(57)【要約】【課題】断熱層を備える燃料電池において、断熱層内の気体の膨張等によるシール機能の低下を防止する。【解決手段】断熱層を備える燃料電池において、断熱層と単セルの積層体の外部とを連通する連通部を有することにより、断熱層内の気体の膨張等によるシール機能の低下を防止することができる。【選択図】図６
2008171714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体及び単セル用セパレータを備える単セルを積層した燃料電池であって、
前記単セルの積層体の少なくとも一部に断熱層を備え、
前記断熱層と前記単セルの積層体の外部とを連通する連通部を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池であって、
前記断熱層は前記積層体の少なくとも一端部に配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料電池であって、
前記単セルの積層体の少なくとも一部に、前記断熱層を備える断熱セルを有し、
前記断熱セルが、前記断熱層と前記断熱セルの外部とを連通する連通部を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料電池であって、
前記断熱セルは前記積層体の少なくとも一端部に配置されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項３または４に記載の燃料電池であって、
前記断熱セルは、断熱セル用樹脂フレーム及び断熱セル用セパレータを有し、
前記連通部は前記断熱セル用樹脂フレームに設けられてい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、断熱層を有する燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題や資源問題への対策の一つとして、酸素や空気等の酸化ガスと、水素やメタン等の還元性ガス（燃料ガス）あるいはメタノール等の液体燃料等とを原料として電気化学反応により化学エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する燃料電池が注目されている。この燃料電池は、発電に使用される原料のガスや液体燃料が豊富に存在すること、また、その発電原理より排出される物質が水であること等より、クリーンなエネルギー源として様々な検討がされている。
【０００３】
単位燃料電池（単セル）は、電解質膜の一方の面に燃料極（アノード触媒層）と、もう一方の面に空気極（カソード触媒層）とが電解質膜を挟んで対向するように設けられた膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）をメタルセパレータ等のセパレータで挟んだものから形成される。単セルは複数積層されて燃料電池スタックとされる。セパレータには、流体流路が形成され、発電領域に、ＭＥＡ対向面に燃料ガス流路、酸化ガス流路、ＭＥＡ対向面と反対側面に冷媒流路が形成され、非発電領域に、燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールド、冷媒マニホールドが形成されている。燃料ガスが燃料ガスマニホールド、燃料ガス流路に流され、酸化ガスが酸化ガスマニホールド、酸化ガス流路に流され、冷媒が冷媒マニホールド、冷媒流路に流される。流体流路はまわりから接着剤またはガスケット等のシール材によって外部からシールされる。また、隣接する単セルは、セパレータ間を接着剤またはガスケット等のシール材によってシールされる。
【０００４】
単セルは積層されてセル積層体とされ、セル積層体のセル積層方向両端には、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートが配置され、セル積層体がセル積層方向に締め付けられて固定され、燃料電池スタックが構成される。
【０００５】
燃料電池が氷点下環境におかれると、生成水等がＭＥＡ中等で凍結することがあるが、燃料電池の低温（氷点下環境）起動時には、発電による発熱が熱源となってＭＥＡ中で凍結水の氷解が進み、プロトン移動、電子移動が可能な湿潤状態となる。しかし、燃料電池スタックのセル積層体の端部セルではターミナル、エンドプレート等への熱の持ち出し量が大きいため、低温起動の初期状態において、端部セルでの電圧低下の発生や低温起動に時間を要する等の問題がある。
