(57)【要約】【課題】セパレータ自体を簡単且つ経済的に構成するとともに、同一のセパレータで電解質・電極接合体を挟持することができ、燃料電池スタック全体の簡素化及び製造コストの削減を図ることを可能にする。【解決手段】第１セパレータ３８ａ及び第２セパレータ３８ｂは、同一形状のセパレータ構造体を互いに１８０°反転させることによって構成されている。第１セパレータ３８ａは、電解質・電極接合体３６を挟持する第１挟持部５０ａ、５０ｂ及び６２ａ、６２ｂと、燃料ガス供給連通孔４４が積層方向に形成される燃料ガス供給部４６、５８とを備える一方、第２セパレータ３８ｂは、前記電解質・電極接合体３６を挟持する第２挟持部８２ａ、８２ｂ及び８４ａ、８４ｂと、酸化剤ガス供給連通孔７２が前記積層方向に形成される酸化剤ガス供給部７４、７６とを備える。【選択図】図３
2008103210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配設される燃料電池であって、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータは、同一形状のセパレータ構造体を互いに反転させることによって構成されており、
前記セパレータ構造体は、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、
前記反応ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備え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、前記セパレータ構造体は、前記挟持部と前記反応ガス供給部とを連結し、前記反応ガスを前記反応ガス供給連通孔から前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部を備え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、単一の前記反応ガス供給部に複数の前記橋架部を介して複数の前記挟持部が一体に設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記セパレータ構造体は、互いに接合される第１プレート及び第２プレートを備え、
前記第１プレート及び前記第２プレート間には、前記反応ガス供給部から供給される前記反応ガスを充填する反応ガス充填室が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項４記載の燃料電池において、前記第１プレート又は前記第２プレートには、前記第２プレート又は前記第１プレートに接する複数の突起部が形成されることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項４又は５記載の燃料電池において、前記第１プレート又は前記第２プレートには、前記電解質・電極接合体との間に前記反応ガス通路を形成するための複数の凸部が設けられることを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項４又は５記載の燃料電池において、前記第１プレート又は前記第２プレートには、前記電解質・電極接合体との間に前記反応ガス通路を形成するための電極部材が配設されることを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の燃料電池において、前記反応ガス充填室は、前記反応ガス通路に連通するとともに、反応ガス供給孔を介して前記電極面の略中心部に前記反応ガスを供給することを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配設される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックであって、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータは、同一形状のセパレータ構造体を互いに反転させることによって構成されており、
前記セパレータ構造体は、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、
前記反応ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配設される燃料電池及び燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、固体電解質型燃料電池（ＳＯＦＣ）は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持している。この燃料電池は、通常、ＭＥＡとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、それぞれ燃料ガス（例えば、水素ガス）及び酸化剤ガス（例えば、空気）を供給するとともに、各燃料電池毎に前記燃料ガス及び前記酸化剤ガスを供給する必要がある。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、図８に示すように、発電セル１とセパレータ２とが交互に積層されるとともに、これらの積層方向両端には、第一端板３及び第２端板４が配置されている。発電セル１は、固体電解質層１ｂの両面に燃料極層１ａ及び空気極層１ｃを配置して構成されている。
