル１２０の積層方向において図示しない締結部材によって締結され、セル積層方向に締結荷重が加えられている。この締結荷重により、スタック構造のいずれかの箇所における接触抵抗の増加等による電池性能低下の抑制や、燃料電池１００の内部を流れるガスおよび冷却水の漏洩防止が図られている。
【００２２】
燃料電池１００内部には、燃料ガスとしての水素や、酸化剤ガスとしての空気や、冷却水を、それぞれの燃料電池セル１２０（詳しくは、後述の膜電極接合体）に分配して供給するための供給マニホールド（水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド）や、それぞれの燃料電池セル１２０のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池１００の外部に排出するための排出マニホールド（アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド）が形成されている。
【００２３】
図１に示すように、エンドプレート１０１ａの下側長辺の内側には、下側長辺に沿って、空気供給マニホールドを構成する空気供給口１０４ｉが形成されている。また、エンドプレート１０１ａの上側長辺の内側には、上側長辺に沿って、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出口１０４ｏが形成されている。また、エンドプレート１０１ａの左側短辺の内側には、水素供給マニホールドを構成する水素供給口１０５ｉと、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給口１０６ｉが、上下に隣接して形成されている。また、エンドプレート１０１ａの右側短辺には、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出口１０６ｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出口１０５ｏが、上下に隣接して形成されている。
【００２４】
水素供給口１０５ｉには、図示しない水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給され、燃料電池１００のアノードから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出口１０５ｏから排出される。また、空気供給口１０４ｉには、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての酸素を含む空気がそれぞれ供給され、燃料電池１００のカソードから排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス排出口１０４ｏから排出される。また、冷却水供給口１０６ｉには、図示しないラジエータによって冷却され、ポンプによって加圧された冷却水が供給され、燃料電池１００の内部を流れて、冷却水排出口１０６ｏから排出されて循環する。
【００２５】
図２に示すように、セパレータ１３０を存在させて積層される燃料電池セル１２０は、プロトン伝導性を有する電解質膜１２１の両面に電極１２２、１２３を接合させた膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１２４を備え、一方の電極をアノードとし他方の電極をカソードとして、この膜電極接合体１２４を発電単位としている。電解質膜１２１は、種々のものが採用でき、固体高分子膜や、電解質として固体酸化物等を用いた電解質膜とすることができる。
【００２６】
また、燃料電池セル１２０は、膜電極接合体１２４のそれぞれの電極面側に、反応ガス（アノードであれば水素ガス、カソードであれば酸素）の拡散供給を図るべく、ガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とを備える。ガス拡散部材１２５は、電極１２２或いは電極１２３に接合し、この電極に反応ガスを拡散させつつ受け渡す。ガス供給部材１２６は、金属メッシュ、カーボンペーパ等の多孔質材料から形成され、セパレータ１３０を経て供給された反応ガスをガス拡散部材１２５に供給する。なお、ガス拡散部材１２５にあっても多孔質であるが、電極面へのガス拡散を図るため、ガス供給部材１２６よりも細孔とされている。
【００２７】
上記した燃料電池セル１２０は、その両側からセパレータ１３０で挟持され、セル周囲においては、例えばシリコンゴムからなるシールガスケット１２７にてシールされている。なお、このシールガスケット１２７は、既述した反応ガス（水素ガス・空気）や冷却水の流路を形成する。
【００２８】