【０００６】
そこで、例えば特許文献１，２には、セル積層体の端部に位置する単セルとターミナルとの間に閉塞空間による空気室により構成した断熱層を備えることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１８４４４９号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１，２のような、閉塞空間による空気室により構成した断熱層を備える燃料電池では、燃料電池発電時の発熱により空気室内の気体が膨張し、空気室周辺をシールするシール部のシール機能が低下する場合があった。
【０００９】
本発明は、断熱層を備える燃料電池において、断熱層内の気体の膨張等によるシール機能の低下を防止することができる燃料電池である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、膜電極接合体及び単セル用セパレータを備える単セルを積層した燃料電池であって、前記単セルの積層体の少なくとも一部に断熱層を備え、前記断熱層と前記単セルの積層体の外部とを連通する連通部を有する。
【００１１】
また、前記燃料電池において、前記断熱層は前記積層体の少なくとも一端部に配置されていることが好ましい。
【００１２】
また、前記燃料電池において、前記単セルの積層体の少なくとも一部に、前記断熱層を備える断熱セルを有し、前記断熱セルが、前記断熱層と前記断熱セルの外部とを連通する連通部を有することが好ましい。
【００１３】
また、前記燃料電池において、前記断熱セルは前記積層体の少なくとも一端部に配置されていることが好ましい。
【００１４】
また、前記燃料電池において、前記断熱セルは、断熱セル用樹脂フレーム及び断熱セル用セパレータを有し、前記連通部は前記断熱セル用樹脂フレームに設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、断熱層を備える燃料電池において、断熱層と単セルの積層体の外部とを連通する連通部を有することにより、断熱層内の気体の膨張等によるシール機能の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
＜燃料電池及び燃料電池用ガスケット＞
図１に、本実施形態に係る固体高分子電解質型の燃料電池１０の一例の概略側面図を示す。また、図２に、本実施形態に係る燃料電池１０におけるＭＥＡ（膜電極接合体）４０の一例の概略断面図を示す。図１における各単セル１９は、図２に示すＭＥＡ４０と、セパレータとの積層体から構成される。
【００１８】
図２に示すように、ＭＥＡ４０は、電解質膜１１と、電解質膜１１の一方の表面に配置された触媒層１２を含む燃料極（アノード）１４と、電解質膜１１の他方の表面に配置された触媒層１５を含む空気極（カソード）１７とから構成される。触媒層１２及び１５とセパレータ（図２において図示せず）との間には、通気性を有するガス拡散層１３，１６がアノード側、カソード側にそれぞれ設けられる。
【００１９】
ＭＥＡ４０とＭＥＡ４０の拡散層１３，１６の両外側を挟持するセパレータとを重ねて単セル１９を構成し、図１のように、単セル１９を積層してセル積層体３８とし、セル積層体３８のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体３８のセル積層方向の少なくとも一部の単セル１９とターミナル２０との間に断熱セル３２を配置し、セル積層体３８をセル積層方向に締め付け、セル積層体３８の外側でセル積層方向に延びる締結部材（例えば、テンションプレート）２４、ボルト・ナット２５等にて固定して、燃料電池スタック２３を構成する。ここで、セル積層体３８のセル積層方向の少なくとも一端部の単セル１９とターミナル２０との間に断熱セル３２を配置することが好ましい。また、セル積層体３８のセル積層方向の両端部の単セル１９とターミナル２０との間にそれぞれ断熱セル３２を配置してもよい。また、断熱セル３２の位置は、セル積層体３８のセル積層方向の最端部に限らず、セル積層方向の断熱セル３２の外側にさらに単セル１９を少なくとも１層備える構成でも良い。なお、セル積層体３８における単セル１９の積層数は１層以上であれば良く特に制限はない。
【００２０】