【０００５】
セパレータ２には、このセパレータ２の外周面から略中央に向かう燃料供給通路５ａ及び空気供給通路６ａが設けられるとともに、前記燃料供給通路５ａの端部及び前記空気供給通路６ａの端部には発電セル１の燃料極層１ａ及び空気極層１ｃの略中心に向かう燃料穴５ｂ及び空気穴６ｂが連通して、それぞれ燃料通路５及び空気通路６が形成されている。
【０００６】
第１端板３には、空気供給通路７ａ及び空気穴７ｂを有する空気通路７が形成される一方、第２端板４には、燃料供給通路８ａ及び燃料穴８ｂを有する燃料通路８が形成されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２０３５７９号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の特許文献１では、単一のセパレータ２の内部に燃料ガス通路５及び空気通路６が形成されているため、前記セパレータ２内には、燃料ガスと外部雰囲気とのシール構造、空気と外部雰囲気とのシール構造、及び燃料と空気とを遮蔽するためのシール構造が必要となる。これにより、シール性が低下するとともに、セパレータ２の構成が複雑化し、前記セパレータ２の製造コストが高騰するという問題がある。
【０００９】
しかも、燃料電池全体では、セパレータ２と第１端板３及び第２端板４とが用いられており、３種類の異なるセパレータ構造が必要となる。このため、燃料電池全体の製造コストが高騰するという問題がある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、セパレータ自体を簡単且つ経済的に構成するとともに、同一のセパレータで電解質・電極接合体を挟持することができ、スタック全体の簡素化及び製造コストの削減を図ることが可能な燃料電池及び燃料電池スタック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】
【００１１】
本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、第１セパレータ及び第２セパレータ間に配設される燃料電池、及び複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関するものである。
【００１２】
第１セパレータ及び第２セパレータは、同一形状のセパレータ構造体を互いに反転させることによって構成されている。そして、セパレータ構造体は、電解質・電極接合体を挟持するとともに、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、前記反応ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部とを備えている。
【００１３】
また、セパレータ構造体は、挟持部と反応ガス供給部とを連結し、反応ガスを反応ガス供給連通孔から反応ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部を備えることが好ましい。
【００１４】
さらに、単一の反応ガス供給部に複数の橋架部を介して複数の挟持部が一体に設けられることが好ましい。
【００１５】
さらにまた、セパレータ構造体は、互いに接合される第１プレート及び第２プレートを備え、前記第１プレート及び前記第２プレート間には、反応ガス供給部から供給される反応ガスを充填する反応ガス充填室が設けられることが好ましい。
【００１６】
また、第１プレート又は第２プレートには、前記第２プレート又は前記第１プレートに接する複数の突起部が形成されることが好ましい。
【００１７】
さらに、第１プレート又は第２プレートには、電解質・電極接合体との間に反応ガス通路を形成するための複数の凸部が設けられることが好ましい。
【００１８】
さらにまた、第１プレート又は第２プレートには、電解質・電極接合体との間に反応ガス通路を形成するための電極部材が配設されることが好ましい。
【００１９】
また、反応ガス充填室は、反応ガス通路に連通するとともに、反応ガス供給孔を介して電極面の略中心部に前記反応ガスを供給することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、第１セパレータ及び第２セパレータが、同一形状のセパレータ構造体を互いに反転させることによって構成されており、電解質・電極接合体を挟持するために２種類の異なるセパレータを製造する必要がない。しかも、セパレータ構造体自体を簡単且つ経済的に構成することができ、燃料電池全体の簡素化及び製造コストの削減が容易に遂行される。
【００２１】
