(57)【要約】      （修正有）【課題】セパレータのシール性を向上する燃料電池技術を提供する。【解決手段】セパレータを構成する各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃに接着用シール部材としてラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃを挟持させて積層する。ラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃにはプレートの各端面３０、３１、３２から突出する突出部が設けられている。この状態でセパレータを加熱圧着することによって、ラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃが溶融して各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃの各端面３０、３１、３２が被覆され、セパレータの流体流路におけるシール性が向上する。【選択図】図１２
2008140740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池に流体を誘導するための流体流路が形成されたセパレータであって、
複数の板状部材と、
前記板状部材に挟持されて加熱圧着されたシール部材と、
を備え、
前記板状部材は、前記流体流路において、前記板状部材の端面が前記シール部材によって被覆されていることを特徴とする、セパレータ。
【請求項２】
請求項１に記載のセパレータであって、
前記板状部材は、第１及び第２の金属プレートと、前記第１及び第２の金属プレートの間に介層された樹脂フィルムとを含み、
前記シール部材は、前記樹脂フィルムと前記第１の金属プレートに挟持された第１のシール部材と、前記樹脂フィルムと前記第２の金属プレートに挟持された第２のシール部材とを含む、セパレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセパレータであって、
前記シール部材は、加熱されて溶融したことによって前記板状部材の端面を被覆している、セパレータ。
【請求項４】
燃料電池に用いられるセパレータの製造方法であって、
（ａ）流体を誘導するための流体流路を形成する部位が設けられた複数の板状部材を準備する工程と、
（ｂ）前記板状部材によって、シール部材を前記板状部材の端面よりも突出した突出部を有するように挟持する工程と、
（ｃ）前記シール部材を加熱し、溶融させることによって、前記流体流路において、前記板状部材の端面を溶融した前記突出部によって被覆する工程と、
を備えることを特徴とする、製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のセパレータの製造方法であって、
前記板状部材は、第１及び第２の金属プレートと、前記第１及び第２の金属プレートの間に介層された樹脂フィルムとを含み、
前記シール部材は、前記樹脂フィルムと前記第１の金属プレートに挟持された第１のシール部材と、前記樹脂フィルムと前記第２の金属プレートに挟持された第２のシール部材とを含む、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池内において発電反応が行われる膜電極接合体（ＭＥＡ；Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）は、セパレータと呼ばれる板状部材によって挟持されている。セパレータは、膜電極接合体に対して、燃料ガスや酸化ガスなどの流体の供給及び排出を行うための流路と、燃料電池反応によって発生した熱を冷却するための冷媒の流路とを有している。従ってセパレータには、各種の流体に対するシール性や耐腐食性が要求されており、そうした要求に対して種々の構成を有するセパレータが提案されている（特許文献１等）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７２８４５
【特許文献２】特開２００６−１４７４６３
【特許文献３】特開２００６−１９２２４
【０００４】
ところで、セパレータは、一般に、金属などで構成された複数の板状部材（プレート）を積層した層構造を有しており、各プレートの間に上記流体流路を形成している。従って、各プレート間の接合界面のシール性を確保することが望ましい。そのため、シール部材などによって接着層を設けて各プレートを接合する場合がある。しかし、このような構成においても、セパレータの流体流路においては、流体中の水分などの影響によって、そうした接着層の接着強度が低下してしまう場合もあり、流体に対するシール性が十分に保たれていないという問題があった。
【０００５】