図３に単セル１９の一例の上面概略図を示す。単セル１９は、中央部にガス流路と冷媒流路と電極が存在し発電を行う発電領域５１を有し、その周囲に位置し発電を行わない非発電領域５２を有する。本例におけるセパレータは単セル用の金属製セパレータ（以下、単セル用メタルセパレータという）１８である。図４に単セル１９を分解した概略斜視図を示すように、単セル１９において、ＭＥＡ４０と単セル用メタルセパレータ１８との間で、非発電領域５２の部位に、枠状の（発電領域５１に対応する領域が中抜きされた）単セル用樹脂フレーム３６が設けられており、ＭＥＡ４０は２枚の単セル用樹脂フレーム３６で挟まれ、その２枚の単セル用樹脂フレーム３６が２枚の単セル用メタルセパレータ１８で挟まれる。単セル用メタルセパレータ１８と単セル用樹脂フレーム３６には、非発電領域５２において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９がそれぞれ形成されている。なお、非発電領域５２における燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１及び冷媒マニホールド２９の配置位置は、図３，４の位置に限定されるものではない。
【００２１】
図５に、図３におけるＡ−Ａ断面概略図を示す。単セル用メタルセパレータ１８により、発電領域５１において、ＭＥＡ４０のアノード側に燃料ガス（通常は水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、ＭＥＡ４０のカソード側に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、単セル用メタルセパレータ１８には冷媒（通常は冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。図３，４の燃料ガスマニホールド３０は図５の燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。マニホールド３０、３１、２９と発電領域の流体流路２７、２８、２６は、それぞれ図示しない連通路を介して、連通しており、連通路にも流体が流れる。通常、単セル１９において、冷媒流路２６、燃料ガス流路２７及び酸化ガス流路２８は、複数個並列に形成される。
【００２２】
単セル用メタルセパレータ１８には通常、隣接する単セル１９間の電気接触抵抗を低減するためにメタルセパレータ基材４７のＭＥＡ４０との対向面（ＭＥＡ対向面）の反対側面に貴金属コート４２ａが形成され、単セル用メタルセパレータ１８とＭＥＡ４０との電気接触抵抗を低減するとともに原料ガス（燃料ガス、酸化ガス）及び生成水中の酸性成分等による単セル用メタルセパレータ１８の腐食を抑制するためにメタルセパレータ基材４７のＭＥＡ対向面に貴金属コート４２ｂ、または貴金属コート４２ｂ及び耐食コート４４が形成される。表面処理コートのうち耐食コート４４は、メタルセパレータ基材４７の連通路を構成する部分にも形成されることが望ましい。なお、単セル用メタルセパレータ１８の構成はこれらに限定されない。
【００２３】
ＭＥＡ４０を挟んだ一対の単セル用樹脂フレーム３６間は接着剤等を用いた接着層４９によりシールされる。一方、貴金属コート４２ａ，４２ｂ、耐食コート４４等の表面処理コートが形成された単セル用メタルセパレータ１８は、接着剤等を用いた接着層４６により単セル用樹脂フレーム３６とシールされる。また、隣接する単セル１９の間は、リップ部を有するガスケット等によりシールされる。ガスケットは燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールド及び冷媒マニホールドを流れる各種流体（燃料ガス、酸化ガス、冷媒）を相互にかつ外部から分離した状態で、これらの流体をシールする。シール材としてガスケットを使用することにより、容易に単セル１９の取り外し分解が可能となる。
【００２４】
図６に、本実施形態に係る断熱セル３２の一例を分解した概略斜視図を示す。図６に示すように、本実施形態に係る断熱セル３２は、一対の断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂと、断熱セル用樹脂フレーム３４と、断熱層３５とを備える。また図７に、図６におけるＢ−Ｂ概略断面図を示し、図８には断熱層３５を備える断熱セル用樹脂フレーム３４の概略上面図を示す。図６〜８に示すように、断熱セル用樹脂フレーム３４には、断熱層３５内に断熱層３５よりも剛性の高い高剛性部材として少なくとも１つの梁状部材５６が断熱層３５を分断する形で設けられている。これにより、単セルの積層時や発電時に断熱セル３２に面圧がかかることにより、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂがたわみ、挟持した断熱層３５が押し潰され、断熱セル３２の断熱性能が低下することを防止することができる。なお、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂ及び断熱セル用樹脂フレーム３４には、単セル用樹脂フレーム３６と同様に、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１及び冷媒マニホールド２９が形成されている。