さらに、一方のセパレータ構造体を燃料ガス用セパレータとするとともに、他方のセパレータ構造体を酸化剤ガス用セパレータとして電解質・電極接合体を挟持することにより、シール構造が一挙に簡素化される。燃料ガスと酸化剤ガスとを遮断するためのシール構造が不要になるからである。これにより、燃料電池全体の製造コストが削減される。
【００２２】
その上、燃料電池の積層方向両端には、専用の端板を配設する必要がなく、セパレータ構造体が前記端板としての機能を有することができる。従って、セパレータ構造体の他に、特別な部品（専用端板）を使用することがなく、コストの削減が良好に遂行可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０が矢印Ａ方向に積層された燃料電池スタック１２を組み込む燃料電池システム１４の一部断面説明図であり、図２は、前記燃料電池スタック１２の概略斜視説明図である。
【００２４】
燃料電池システム１４は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池システム１４は、酸化剤ガスを燃料電池スタック１２に供給する前に排ガスを介して加熱する熱交換器１６と、炭化水素を主体とする原燃料を改質して燃料ガスを生成する改質器１８と、前記燃料電池スタック１２、前記熱交換器１６及び前記改質器１８を収容する筐体２０とを備える。筐体２０内では、燃料電池スタック１２の一方の側に、少なくとも熱交換器１６及び改質器１８を含む流体部２２が配置される。
【００２５】
燃料電池１０は、固体電解質型燃料電池であり、この燃料電池１０は、図３及び図４に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質（電解質板）３０の両面に、カソード電極３２及びアノード電極３４が設けられた電解質・電極接合体３６を備える。電解質・電極接合体３６は、円板状に形成されるとともに、少なくとも外周端面部には、酸化剤ガス及び燃料ガスの進入や排出を阻止するためにバリアー層（図示せず）が設けられている。
【００２６】
燃料電池１０は、第１セパレータ３８ａ及び第２セパレータ３８ｂ間に複数、例えば、２個の電解質・電極接合体３６が挟持される。第１セパレータ３８ａ及び第２セパレータ３８ｂは、同一形状のセパレータ構造体を互いに１８０°反転させることにより構成される。
【００２７】
第１セパレータ３８ａは、例えば、ステンレス等の板金で構成される第１プレート４０ａ及び第２プレート４２ａを有する。第１プレート４０ａ及び第２プレート４２ａは、互いに拡散接合、レーザー溶接又はろう付け等により接合される。
【００２８】
第１プレート４０ａは、略平板状に形成されるとともに、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）４４が形成される燃料ガス供給部（反応ガス供給部）４６を有する。この燃料ガス供給部４６から外方に延在する２つの第１橋架部４８ａ、４８ｂを介して第１挟持部５０ａ、５０ｂが一体に設けられる。
【００２９】
第１挟持部５０ａ、５０ｂは、電解質・電極接合体３６と略同一寸法に設定されるとともに、前記第１挟持部５０ａ、５０ｂのアノード電極３４に接する面には、それぞれ複数の凸部５２ａ、５２ｂが設けられる。凸部５２ａ、５２ｂは、アノード電極３４の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路５４ａ、５４ｂを形成するとともに、集電機能を有する。第１挟持部５０ａ、５０ｂの略中央部には、アノード電極３４の略中央部に向かって燃料ガスを供給するための燃料ガス供給孔５６ａ、５６ｂが形成される。
【００３０】
第２プレート４２ａは、燃料ガス供給連通孔４４が形成される燃料ガス供給部（反応ガス供給部）５８を有する。この燃料ガス供給部５８から外方に延在する２つの第１橋架部６０ａ、６０ｂを介して第１挟持部６２ａ、６２ｂが一体に設けられる。第２プレート４２ａの外周を周回して第１プレート４０ａ側に突出する周回凸部６４が設けられ、この周回凸部６４に前記第１プレート４０ａが接合される。
【００３１】
燃料ガス供給部５８、第１橋架部６０ａ、６０ｂ及び第１挟持部６２ａ、６２ｂの第１プレート４０ａに向かう面には、前記第１プレート４０ａに接して積層方向の荷重に対する潰れ防止機能を有する複数の突起部６６が形成される。
【００３２】
第１橋架部４８ａ、６０ａ間及び第１橋架部４８ｂ、６０ｂ間には、燃料ガス供給連通孔４４に連通する燃料ガス供給通路６８ａ、６８ｂが形成される。燃料ガス供給通路６８ａ、６８ｂは、第１挟持部５０ａ、６２ａ間及び第１挟持部５０ｂ、６２ｂ間に形成される燃料ガス充填室７０ａ、７０ｂを介して、燃料ガス供給孔５６ａ、５６ｂに連通する。
【００３３】
第２セパレータ３８ｂは、第１セパレータ３８ａと同一形状に構成されており、第１プレート４０ａ及び第２プレート４２ａに対応する第１プレート４０ｂ及び第２プレート４２ｂを有する。第１プレート４０ｂ及び第２プレート４２ｂは、積層方向に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）７２が形成される酸化剤ガス供給部（反応ガス供給部）７４、７６を有する。