次に、セパレータ１３０について図３を併用しつつ説明する。図２や図３に示すように、隣り合う燃料電池セル１２０を区切るセパレータ１３０は、エンドプレート１０１ａの空気供給口１０４ｉに連続する貫通孔１３２ｉと、カソードオフガス排出口１０４ｏに連続する貫通孔１３２ｏと、水素供給口１０５ｉに連続する貫通孔１３３ｉと、アノードオフガス排出口１０５ｏに連続する貫通孔１３３ｏと、冷却水供給口１０６ｉに連続する貫通孔１３４ｉと、冷却水排出口１０６ｏに連続する貫通孔１３４ｏとを備える。これら貫通孔は、既述した燃料電池内部のマニホールドとして機能する。そして、このセパレータ１３０は、一方の側の燃料電池セル１２０には空気を供給し、他方の側の燃料電池セル１２０には水素ガスを供給する。例えば、図３におけるセパレータ１３０の上面側が燃料電池セル１２０のカソードであれば、セパレータ１３０は、空気供給口１０４ｉに連続する貫通孔１３２ｉに達した空気を細孔１３５からセパレータ上面側に送り込んでセパレータ上面のカソードに供給し、その排ガスを細孔１３６を経て貫通孔１３２ｏに流し込む。セパレータ１３０の下面側にあっては、水素供給口１０５ｉに連続する貫通孔１３３ｉに達した水素ガスをセパレータ下面側の図示しない細孔からセパレータ下面側に送り込んでセパレータ下面のアノードに供給し、その排ガスを図示しない細孔を経て貫通孔１３３ｏに流し込む。
【００２９】
セパレータ１３０は、上記した貫通孔に加え、燃料電池セル１２０の側に突出した凸状体１４０を複数備える。この凸状体１４０は、図２と図３に示すように、セパレータ１３０に点在して配設され、燃料電池セル１２０が有するガス供給部材１２６とガス拡散部材１２５とを貫通し、膜電極接合体１２４の電極１２２、１２３に当接している。図４は凸状体１４０の電極への当接箇所を説明するための説明図である。この図４に示すように、セパレータ１３０は、膜電極接合体１２４における電極１２２、１２３の中央部１４０ｃに凸状体１４０を当接させた上で、この凸状体１４０の周囲に、複数の凸状体１４０を一様な分布で点在させて備える。よって、それぞれの凸状体１４０は、図４に示すように、膜電極接合体１２４の電極に対して当接し、その当接箇所は中央部１４０ｃを含め、その周囲にほぼ一様に分布することになる。この場合、図４に示すそれぞれの当接箇所における凸状体１４０の当接面積の総和は、電極の発電面積（膜電極接合体１２４における発電に寄与する電極の面積）の０．１〜５％の範囲となるようにされている。
【００３０】
ガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６との関係で云えば、次のようになる。このガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６は、セパレータ１３０における凸状体１４０の形成ピッチに対応して貫通孔１２８をそれぞれ有する。よって、セパレータ１３０は、複数の凸状体１４０を、ガス拡散部材１２５およびガス供給部材１２６の中央部を含め、その周囲にほぼ一様に分布した箇所でこれら部材を貫通させていることになる。
【００３１】
凸状体１４０は、先端が球形の円柱体であり、セパレータ１３０の表面から突出している。図５は凸状体１４０の装着の態様を示す説明図である。この図５に示すように、セパレータ１３０をプレートを３層に重ねた３層構成とし、凸状体１４０が有する下端突起１４１をセパレータ１３０の孔１３１に嵌合させて、凸状体１４０をセパレータ１３０から突出するようにできる。或いは、凸状体１４０の下端フランジ１４２をセパレータ１３０の孔１３２に嵌め込み、凸状体１４０をセパレータ１３０の孔１３３から突出させて、凸状体１４０をセパレータ１３０から突出するようにできる。また、凸状体１４０をその下面にてセパレータ１３０表面に接着するようにすることもできる。
【００３２】
上記した凸状体１４０は、絶縁性のゴム、例えばシリコンゴムやＳＢＲゴム（スチレンブタジエンゴム）、フッ素ゴム、ブチルゴム等種々のゴム材料から形成されており、弾性を有する。そして、本実施例では、セパレータ１３０からの凸状体１４０の突出高さを、燃料電池セル１２０におけるガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６の厚みの和を上回るようにしたので、凸状体１４０は、上記したようにガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とを貫通した上で膜電極接合体１２４の電極１２３、１２４に当接するに当たり、凸方向に圧縮された状態となっている。
【００３３】
次に、上記した構成を有する本実施例の燃料電池１００の製造手順について説明する。図６は燃料電池１００の製造手順を示す手順図である。燃料電池１００を製造するに当たっては、膜電極接合体１２４の形成ステップ（ステップＳ１００）と、ガス拡散部材１２５の準備ステップ（ステップＳ１１０）と、ガス供給部材１２６の準備ステップ（ステップＳ１２０）と、セパレータ１３０の準備ステップ（ステップＳ１３０）とを、この順に、或いは適宜な順に、もしくは並行して行う。
【００３４】