このように、多層構造を有するセパレータにおいては、その流体流路において流体に対するシール性を向上することは解決されるべき問題であった。しかし、これまでそうした問題に対して十分な工夫がなされてこなかったのが実情であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、セパレータのシール性を向上する技術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】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料電池に流体を誘導するための流体流路が形成されたセパレータであって、複数の板状部材と、前記板状部材に挟持されて加熱圧着されたシール部材とを備え、前記板状部材は、前記流体流路において、前記板状部材の端面が前記シール部材によって被覆されていることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、セパレータの流体流路において、構成部材間の接合界面が被覆されるため、流体に対するシール性を向上することができる。
【０００９】
前記板状部材は、第１及び第２の金属プレートと、前記第１及び第２の金属プレートの間に介層された樹脂フィルムとを含み、前記シール部材は、前記樹脂フィルムと前記第１の金属プレートに挟持された第１のシール部材と、前記樹脂フィルムと前記第２の金属プレートに挟持された第２のシール部材とを含むものとしても良い。
【００１０】
この構成によれば、中間プレートとして樹脂フィルムを有した３層式セパレータの流体流路において、流体に対するシール性を向上することができる。
【００１１】
前記シール部材は、加熱されて溶融したことによって前記板状部材の端面を被覆しているものとしても良い。
【００１２】
この構成によれば、板状部材同士を加熱圧着するときに、溶融したシール部材によって板状部材の端面を被覆することができ、容易にセパレータのシール性を向上することができる。
【００１３】
本発明は、燃料電池に用いられるセパレータの製造方法であって、（ａ）流体を誘導するための流体流路を形成する部位が設けられた複数の板状部材を準備する工程と、（ｂ）前記板状部材によって、シール部材を前記板状部材の端面よりも突出した突出部を有するように挟持する工程と、（ｃ）前記シール部材を加熱し、溶融させることによって、前記流体流路において、前記板状部材の端面を溶融した前記突出部によって被覆する工程とを備えることを特徴とする。
【００１４】
この方法によれば、シール部材を加熱して溶融することによって板状部材を接合すると同時に、板状部材の端面を溶融したシール部材で被覆することができ、構成部材間の接合界面も被覆することができる。従って、シール性が向上したセパレータを容易に製造することができる。
【００１５】
前記板状部材は、第１及び第２の金属プレートと、前記第１及び第２の金属プレートの間に介層された樹脂フィルムとを含み、前記シール部材は、前記樹脂フィルムと前記第１の金属プレートに挟持された第１のシール部材と、前記樹脂フィルムと前記第２の金属プレートに挟持された第２のシール部材とを含むものとしても良い。
【００１６】
この方法によれば、板状部材の端面及び構成部材間の接合界面が被覆されることによってシール性が向上した３層式セパレータを容易に製造することができる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池に用いられるセパレータ、そのセパレータを用いた燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
Ａ．燃料電池の構成：
図１（Ａ）は、本発明の一実施例として燃料電池スタックの構成を示す概略図である。本実施例における燃料電池スタック１０は、燃料ガスと酸化ガスの供給を受けて、その電気化学反応（燃料電池反応）によって発電する固体高分子型燃料電池である。具体的には、燃料ガスとして水素が供給され、酸化ガスとして酸素を含有する高圧空気が供給される。なお、燃料電池スタックとしては、固体高分子型燃料電池でなくとも良く、任意の種々のタイプの燃料電池に本発明を適用することが可能である。
【００１９】
燃料電池スタック１０は、複数のシール一体型膜電極接合体２０（後述）がセパレータＳＰ（後述）によって挟持された状態で積層された積層体１１を備えている。積層体１１は、締結部材１３によって荷重を受けて、２枚のエンドプレート１２に挟持されている。
【００２０】
図１（Ｂ）は、積層体１１を構成する任意のシール一体型膜電極接合体２０と、それを挟持する２つのセパレータＳＰを示す概略図である。セパレータＳＰは、アノードプレートＳＰａ及びカソードプレートＳＰｃを備え、また、それらに挟持された中間プレートＳＰｆを備える３層式セパレータである。アノードプレートＳＰａは、シール一体型膜電極接合体２０のアノード電極層側に接し、カソードプレートＳＰｃは、シール一体型膜電極接合体２０のカソード電極層側に接している。