【００３４】
第１プレート４０ｂ及び第２プレート４２ｂは、酸化剤ガス供給部７４、７６から外方に突出する２つの第２橋架部７８ａ、７８ｂ及び８０ａ、８０ｂを介して第２挟持部８２ａ、８２ｂ及び８４ａ、８４ｂが一体に設けられる。
【００３５】
第２挟持部８２ａ、８２ｂのカソード電極３２に接触する面には、複数の凸部５２ａ、５２ｂを介し前記カソード電極３２の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路（反応ガス通路）８６ａ、８６ｂが形成される。第２挟持部８２ａ、８２ｂの略中央部には、カソード電極３２の略中央部に向かって酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給孔（反応ガス供給孔）８８ａ、８８ｂが形成される。
【００３６】
第２プレート４２ｂ内には、第１プレート４０ｂが接合されることにより酸化剤ガス供給連通孔７２に連通する酸化剤ガス供給通路９０ａ、９０ｂが、第２橋架部７８ａ、８０ａ間及び第２橋架部７８ｂ、８０ｂ間に対応して形成される。
【００３７】
第２挟持部８４ａ、８４ｂ内には、酸化剤ガス供給連通孔７２と酸化剤ガス供給通路９０ａ、９０ｂを介して連通する酸化剤ガス充填室（反応ガス充填室）９２ａ、９２ｂが形成される。
【００３８】
図５に示すように、各燃料電池１０間には、燃料ガス供給連通孔４４をシールするための第１絶縁シール９４と、酸化剤ガス供給連通孔７２をシールするための第２絶縁シール９６とが設けられる。第１絶縁シール９４及び第２絶縁シール９６は、シール性が高く、硬質で潰れ難い、例えば、マイカ材のような地殻成分系素材、硝子系素材やセラミック系素材、粘土とプラスチックの複合素材等が使用される。電解質・電極接合体３６の外周部外方には、排ガス通路９８が設けられる。
【００３９】
図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１２は、複数の燃料電池１０の積層方向一端に第１エンドプレート１００ａが配置されるとともに、積層方向他端に第２エンドプレート１００ｂが配置される。第１エンドプレート１００ａ及び第２エンドプレート１００ｂ間は、複数のボルト１０２及びナット１０４によって互いに積層方向に締め付け荷重が付与される。
【００４０】
図１に示すように、筐体２０は、燃料電池スタック１２を収容する第１筐体部１１０ａと、流体部２２を収容する第２筐体部１１ｂとを備える。第１筐体部１１０ａと第２筐体部１１０ｂとは、ボルト１１２及びナット１１４を介して固定される。
【００４１】
略リング状の熱交換器１６の内側には、略円筒状の改質器１８が配設される。熱交換器１６は、排ガス通路９８に連通する開口部１１６を設け、この開口部１１６を介して前記熱交換器１６内の通路１１８に連通する。通路１１８は、排ガス管１２０に連通する一方、この排ガス管１２０と平行して空気供給管１２２が設けられる。
【００４２】
空気供給管１２２は、熱交換器１６内の通路１２４を介してチャンバ１２６に連通する。チャンバ１２６には、燃料電池スタック１２の酸化剤ガス供給連通孔７２に連通する空気配管１２８が接続される。
【００４３】
改質器１８の入口側には、燃料ガス供給管１３０が接続されるとともに、この改質器１８の出口側には、燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔４４に連通する改質ガス供給管１３２が接続される。
【００４４】
このように構成される燃料電池システム１４の動作について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、図１に示すように、燃料ガス供給管１３０から原燃料（メタン、エタン又はプロパン等）及び必要に応じて水が供給されるとともに、空気供給管１２２から酸化剤ガスである酸素含有ガス（以下、空気ともいう）が供給される。
【００４６】
原燃料が改質器１８を通って改質されることにより燃料ガス（水素含有ガス）が得られる。この燃料ガスは、改質ガス供給管１３２を介して燃料電池スタック１２の燃料ガス供給連通孔４４に供給される。この燃料ガスは、積層方向（矢印Ａ方向）に移動しながら各燃料電池１０を構成する第１セパレータ３８ａに形成された燃料ガス供給通路６８ａ、６８ｂに導入される（図４及び図５参照）。
【００４７】
燃料ガスは、第１橋架部４８ａ、６０ａ間及び第１橋架部４８ｂ、６０ｂ間を燃料ガス供給通路６８ａ、６８ｂに沿って移動し、一旦、燃料ガス充填室７０ａ、７０ｂに充填される。さらに、燃料ガスは、燃料ガス供給孔５６ａ、５６ｂから燃料ガス通路５４ａ、５４ｂに導入される。その際、燃料ガス供給孔５６ａ、５６ｂは、各電解質・電極接合体３６のアノード電極３４の略中央位置に設定されている。このため、燃料ガスは、アノード電極３４の略中心から燃料ガス通路５４ａ、５４ｂに沿って前記アノード電極３４の外周部に向かって移動する。
【００４８】
一方、空気は、図１に示すように、空気供給管１２２から熱交換器１６の通路１２４を通って、一旦チャンバ１２６に導入される。この空気は、チャンバ１２６に連通する空気配管１２８を通って各燃料電池１０の酸化剤ガス供給連通孔７２に供給される。