膜電極接合体１２４の形成ステップでは、横長の矩形形状に形成済みの電解質膜１２１の両面に電極形成用の触媒インクを塗布してこれを乾燥させ、電極１２２と電極１２３とを形成する。用いる触媒インクは、水素と酸素の電気化学反応を促進する触媒金属（例えば、白金）を担持したカーボンと電解質溶液（例えば、電解質膜１２１と同質の電解質溶液）とを適宜な溶媒に混合して分散させたものである。電解質膜１２１をナフィオン膜（ナフィオンは登録商標）とすれば、白金等の触媒金属を担持したカーボンをナフィオン溶液と共に、水、エタノール、ポリエチレングリコール等の溶媒に混合分散した触媒インクを、電解質膜１２１に塗布して乾燥させる。
【００３５】
ガス拡散部材１２５の準備ステップでは、横長の矩形形状に形成済みのガス拡散部材１２５の形成用多孔質基材に、凸状体１４０の貫通に足りる径の貫通孔１２８（図３参照）を形成する。この貫通孔１２８は、ドリル等の機械加工で形成することができる。ガス供給部材１２６の準備ステップでも同様であり、ガス供給部材１２６の形成用多孔質基材に、凸状体１４０の貫通に足りる径の貫通孔１２８を形成する。なお、両基材を接合させた状態で貫通孔１２８を形成するようにもできる。セパレータ１３０の準備ステップでは、図３に示すように、複数の凸状体１４０をセパレータ１３０の両面に点在配置させて、凸状体１４０を有するセパレータ１３０とする。
【００３６】
続くステップＳ１４０では、上記のステップで得られた膜電極接合体１２４の両面にガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とを接合させて燃料電池セル１２０を形成し、その上で、セパレータ１３０を介在させて燃料電池セル１２０を積層させる（スタック化）。膜電極接合体１２４へのガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６の接合に際しては、例えば８０℃の温度環境下で２ＭＰａ程度の加圧圧力を掛けて、ホットプレスを行う。そして、セパレータ１３０にて燃料電池セル１２０を挟んでセルのスタック化を図る際には、セパレータ１３０が有する凸状体１４０がガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６の貫通孔１２８に入り込んで両部材を貫通し、凸状体１４０を膜電極接合体１２４の電極に当接される。この場合、凸状体１４０は、既述したように凸方向に圧縮された状態で電極に当接する。こうしてスタック化が完了すると、図示しない締結部材によって締結されて燃料電池１００が得られる。
【００３７】
以上説明したように、本実施例では、燃料電池セル１２０をセパレータ１３０を介在させて複数積層した燃料電池１００において、セパレータ１３０に非導電性のゴムからなる凸状体１４０を点在させて備え付け、この点在する凸状体１４０のそれぞれを、燃料電池セル１２０におけるガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６を貫通して膜電極接合体１２４の電極に当接させた。よって、この凸状体１４０を、セパレータ１３０とガス供給部材１２６とのズレ、ガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とのズレ、セパレータ１３０に対するガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とのズレに対しての支えとできる。このため、図１に示す燃料電池１００に、図中の上下方向或いは左右方向に振動が作用したとしても、セパレータ１３０のそれぞれの凸状体１４０が上記したような支えとなることから、この凸状体１４０は上記のズレや剪断力に抗する作用をなすので、燃料電池に作用する振動に起因したズレや変形を高い実効性で抑制効果を奏することができる。
【００３８】
このように、燃料電池に作用する振動に起因したズレや変形の抑制効果を、それぞれの燃料電池セル１２０において図るので、燃料電池の締結部材での締結は、スタック構造のいずれかの箇所における接触抵抗の増加回避、およびガス・冷却水の漏洩防止に必要な程度とすれば足りる。このため、締結部材には、燃料電池に作用する振動に起因したズレや変形の抑制効果を発揮するような構成、例えば、締結力の向上、部材の高剛性化等は不要となるので、構造の簡略化、低重量化等を図ることができる。
【００３９】
しかも、本実施例では、セパレータ１３０に凸状体１４０を点在配置させるに当たり、凸状体１４０を一様な分布で点在させると共に、凸状体１４０をガス拡散部材１２５、ガス供給部材１２６および膜電極接合体１２４の電極の中央を含んで点在させた。このため、上記したズレに対しては、電極等の中央を含んで一様に分布したそれぞれの箇所で凸状体１４０の支えが働くので、より確実に上記した抑制効果を奏することができる。
【００４０】
そして、凸状体１４０を膜電極接合体１２４の電極に当接させたので、この当接によっても、膜電極接合体１４４に対してのセパレータ１３０やガス拡散部材１２５、ガス供給部材１２６のズレや変形の抑制効果を発揮できる。
【００４１】
このように膜電極接合体１４４の電極に凸状体１４０を当接させるに当たり、本実施例では、凸状体１４０が電極に当接する当接面積の総和を電極の発電面積の０．１〜５％の範囲に留めた。よって、発電に関与する電極面積を確保できることから、燃料電池セル１２０における発電能力の不用意な低下を回避でき好ましい。