【００２１】
アノードプレートＳＰａ及びカソードプレートＳＰｃは、導電性を有する金属によって構成することができる。中間プレートＳＰｆとしては、フェノール樹脂などで構成された樹脂フィルムを採用することができる。なお、中間プレートＳＰｆに導電性を有しない樹脂を用いる場合には、導電性フィラーを混合することによって導電性を持たせることが好ましい。
【００２２】
図２（Ａ）は、シール一体型膜電極接合体２０を示す概略図である。シール一体型膜電極接合体２０は、燃料電池反応が行われる発電部２１と、それを囲む外周枠であるシール枠部２２とを有する略長方形の部材である。シール枠部２２には、水素、空気、冷媒などの供給及び排出を行うための貫通孔であるマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６が設けられている。具体的には以下の構成となる。
【００２３】
マニホールド孔Ｍ１は水素の供給を担い、マニホールド孔Ｍ２は反応に供されることのなかった水素を含むアノード排ガスの排出を担う。マニホールド孔Ｍ３は空気の供給を担い、マニホールド孔Ｍ４は反応に供されることのなかった酸素や、反応によって生成した水分などを含むカソード排ガスの排出を担う。マニホールド孔Ｍ５、Ｍ６はそれぞれ、発電によって生じた燃料電池スタック１００の熱を冷却するための冷媒（水）の供給、排出を担う。
【００２４】
水素供給用マニホールド孔Ｍ１及び冷媒供給用マニホールド孔Ｍ５は、水素排出用マニホールド孔Ｍ２及び冷媒排出用マニホールド孔Ｍ６と、発電部２１を挟んで対向する位置に、シール一体型膜電極接合体２０の長辺に沿って設けられている。また、酸素供給用マニホールド孔Ｍ３は、酸素排出用マニホールド孔Ｍ４と発電部２１を挟んで対向する位置に、シール一体型膜電極接合体２０の短辺に沿って、それぞれ１個ずつ設けられている。なお、マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６は、他の構成・配置であっても良い。
【００２５】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す２Ｂ−２Ｂ切断におけるシール一体型膜電極接合体の断面を示す断面図である。発電部２１には、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜２３が含まれる。電解質膜２３は、カソード電極層２４とアノード電極層２５とで挟持されて膜電極接合体（ＭＥＡ）を構成する。２つの電極層２４、２５にはそれぞれ燃料電池反応を促進するための触媒が担持された触媒層（図示せず）が設けられている。触媒としては、例えば白金（Ｐｔ）を採用することができる。
【００２６】
２つの電極層２４、２５の電解質膜２３と接しない外面には、水素及び空気を２つの電極層２４、２５の全体に行き渡らせるためのガス拡散層２６が設けられている。ガス拡散層２６としては、カーボンや、焼結金属などの多孔体で構成することができる。
【００２７】
電解質膜２３は、２つの電極層２４、２５の外周縁から突出した部位である外周端部２３ｅを有している。外周端部２３ｅは、発電部２１の外周に成型されたシール枠部２２によって保持されており、これによって、燃料電池の発電の際に水素が反応に供されることなくカソード側に移動してしまうクロスリークの発生の可能性が低減されている。なお、シール枠部２２はシリコンゴムなどの絶縁性シール部材で構成することができる。また、シール枠部２２の表面には、流体をシールするためのシールラインが設けられているものとしても良い。
【００２８】
図３は、アノードプレートＳＰａの構成を示す概略図である。なお、図には、燃料電池スタック１０を構成した際に、シール一体型膜電極接合体２０の発電部２１と重なる領域である発電部領域２１ａを破線で示してある。
【００２９】
アノードプレートＳＰａには、シール一体型膜電極接合体２０と同様に貫通孔であるマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６が設けられている。水素供給用マニホールド孔Ｍ１の近傍には貫通孔である水素流入孔Ｐ１が設けられおり、水素排出用マニホールド孔Ｍ２の近傍には、貫通孔である水素流出孔Ｐ２が設けられている。水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２は、発電部領域２１ａ内に設けられており、水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２を介して、シール一体型膜電極接合体２０のガス拡散層２６への水素の供給・排出が行われる。具体的な水素の流れについては後述する。なお、アノードプレートＳＰａとしては、他の構成を有していても良い。
【００３０】