【００２５】
図７に示すように断熱層３５は、断熱セル用樹脂フレーム３４の貫通部分５４及び断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂにより形成された空間に配置されており、断熱層３５を構成する断熱部材（断熱材）３７が、断熱セル用セパレータ３３ａと３３ｂとの間で挟持されている。断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂの周囲部分と、断熱セル用樹脂フレーム３４とは接着層６２によりそれぞれシールされている。また、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂは、断熱セル用樹脂フレーム３４の梁状部材５６に対応する部位に凸部５８ａ，５８ｂをそれぞれ有し、凸部５８ａ，５８ｂと断熱セル用樹脂フレーム３４の梁状部材５６との間に接着層６０を有する。これにより、断熱セル３２の面内密着性が向上するため、接触抵抗を低減することができる。
【００２６】
そして、図６，８に示すように、断熱セル用樹脂フレーム３４には、断熱層３５と断熱セル３２の外部とを連通する連通部３９ａ，３９ｂが設けられている。連通部３９ａ，３９ｂは、例えば断熱層３５内の空気等の気体を断熱セル３２外部へ排出するための溝である。これにより、燃料電池発電時の発熱等による断熱層３５内の気体の膨張等によって、例えば図７の接着層６０，６２が剥がれることによるシール機能の低下を防止することができる。また、燃料電池運転時に発生する不純物、不純液等を気体と共に外部に排出することができる。
【００２７】
図９（ａ）に図８におけるＣ−Ｃ概略断面図を示す。図６，図８，図９（ａ）の例では、断熱セル用樹脂フレーム３４の１つの貫通部分５４に対して、片面側の上下に２カ所の連通部３９ａ，３９ｂが設けられ、断熱セル用樹脂フレーム３４全体では合計１０カ所の連通部３９ａ，３９ｂが設けられている。すなわち、連通部３９ａ，３９ｂは、断熱セル用樹脂フレーム３４の断熱層３５から、断熱セル用樹脂フレーム３４の燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１及び冷媒マニホールド２９が形成されていない側の辺の外部に向かってそれぞれ連通している。連通部３９ａ，３９ｂの配置位置は、断熱セル用樹脂フレーム３４の１つの貫通部分５４に対して、片面側の上下２カ所に限らず、図１０のように、片面側の上部または下部に少なくとも１カ所あればよいが、気体等を効率よく外部へ排出するためには、図８のように少なくとも片面側の上下２カ所にあることが好ましい。
【００２８】
また、図６，図８、図９（ａ）の例では、１つの貫通部分５４に対して、断熱セル用樹脂フレーム３４の片面側の上下に２カ所の連通部３９ａ，３９ｂが設けられているが、図９（ｂ）のように、１つの貫通部分５４に対して、断熱セル用樹脂フレーム３４の両面側の上下に４カ所の連通部３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄが設けられていてもよい（図９（ｂ）において、連通部３９ａ，３９ｃは図示せず）。これにより、さらに気体等を効率良く外部へ排出することができるが、接着層を形成する領域が狭くなるため、片面側に連通部を設けることが好ましい場合もある。
【００２９】
また、図６、図８、図９（ａ）の例では、連通部３９ａ，３９ｂは断熱セル用樹脂フレーム３４の貫通部分５４の長辺に沿った中心線（図８の中心線Ｌ）に対して互いに反対側にずれた位置にあるが、例えば図１１のように、互いにずらさずに、断熱セル用樹脂フレーム３４の貫通部分５４の中心線（図１１の中心線Ｌ）付近に位置していても良い。これらの位置は、接着層６０，６２等を構成する際に接着剤が連通部３９ａ，３９ｂを塞いでしまうことがないように考慮して決めると良い。