【００４２】
更に、凸状体１４０を絶縁性のゴムから形成したので、セパレータ１３０と膜電極接合体１４４との絶縁を確実に確保できる。このため、発電に特段の支障を来さないようにできる。そして、凸状体１４０を凸方向に圧縮されるように配設したので、その圧縮に抗するようゴム製の凸状体に蓄積された力を、ズレや剪断力に抗するよう作用させることができる。このため、上記した抑制効果をより高めることができ好ましい。
【００４３】
次に、変形例について説明する。図７は凸状体の変形例を示す説明図である。図示するように、この変形例では、セパレータ１３０は、長方形状をなして凸とされた凸状体１４０ａを、上記した円柱状の凸状体１４０に代えて備える。セパレータ１３０の図における上面側は、既述したように貫通孔１３２ｉに達した空気は細孔１３５から細孔１３６を経て貫通孔１３２ｏに流れるガスの流れが生じている。その一方、セパレータ１３０の図における下面側は、既述したように貫通孔１３３ｉに達した水素ガスは貫通孔１３３ｏの側に流れるガスの流れが生じている。よって、この変形例では、セパレータ１３０の上面側・下面側とも、凸状体１４０ａの長方形状の長辺が上記したガスの流れの方向に沿うように、凸状体１４０ａを配設させている。よって、この変形例によれば、長方形状をなして凸の凸状体１４０ａを設置してもガスの流れを不用意に乱さないようにできることから、電極への反応ガスの拡散供給に偏りを抑制できる。このため、燃料電池セル１２０における発電能力の不用意な低下を回避できる。
【００４４】
なお、本発明は上記した実施例や変形例の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、セパレータ１３０に設ける凸状体１４０は、円柱形状や長方形状をなして凸の形態の他、角柱形状や円錐台・角錐台等の形状で凸の形態とできる。この場合には、こうした形態の凸状体１４０が入り込む貫通孔をガス拡散部材１２５やガス供給部材１２６に形成すればよい。
【００４５】
また、上記した実施例では、凸状体１４０はガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とを貫通するようにしたが、凸状体１４０を、ガス供給部材１２６を貫通してガス拡散部材１２５に当接するようにしたり、ガス供給部材１２６を貫通した上でガス拡散部材１２５の途中まで入り込むようにすることもできる。
【００４６】
また、上記した実施例では、燃料電池セル１２０は、ガス拡散部材１２５とガス供給部材１２６とを接合させた構成を備えるようにしたが、単一の部材にて、膜電極接合体１２４における電極１２２、１２３への反応ガスの拡散供給を図る構成とすることもできる。更には、ガス拡散部材１２５を、電極に接合する側とガス供給部材１２６に接合する側とで、その気孔率・緻密性に差を持たせて多層構成のガス拡散部材とすることもできる。この場合には、ガス拡散部材１２５の各層を凸状体１４０が貫通するようにできるほか、凸状体１４０がガス拡散部材１２５の途中まで入り込むようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例としての燃料電池１００の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】この燃料電池１００を構成する燃料電池セル１２０の構成を模式的に断面で示す説明図である。
【図３】燃料電池セル１２０の主要構成を分解して示す説明図である。
【図４】凸状体１４０の電極への当接箇所を説明するための説明図である。
【図５】凸状体１４０の装着の態様を示す説明図である。
【図６】燃料電池１００の製造手順を示す手順図である。
【図７】凸状体の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…燃料電池
１０１ａ…エンドプレート
１０１ｂ…エンドプレート
１０２ａ…絶縁板
１０２ｂ…絶縁板
１０３ａ…集電板
１０３ｂ…集電板
１０４ｉ…空気供給口
１０４ｏ…カソードオフガス排出口
１０５ｉ…水素供給口
１０５ｏ…アノードオフガス排出口
１０６ｉ…冷却水供給口
１０６ｏ…冷却水排出口
１２０…燃料電池セル
１２１…電解質膜
１２２…電極
１２３…電極
１２４…膜電極接合体
１２５…ガス拡散部材
１２６…ガス供給部材
１２７…シールガスケット
１２８…貫通孔
１３０…セパレータ
１３１…孔
１３２…孔
１３２ｉ…貫通孔
１３２ｏ…貫通孔
１３３…孔
１３３ｉ…貫通孔
１３３ｏ…貫通孔
１３４ｉ…貫通孔
１３４ｏ…貫通孔
１３５…細孔
１３６…細孔
１４０…凸状体
１４０ａ…凸状体
１４０ｃ…中央部
１４１…下端突起
１４２…下端フランジ
【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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