図４は、カソードプレートＳＰｃの構成を示す概略図である。図４は、水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２に替えて、酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４が設けられている点以外は、図３のアノードプレートＳＰａと同じである。
【００３１】
酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４はそれぞれ、酸素供給用マニホールド孔Ｍ３及び酸素排出用マニホールド孔Ｍ４と並列に設けられた貫通孔であり、それぞれ１つずつ設けられている。酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４は、発電部領域２１ａ内に設けられており、酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４を介して、シール一体型膜電極接合体２０のガス拡散層２６への酸素を含む空気の供給・排出が行われる。具体的な空気の流れについては後述する。なお、カソードプレートＳＰｃとしては、他の構成を有していても良い。
【００３２】
図５は、中間プレートＳＰｆの構成を示す概略図である。図５には、図３及び図４と同様に発電部領域２１ａが破線で示してある。また、セパレータＳＰを構成した際に、アノードプレートＳＰａの水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２と重なる領域Ｐ１ａ、Ｐ２ａと、カソードプレートＳＰｃの酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４と重なる領域Ｐ３ａ、Ｐ４ａとを破線で示してある。
【００３３】
中間プレートＳＰｆには、他のプレートＳＰａ、ＳＰｃと同様に貫通孔であるマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６が設けられている。水素供給用マニホールド孔Ｍ１には、中間プレートＳＰｆを貫通するアノード流路ＡＰが、アノードプレートＳＰａの水素流入孔Ｐ１と連通するように櫛状に設けられている。水素排出用マニホールド孔Ｍ２にも同様に、アノード流路ＡＰが水素流出孔Ｐ２と連通するように設けられている。また、２つの酸素用マニホールド孔Ｍ３、Ｍ４にもそれぞれ同様に、中間プレートＳＰｆを貫通するカソード流路ＣＰが、酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４に連通するように櫛状に設けられている。
【００３４】
中間プレートＳＰｆには、中間プレートＳＰｆを貫通する冷媒流路ＷＰが、冷媒マニホールド孔Ｍ５、Ｍ６を連通するように設けられている。冷媒流路ＷＰは、冷媒が発電部領域２１ａの全体を冷却できるように設けられていることが好ましい。なお、中間プレートＳＰｆとしては他の構成を有していても良い。
【００３５】
図６（Ａ）〜（Ｆ）は、セパレータＳＰにおける水素、空気、冷媒などの各流体の流れを説明するための説明図である。図６（Ａ）〜（Ｆ）は、セパレータＳＰとして組み付けられた際の各マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６における断面図を示している。具体的には、図６（Ａ）、（Ｂ）は、水素用マニホールド孔Ｍ１、Ｍ２における断面図であり、図５に示す６Ａ−６Ａ切断、６Ｂ−６Ｂ切断における断面図である。同様に、図６（Ｃ）、（Ｄ）は、酸素用マニホールド孔Ｍ３、Ｍ４における断面図であり、図５に示す６Ｃ−６Ｃ切断、６Ｄ−６Ｄ切断における断面図である。図６（Ｅ）、（Ｆ）は、水素用マニホールド孔Ｍ１、Ｍ２における断面図であり、図５に示す６Ｅ−６Ｅ切断、６Ｆ−６Ｆ切断における断面図である。
【００３６】
燃料電池スタック１０の外部からマニホールド孔Ｍ１へ供給された水素の一部は、図６（Ａ）の矢印に示すように、中間プレートＳＰｆに設けられたアノード流路ＡＰへと流入する。その後、アノードプレートＳＰａに設けられた水素流入孔Ｐ１を介してシール一体型膜電極接合体２０のアノード電極側のガス拡散層２６（図２）へと至る。逆にアノード電極層側のガス拡散層２６のアノード排ガスは、図６（Ｂ）の矢印に示すように、水素流出孔Ｐ２からアノード流路ＡＰを経て水素排出用マニホールド孔Ｍ２へと至り、燃料電池スタック１０の外部へ排出される。
【００３７】
燃料電池スタック１０の外部からマニホールド孔Ｍ３へ供給された空気の一部は、図６（Ｃ）の矢印に示すように、中間プレートＳＰｆに設けられたカソード流路ＣＰへと流入する。その後、カソードプレートＳＰｃに設けられた酸素流入孔Ｐ３を介してシール一体型膜電極接合体２０のカソード電極側のガス拡散層２６（図２）へと至る。逆にカソード電極層側のガス拡散層２６のカソード排ガスは、図６（Ｄ）の矢印に示すように、酸素流出孔Ｐ４からカソード流路ＣＰを経て酸素排出用マニホールド孔Ｍ４へと至り、燃料電池スタック１０の外部へ排出される。