【００４９】
その際、熱交換器１６では、後述するように、排ガス通路９８に排気される排ガスが、通路１１８に供給されている。従って、排ガスは、使用前の空気と熱交換を行い、この空気が、予め所望の燃料電池運転温度に確実に加温されている。
【００５０】
図４及び図５に示すように、酸化剤ガス供給連通孔７２に供給された空気は、第２橋架部７８ａ、８０ａ間及び第２橋架部７８ｂ、８０ｂ間に形成された酸化剤ガス供給通路９０ａ、９０ｂに沿って移動し、一旦、酸化剤ガス充填室９２ａ、９２ｂに充填される。さらに、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給孔８８ａ、８８ｂから酸化剤ガス通路８６ａ、８６ｂに導入される。
【００５１】
酸化剤ガス供給孔８８ａ、８８ｂは、各電解質・電極接合体３６のカソード電極３２の略中央位置に設定されている。このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス通路８６ａ、８６ｂに沿ってカソード電極３２の略中央位置から外周部に向かって移動する。
【００５２】
これにより、電解質・電極接合体３６では、アノード電極３４の電極面の中心側から周端部側に向かって燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極３２の電極面の中心側から周端部側に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質３０を通ってアノード電極３４に移動し、化学反応により発電が行われる。
【００５３】
燃料ガス通路５４ａ、５４ｂを移動した使用済みの燃料ガス、及び酸化剤ガス通路８６ａ、８６ｂを移動した使用済みの空気は、各電解質・電極接合体３６の外周部から排ガス通路９８に導出され、この排ガス通路９８で混合されて比較的高温の排ガスとして排出される。
【００５４】
この場合、第１の実施形態では、燃料電池１０を構成する第１セパレータ３８ａ及び第２セパレータ３８ｂが同一形状のセパレータ構造体で構成されており、具体的には、２つの前記セパレータ構造体を互いに１８０°反転させることによって、前記第１セパレータ３８ａと前記第２セパレータ３８ｂとが構成されている。このため、各燃料電池１０では、電解質・電極接合体３６を挟持するために２種類の異なるセパレータを製造する必要がなく、実際上、第１セパレータ３８ａのみを製造するだけでよい。
【００５５】
しかも、第１セパレータ３８ａは、略平板状の第１プレート４０ａと、周回凸部６４を設けた略平板状の第２プレート４２ａとを用いるだけでよく、前記第１セパレータ３８ａ自体を簡単且つ経済的に製造することができる。これにより、燃料電池１０全体の簡素化及び製造コストの削減が容易に遂行されるという効果が得られる。
【００５６】
さらに、一方のセパレータ構造体である第１セパレータ３８ａを燃料ガス用セパレータとするとともに、他方のセパレータ構造体である第２セパレータ３８ｂを酸化剤ガス用セパレータとして電解質・電極接合体３６を挟持している。従って、例えば、単一のセパレータ内に燃料ガス用通路及び酸化剤ガス用通路を設ける構成に比べ、シール構造が一挙に簡素化され、燃料電池１０全体の製造コストが有効に削減されるという利点がある。
【００５７】
その上、燃料電池１０の積層方向両端には、専用の端板を配設する必要がなく、燃料電池スタック１２全体として単一のセパレータ構造体のみを用いることができる。これにより、燃料電池スタック１２全体の製造コストの削減が良好に遂行可能になる。
【００５８】
さらにまた、第１セパレータ３８ａには、燃料ガス充填室７０ａ、７０ｂが形成される一方、第２セパレータ３８ｂには、酸化剤ガス充填室９２ａ、９２ｂが形成されている。このため、第１セパレータ３８ａに燃料ガスが供給されることによって、燃料ガス充填室７０ａ、７０ｂの内圧が高められるとともに、第２セパレータ３８ｂに酸化剤ガスが供給されることによって、酸化剤ガス充填室９２ａ、９２ｂの内圧が高められる。
【００５９】
従って、燃料電池スタック１２全体をボルト１０２とナット１０４とにより締め付け固定するだけで、第１エンドプレート１００ａ及び第２エンドプレート１００ｂ間には、第１セパレータ３８ａ及び第２セパレータ３８ｂの内圧による膨張作用を介して荷重が付与される。これにより、大型の荷重付与機構を用いる必要がなく、燃料電池システム１４全体の小型化を容易に図るとともに、経済的であるという利点が得られる。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池１４０の分解斜視説明図であり、図７は、前記燃料電池１４０が積層された燃料電池スタック１４２の断面説明図である。
【００６１】
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。
【００６２】