【００３０】
連通部３９ａ，３９ｂの幅は例えば０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、深さは例えば０．０５ｍｍ〜５．０ｍｍとすることができる。
【００３１】
以上、断熱セル用樹脂フレームにおける連通部の配置の例を説明したが、断熱層と単セルの積層体の外部とを連通し、気体等を外部へ排出することができるものであればよく、連通部の配置位置、数、形状、幅、深さはこれらに限定されるものではない。また、連通部は断熱セル用樹脂フレームに限らず、断熱セル用セパレータ等、他の燃料電池を構成する部材に設けても良い。
【００３２】
断熱セル用樹脂フレーム３４における梁状部材５６は、断熱層３５の剛性よりも高いものであれば良く、特に制限はない。例えば、梁状部材５６の剛性は、断熱層３５を構成する断熱材３７の剛性よりも高ければ良い。
【００３３】
断熱セル用樹脂フレーム３４に配置される梁状部材５６の数、幅（図７，８におけるｄ）等は、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂがたわむことを防止できれば良く時に制限はない。図６及び図８の例では、梁状部材５６の数は４本である。
【００３４】
断熱セル３２は発電に関与するものではないが、導電性を有することが好ましい。その場合、断熱層３５には導電性が要求される。断熱層３５を構成する断熱材３７は、導電性が高く、断熱性能に優れたものであれば良く特に制限はないが、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパ、ガラス状カーボン等のカーボン材料等が挙げられる。また、断熱層３５は、断熱材３７を有さない、空気等の気体層であってもよい。断熱層３５が空気等の気体層である場合でも、断熱セル用樹脂フレーム３４に連通部３９ａ，３９ｂが設けられていることにより、燃料電池発電時の発熱等による気体層内の気体が膨張して、気体層周辺をシールするシール部のシール機能が低下することを防止することができる。断熱材３７を用いずに気体層とする場合には、断熱セル用樹脂フレーム３４を用いずに、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂを直接接合させ、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂに連通部３９ａ，３９ｂを設ければよい。
【００３５】
断熱層３５の厚みは、断熱性能と接触抵抗のバランスを考慮して、例えば０．２ｍｍ〜５．０ｍｍ、好ましくは０．８ｍｍ〜１．８ｍｍとすることができる。断熱層３５の厚みが０．２ｍｍより薄いと十分な断熱性能が得られない場合があり、５．０ｍｍより厚いと接触抵抗が高くなる場合がある。
【００３６】
本実施形態に係る断熱セルは、図１２のように、断熱セル用セパレータ３３ｂの樹脂フレーム３４対向面と反対側にＳＵＳ等の断熱プレート６６を挟んでさらに断熱セル用セパレータ６８を有する構成であっても良い。これにより断熱セル３２の断熱性をさらに向上することができる。なお、断熱セル用セパレータ３３ｂ及び６８と、断熱プレート６６との間はそれぞれ接着層６４によりシールされている。また、断熱セル用セパレータ３３ｂ及び６８と、断熱プレート６６とによりそれぞれ酸化ガス流路７０及び燃料ガス流路７２が形成されている。
【００３７】
本実施形態において、断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂは、単セル用メタルセパレータ１８と同様の層構成のものを用いることができる（なお、図７，１２において表面処理コートは省略してある。）。単セル用メタルセパレータ１８及び断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂが含むメタルセパレータ基材を構成する材料は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウムまたはその合金、チタンまたはその合金、マグネシウムまたはその合金、銅またはその合金、ニッケルまたはその合金、鋼等である。なお、メタルセパレータ基材の表面部が不働態膜を形成している場合は、その不働態膜も基材の一部を構成する。また、メタル製の断熱セル用セパレータ３３ａ，３３ｂの代わりに、焼成カーボン等のカーボン系材料等で構成されるセパレータを使用しても、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