【００３８】
燃料電池スタック１０の外部からマニホールド孔Ｍ５へ供給された冷媒の一部は、図６（Ｅ）の矢印に示すように、中間プレートＳＰｆに設けられた冷媒流路ＷＰへと流入する。その後、発電の際に発生した熱を伴った冷媒は、図６（Ｆ）の矢印に示すように、冷媒流路ＷＰを経て冷媒排出用マニホールド孔Ｍ６へと至り、燃料電池スタック１０の外部へ排出される。
【００３９】
図７は、図６（Ｅ）において破線で囲んだ部位７を拡大して示した拡大図である。中間プレートＳＰｆと、２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃとの間にはそれぞれ接着層ＧＬが設けられている。接着層ＧＬは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）によって構成されたラミネートフィルムを各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃの間に挟持して熱圧着することによって設けることができる。
【００４０】
この接着層ＧＬでは、接着層ＧＬと中間プレートＳＰｆとの接合界面ＢＳが、マニホールド孔Ｍ５において流体である冷媒と接している。中間プレートＳＰｆが樹脂で構成されている場合、接合界面ＢＳが冷媒などの水分に曝されると、接着層ＧＬと中間プレートＳＰｆとの接着強度が低下してしまい、流体に対するシール性が低下する。このシール性の低下が、場合によっては、プレート同士の剥離を引き起こすこともあり、セパレータの劣化につながる。これは、セパレータＳＰの流体流路を構成する他の部位においても同様であり、特に、冷媒の流路や、湿潤状態の空気が供給されるカソードガスの流路において顕著であると言える。
【００４１】
そこで、以下に、上述のようなセパレータの劣化の可能性を低減できるセパレータの製造方法を説明する。
【００４２】
Ｂ．セパレータの製造方法：
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例としてのセパレータの製造方法の一工程として、アノードプレートにラミネートフィルムを装着する工程を説明するための説明図である。なお、先に説明したアノードプレートＳＰａと、カソードプレートＳＰｃと、中間プレートＳＰｆとは、予め準備されている。
【００４３】
図８（Ａ）は、アノードプレートＳＰａと中間プレートＳＰｆとに挟持される第１のラミネートフィルムＬＦａを示す概略図である。図８（Ａ）は、第１のラミネートフィルムＬＦａのアノードプレートＳＰａと重なる部位を破線で示している。図８（Ｂ）は、第１のラミネートフィルムＬＦａの上にアノードプレートＳＰａを実際に重ねた状態を示している。
【００４４】
第１のラミネートフィルムＬＦａは、厚さ数ミクロン程度のフィルム形状を有しており、後述する突出部Ｓが設けられている点以外は、アノードプレートＳＰａ（図３）とほぼ同様の形状を有している。即ち、第１のラミネートフィルムＬＦａにも、マニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６と、水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２等の流体用貫通孔が設けられている。
【００４５】
なお、本明細書において「流体用貫通孔」と呼ぶときは、各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃに設けられたマニホールド孔Ｍ１〜Ｍ６と、水素用及び酸素用の流入孔Ｐ１、Ｐ３と、水素用及び酸素用の流出孔Ｐ２、Ｐ４のうちのいずれか、又は、全てを意味するものとして使用する。また、「流体流路」と呼ぶときは、上記流体用貫通孔と、中間プレートＳＰｆに設けられた各流体の流路ＡＰ、ＣＰ、ＷＰのうちのいずれか、又は、全てを意味するものとして使用する。
【００４６】
第１のラミネートフィルムＬＦａとしては、上述したポリプロピレンの他、ポリエチレン（ＰＥ）や、アイオノマー（ＩＯ）や、ポリウレタン（ＰＵ）を採用することができる。また、第１のラミネートフィルムＬＦａを非導電性物質で構成した場合、導電性フィラーなどを混入することによって導電性を有するようにすることが好ましい。
【００４７】
突出部Ｓは、図８（Ｂ）に示すように、第１のラミネートフィルムＬＦａの外周縁の端面である外周端面４０及びその流体用貫通孔の内周縁の端面である内周端面４１が、アノードプレートＳＰａの外周端面３０及び内周端面３１より突出するように設けられている。なお、突出部Ｓは、後述するように、アノードプレートＳＰａの各端面３０、３１を被覆できる程度に突出していることが好ましい。
【００４８】