燃料電池１４０は、第１セパレータ１４４ａ及び第２セパレータ１４４ｂにより、例えば、２個の電解質・電極接合体３６を挟持する。第１セパレータ１４４ａ及び第２セパレータ１４４ｂは、同一形状のセパレータ構造体を互いに１８０°反転させることによって構成される。
【００６３】
第１セパレータ１４４ａを構成する第１プレート４０ａは、第１挟持部５０ａ、５０ｂを平坦状に構成する（第１の実施形態の凸部５２ａを設けない）。第１挟持部５０ａ、５０ｂと電解質・電極接合体３６を構成するアノード電極３４との間には、電極部材、例えば、導電性金属メッシュ（金属メッシュ等の導電性織布）１４６ａ、１４６ｂが配設される。
【００６４】
第２セパレータ１４４ｂを構成する第１プレート４０ｂの第２挟持部８２ａ、８２ｂは、電解質・電極接合体３６のカソード電極３２に対向する面を平坦面に構成する。この第２挟持部８２ａ、８２ｂとカソード電極３２との間には、導電性金属メッシュ１４８ａ、１４８ｂが介装される。
【００６５】
金属メッシュ１４６ａ、１４６ｂには、燃料ガス供給孔５６ａ、５６ｂからアノード電極３４供給される燃料ガスを、このアノード電極３４の電極面に沿って供給するための燃料ガス通路５４ａ、５４ｂが形成される。金属メッシュ１４８ａ、１４８ｂには、酸化剤ガス供給孔８８ａ、８８ｂからカソード電極３２に供給される酸化剤ガスを、このカソード電極３２の電極面に沿って供給するための酸化剤ガス通路８６ａ、８６ｂが形成される。
【００６６】
なお、金属メッシュ１４６ａ、１４６ｂ、及び１４８ａ、１４８ｂに代えて、導電性金属フェルト（金属フェルト等の導電性不織布）を用いてもよい。
【００６７】
このように構成される第２の実施形態では、第１セパレータ１４４ａと第２セパレータ１４４ｂとが、同一形状のセパレータ構造体を互いに反転させることによって構成されている。このため、各燃料電池１４０では、２種類の異なるセパレータを用いる必要がなく、経済的である等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６８】
さらに、第１セパレータ１４４ａを構成する第１プレート４０ａでは、第１挟持部５０ａ、５０ｂを平坦状に構成している。これにより、第１プレート４０ａの構成が一層簡素化されて、製造コストの低減が図られるという効果がある。なお、第２セパレータ１４４ｂを構成する第１プレート４０ｂにおいても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池が積層された燃料電池スタックを組み込む燃料電池システムの一部断面説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図３】前記燃料電池の分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。
【図５】前記燃料電池スタックの、図２中、Ｖ−Ｖ線断面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。
【図７】前記燃料電池が積層された燃料電池スタックの断面説明図である。
【図８】特許文献１の燃料電池の断面説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０、１４０…燃料電池              １２、１４２…燃料電池スタック
１４…燃料電池システム              ３０…電解質
３２…カソード電極                  ３４…アノード電極
３６…電解質・電極接合体
３８ａ、３８ｂ、１４４ａ、１４４ｂ…セパレータ
４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂ…プレート
４４…燃料ガス供給連通孔            ４６、５８…燃料ガス供給部
４８ａ、４８ｂ、６０ａ、６０ｂ、７８ａ、７８ｂ、８０ａ、８０ｂ…橋架部
５０ａ、５０ｂ、６２ａ、６２ｂ、８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ…挟持部
５２ａ、５２ｂ…凸部                ５４ａ、５４ｂ…燃料ガス通路
５６ａ、５６ｂ…燃料ガス供給孔      ６６…突起部
６８ａ、６８ｂ…燃料ガス供給通路    ７０ａ、７０ｂ…燃料ガス充填室
７２…酸化剤ガス供給連通孔          ７４、７６…酸化剤ガス供給部
８６ａ、８６ｂ…酸化剤ガス通路      ８８ａ、８８ｂ…酸化剤ガス供給孔
９０ａ、９０ｂ…酸化剤ガス供給通路  ９２ａ、９２ｂ…酸化剤ガス充填室
１００ａ、１００ｂ…エンドプレート
１４６ａ、１４６ｂ、１４８ａ、１４８ｂ…金属メッシュ
【図１】
2008103210.tif 000003
【図２】
2008103210.tif 000004
【図３】
2008103210.tif 000005
【図４】
2008103210.tif 000006
【図５】
2008103210.tif 000007
【図６】
2008103210.tif 000008
【図７】
2008103210.tif 000009
【図８】
2008103210.tif 000010