貴金属コート４２ａ，４２ｂは、例えば、金、銀、白金、パラジウムまたはそれらの合金等を含んで構成される。また、耐食コート４４は、例えば、カーボン等を含んで構成される。
【００３９】
単セル用樹脂フレーム３６及び断熱セル用樹脂フレーム３４を構成する材料は、例えば、フッ素系樹脂等である。また、梁状部材５６を構成する材料は、断熱セル用樹脂フレーム３４と同様のものを用いることができる。
【００４０】
接着層４６，４９，６０，６２，６４は、例えば、シリコーン、オレフィン、エポキシ、アクリルなどの樹脂等の接着剤等を含んで構成され、塗布時には液状で、接着剤の両側の部材で押されて拡げられ、塗布後に乾燥または熱により固化される。
【００４１】
ガスケットを構成する材料は、例えば、ＶＭＱ等のシリコーン系ゴム、ＦＫＭ等のフッ素系ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等である。
【００４２】
電解質膜１１としては、プロトン（Ｈ＋）等のイオン伝導性の高い材料であれば特に制限はなく、例えば、パーフルオロスルホン酸系等の固体高分子電解質が用いられる。具体的には、ジャパンゴアテックス（株）のゴアセレクト（Ｇｏｒｅｓｅｌｅｃｔ、登録商標）、デュポン社（Ｄｕ  Ｐｏｎｔ社）のナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ、登録商標）、旭化成（株）のアシプレックス（Ａｃｉｐｌｅｘ、登録商標）、旭硝子（株）のフレミオン（Ｆｌｅｍｉｏｎ、登録商標）等のパーフルオロスルホン酸系固体高分子電解質を使用することができる。
【００４３】
触媒層１２，１５は、例えば、白金（Ｐｔ）等を担持したカーボン、白金（Ｐｔ）等をルテニウム（Ｒｕ）等の他の金属と共に担持したカーボン等の触媒をナフィオン（登録商標）等の固体高分子電解質等の樹脂に分散させて成膜されたものである。
【００４４】
ガス拡散層１３，１６としては、導電性が高く、燃料及び空気等の原料の拡散性が高い材料であれば特に制限はないが、多孔質導電体材料であることが好ましい。導電性の高い材料としては、例えば、金属板、金属フィルム、導電性高分子、カーボン材料等が挙げられ、カーボンクロス、カーボンペーパ、ガラス状カーボン等のカーボン材料が好ましく、カーボンクロス、カーボンペーパ等の多孔質カーボン材料であることがより好ましい。
【００４５】
燃料電池１０の各単セル１９において、例えば、燃料極１４に供給する燃料ガスを水素ガス、空気極１７に供給する酸化ガスを空気として運転した場合、燃料極１４の触媒層１２において、
２Ｈ２  →  ４Ｈ＋＋４ｅ−
で示される反応式（水素酸化反応）を経て、水素ガス（Ｈ２）から水素イオン（Ｈ＋）と電子（ｅ−）とが発生する。電子（ｅ−）は拡散層１３から外部回路を通り、空気極１７の拡散層１６から触媒層１５に到達する。触媒層１５において、供給される空気中の酸素（Ｏ２）と、電解質膜１１を通過した水素イオン（Ｈ＋）と、外部回路を通じて触媒層１５に到達した電子（ｅ−）により、
４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ
で示される反応式（酸素還元反応）を経て、水が生成する。このように燃料極１４及び空気極１７において化学反応が起こり、電荷が発生して電池として機能することになる。そして、一連の反応において排出される成分は水であるので、クリーンな電池が構成されることになる。
【００４６】
＜燃料電池の製造方法＞
上記燃料電池の絶縁セルは、例えば、絶縁セル用樹脂フレームの貫通部分に、断熱層を形成するための断熱フィルム等の断熱部材（断熱材）を配置し、断熱部材を配置した絶縁セル用樹脂フレームを一対の絶縁セル用セパレータの間に挟持する挟持工程と、断熱部材を有する絶縁セル用樹脂フレームを挟持した絶縁セル用セパレータの間に面圧をかけて接合する接合工程と、を含む方法により得られる。
【００４７】
まず、図６のように、絶縁セル用樹脂フレーム３４の貫通部分５４に、断熱層３５を形成するための断熱フィルム等の断熱部材を配置し、所定の部位に接着剤等を塗布した後、断熱部材を配置した絶縁セル用樹脂フレーム３４を一対の絶縁セル用セパレータ３３ａ，３３ｂの間に挟持する（挟持工程）。
【００４８】
次に、断熱部材を有する絶縁セル用樹脂フレーム３４を挟持した絶縁セル用セパレータ３３ａ，３３ｂの間に面圧をかけて接合する（接合工程）。