図８（Ｃ）は、突出部ＳがアノードプレートＳＰａの各端面３０、３１を被覆するように、突出部ＳをアノードプレートＳＰａ側に折り曲げた状態を示している。なお、流体用貫通孔の内周縁に設けられた突出部Ｓには、図８（Ｂ）に示すように、その四隅に内周端面４１から流体用貫通孔の角まで切り込みを入れたスリット４２が設けられている。このスリット４２によって、突出部Ｓは、流体用貫通孔の各辺の端面を被覆するように折り曲げることができる。また、第１のラミネートフィルムＬＦａの外周縁に設けられた突出部Ｓには、４つの角を切り落とした切角部４３が設けられているため、図８（Ｃ）に示すように、アノードプレートＳＰａの四隅において突出部Ｓ同士は重ならない。
【００４９】
なお、第１のラミネートフィルムＬＦａとしては他の構成を有するものを採用しても良く、突出部Ｓを有するような構成であればよい。また、突出部Ｓにはスリット４２や切角部４３が設けられていなくとも良い。
【００５０】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、カソードプレートにラミネートフィルムを装着する工程を説明するための説明図である。図９（Ａ）は、カソードプレートＳＰｃと中間プレートＳＰｆとに挟持される第２のラミネートフィルムＬＦｃを示す概略図である。第２のラミネートフィルムＬＦｃは、水素流入孔Ｐ１及び水素流出孔Ｐ２に替えて、酸素流入孔Ｐ３及び酸素流出孔Ｐ４が設けられている点以外は、第１のラミネートフィルムＬＦａと同じである。図９（Ｂ）、（Ｃ）は、第１のラミネートフィルムＬＦａを第２のラミネートフィルムＬＦｃに置き換え、アノードプレートＳＰａをカソードプレートＳＰｃに置き換えている点以外は、図８（Ｂ）、（Ｃ）とほぼ同じである。
【００５１】
図１０は、第１のラミネートフィルムＬＦａが装着されたアノードプレートＳＰａと、第２のラミネートフィルムＬＦｃが装着されたカソードプレートＳＰｃとで、中間プレートＳＰｆを挟持する工程を示している。２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃの中間プレートＳＰｆと接する面の全面が、それぞれ２つのラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃによって被覆されている。
【００５２】
図１１は、中間プレートＳＰｆを２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃで挟持した後の、熱圧着前のセパレータＳＰの一部を、アノードプレートＳＰａ側から見た概略図である。セパレータＳＰは、この状態で、２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃの外面全体に熱が加えられて、２つのラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃが溶融することによって接合される。
【００５３】
図１２（Ａ）は、図１１に示すセパレータＳＰの１２Ａ−１２Ａ切断における断面図を示しており、熱圧着前と熱圧着後とを示している。この図に示すように、この熱圧着の工程によって、中間プレートＳＰｆの外周端面３０と、マニホールド孔Ｍ５の内周端面３１とが、ラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃが溶融した樹脂膜ＬＦによって被覆される。従って、その接合界面ＢＳが被覆されることになる。これは、他のマニホールド孔においても同様である。
【００５４】
図１２（Ｂ）は、図１１に示すセパレータＳＰの１２Ｂ−１２Ｂ切断における断面図を示しており、熱圧着前と熱圧着後とを示している。この図に示すように、この熱圧着の工程によって、中間プレートＳＰｆのカソード流路ＣＰにおいて、流体流路の内周縁の端面である流路端面３２が、ラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃが溶融した樹脂膜ＬＦによって被覆される。従って、その接合界面ＢＳも同じく被覆されることになる。これは、他の流路ＡＰ、ＷＰにおいても同様である。
【００５５】
このように、本実施例の製造方法によれば、各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃの端面が、流体流路において樹脂膜ＬＦによって被覆されたセパレータＳＰを製造することができる。このセパレータＳＰは、流体流路における流体に対するシール性が向上しているため、流体によってプレート間の接合界面の接着強度が低下することを抑制することができる。また、接着強度の低下によって引き起こされるプレート同士の剥離や、各プレートの腐食など、セパレータの劣化を抑制することができる。
【００５６】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や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おいて実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５７】
Ｃ１．変形例１：
上記実施例において、セパレータＳＰの中間プレートＳＰｆとして樹脂プレートを採用していたが、中間プレートＳＰｆとして金属プレートを採用するものとしても良い。この場合でも、流体流路において金属プレートがシール部材によって被覆されるため、流体によって金属プレートが腐食するなど、セパレータの劣化を低減できる。ただし、中間プレートが樹脂プレートである場合の方が、図１２（Ａ）、（Ｂ）の中間プレートＳＰｆと樹脂膜ＬＦとの接合界面ＢＳの接着強度の低下の抑制の効果が顕著である。
【００５８】
Ｃ２．変形例２：
上記実施例において、セパレータＳＰを３層式セパレータとして構成していたが、中間プレートＳＰｆを有さない２層式のセパレータとしても良い。一般には、複数のプレートによって構成される多層式のセパレータとしても良い。
【００５９】
Ｃ３．変形例３：
上記実施例において、アノードプレートＳＰａ及びカソードプレートＳＰｃにそれぞれ、第１及び第２のラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃを装着していたが、中間プレートＳＰｆにラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃを装着するものとしても良い。また、中間プレートＳＰｆを２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃで挟持した後に、ラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃの突出部Ｓを折り曲げて２つのプレートＳＰａ、ＳＰｃの端面を被覆するものとしても良い。
【００６０】
Ｃ４．変形例４：
上記実施例において、各プレートＳＰａ、ＳＰｆ、ＳＰｃの接合に第１及び第２のラミネートフィルムＬＦａ、ＬＦｃを用いていたが、他のシール部材を用いて接合するものとしても良い。例えば、樹脂接着剤を用いるものとしても良い。この場合、樹脂接着剤を各プレートで挟持した際に、樹脂接着剤が各プレートから突出するようにして、突出した樹脂接着剤を塗り広げることによって各プレートの端面を被覆するものとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】燃料電池スタックの構成を示す概略図。
【図２】シール一体型膜電極接合体の構成を示す概略図。
【図３】セパレータを構成するアノードプレートの構成を示す概略図。
【図４】セパレータを構成するカソードプレートの構成を示す概略図。
【図５】セパレータを構成する中間プレートの構成を示す概略図。
【図６】セパレータにおける流体の流れを説明するための説明図。
【図７】セパレータの一部を示す拡大図。
【図８】アノードプレートにラミネートフィルムを装着する工程を示す説明図。
【図９】カソードプレートにラミネートフィルムを装着する工程を示す説明図。
【図１０】２つのプレートで中間プレートを挟持する工程を示す説明図。
【図１１】セパレータの熱圧着工程を説明するための説明図。
【図１２】セパレータの熱圧着工程を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００６２】
１０…燃料電池スタック
１１…積層体
１３…締結部材
２０…シール一体型膜電極接合体
２１…発電部
２１ａ…発電部領域
２２…シール枠部
２３…電解質膜
２３ｅ…外周端部
２４…カソード電極層
２５…アノード電極層
２６…ガス拡散層
３０…外周端面
３１…内周端面
３２…流路端面
４０…外周端面
４１…内周端面
４２…スリット
４３…切角部
１００…燃料電池スタック
ＡＰ…アノード流路
ＢＳ…接合界面
ＣＰ…カソード流路
ＧＬ…接着層
ＬＦ…樹脂膜
ＬＦａ…第１のラミネートフィルム
ＬＦｃ…第２のラミネートフィルム
Ｍ１〜Ｍ６…マニホールド孔
Ｐ１…水素流入孔
Ｐ２…水素流出孔
Ｐ３…酸素流入孔
Ｐ４…酸素流出孔
Ｓ…突出部
ＳＰ…セパレータ
ＳＰａ…アノードプレート
ＳＰｃ…カソードプレート
ＳＰｆ…中間プレート
ＷＰ…冷媒流路
【図１】
2008140740.tif 000003
【図２】
2008140740.tif 000004
【図３】
2008140740.tif 000005
【図４】
2008140740.tif 000006
【図５】
2008140740.tif 000007
【図６】
2008140740.tif 000008
【図７】
2008140740.tif 000009
【図８】
2008140740.tif 000010
【図９】
2008140740.tif 000011
【図１０】
2008140740.tif 000012
【図１１】
2008140740.tif 000013
【図１２】
2008140740.tif 000014