【００４９】
ここで、挟持工程及び接合工程において、絶縁セル用樹脂フレーム３４と絶縁セル用セパレータ３３ａ，３３ｂとを組み立てる際、貫通部分５４に空気等の気体が溜ることがある。組立て後、溜った空気等の気体がセル外部へ逃げようとするため、シール部材である接着層やガスケット等を傷付け、ガス漏れ、水漏れ等の原因となることがあるが、本実施形態に係る断熱セル用樹脂フレーム３４には、断熱層３５と断熱セル３２の外部とを連通する連通部３９ａ，３９ｂが設けられているため、空気等の気体がセル外部へ逃げることができ、シール不良を防止することができる。
【００５０】
これらの方法により、優れた断熱性能及びシール性能を有する燃料電池を製造することができる。なお、これらは上記燃料電池用絶縁セルの製造方法の一例を示したものであり、これらの方法に限定されるわけではない。
【００５１】
以降、公知の方法に従い、上記燃料電池用絶縁セル及び単セルを用いて、単セルを所定数積層し、絶縁セルを配置して燃料電池とすることができる。
【００５２】
本実施形態に係る燃料電池は、例えば、携帯電話、携帯用パソコン等のモバイル機器用小型電源、自動車用電源、家庭用電源等として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の一例を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る燃料電池におけるＭＥＡ（膜電極接合体）の一例を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る燃料電池における単セルの一例の概略上面図を示す。
【図４】本発明の実施形態に係る燃料電池における単セルの一例を分解した概略斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る燃料電池における図３の単セルのＡ−Ａ線の概略断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る燃料電池における断熱セルの一例を分解した概略斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池における図６の断熱セルのＢ−Ｂ線の概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る燃料電池における断熱セル用樹脂フレームの一例の概略上面図を示す。
【図９】本発明の実施形態に係る燃料電池における図８の断熱セル用樹脂フレームのＣ−Ｃ線の概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る燃料電池における断熱セル用樹脂フレームの他の例の概略上面図を示す。
【図１１】本発明の実施形態に係る燃料電池における断熱セル用樹脂フレームの他の例の概略上面図を示す。
【図１２】本発明の実施形態に係る燃料電池における断熱セルの他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  燃料電池、１１  電解質膜、１２，１５  触媒層、１３，１６  拡散層、１４  燃料極（アノード）、１７  空気極（カソード）、１８  単セル用メタルセパレータ、１９  単セル、２０  ターミナル、２１  インシュレータ、２２  エンドプレート、２３  燃料電池スタック、２４  締結部材、２５  ボルト・ナット、２６  冷媒流路（冷却水流路）、２７，７２  燃料ガス流路、２８，７０  酸化ガス流路、２９  冷媒マニホールド、３０  燃料ガスマニホールド、３１  酸化ガスマニホールド、３２  断熱セル、３３ａ，３３ｂ，６８  断熱セル用セパレータ、３４  断熱セル用樹脂フレーム、３５  断熱層、３６  単セル用樹脂フレーム、３７  断熱部材（断熱材）、３８  セル積層体、３９ａ，３９ｂ，３９ｃ，３９ｄ  連通孔、４０  ＭＥＡ、４２ａ，４２ｂ  貴金属コート、４４  耐食コート、４６，４９，６０，６２，６４  接着層、４７  メタルセパレータ基材、５１  発電領域、５２  非発電領域、５４  貫通部分、５６  梁状部材、５８ａ，５８ｂ  凸部、６６  断熱プレート。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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