(57)【要約】【課題】冷却媒体が裏面バッファ部に導入されることを確実に阻止し、効率的且つ経済的な発電を行うことを可能にする。【解決手段】一方の発電セル１２を構成する第１金属セパレータ１８と、他方の発電セル１２を構成する第２金属セパレータ２０とが、直接積層されて冷却媒体流路５４が形成される。第１金属セパレータ１８には、燃料ガス流路３４と入口バッファ部３６ａとの間に、冷却媒体流路５４側に突出してプレスライン３８ａが成形される。第２金属セパレータ２０には、酸化剤ガス流路４４と入口バッファ部４６ａとの間に、冷却媒体流路５４側に突出してプレスライン４８ａが成形される。プレスライン３８ａ、４８ａは、互いに接触することにより、裏面バッファ部５６ａに冷却媒体が通流することを規制する。【選択図】図２
2008293790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、波板形状の金属セパレータとを積層し、反応ガスを電極面に沿って重力方向又は水平方向に供給する反応ガス流路が形成されるとともに、冷却媒体を前記反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する方向に流動させる冷却媒体流路が形成される燃料電池であって、
前記金属セパレータは、積層方向に前記反応ガスを流す反応ガス連通孔と、
前記反応ガス連通孔と前記反応ガス流路とを連通するバッファ部と、
前記積層方向に冷却媒体を流す冷却媒体連通孔と、
を備えるとともに、
少なくとも一方の前記金属セパレータは、前記反応ガス流路と前記バッファ部との間で前記冷却媒体流路側に突出成形されることにより、前記バッファ部の裏面側を構成する裏面バッファ部に前記冷却媒体が通流することを規制する凸部を設け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、一方の燃料電池を構成する第１のセパレータ及び他方の燃料電池を構成する第２のセパレータには、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとの間に形成される前記冷却媒体流路側に突出して第１の凸部と第２の凸部とが成形されるとともに、
前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、互いに接触して前記裏面バッファ部への前記冷却媒体の通流を規制す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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、波板形状の金属セパレータとを積層し、反応ガスを電極面に沿って重力方向又は水平方向に供給する反応ガス流路が形成されるとともに、冷却媒体を前記反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する方向に流動させる冷却媒体流路が形成される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、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、セパレータの面内に、アノード側電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）と、カソード側電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（以下、反応ガス流路ともいう）とが設けられている。さらに、各発電セル毎又は複数の発電セル毎に、冷却媒体を流すための冷却媒体流路がセパレータの面方向に沿って設けられている。
【０００４】
燃料電池は、セパレータの積層方向に貫通する反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が前記燃料電池の内部に設けられる、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。その際、一般的に、反応ガス連通孔と反応ガス流路との間には、前記反応ガス流路に反応ガスを分散させて均一に供給するために、バッファ部が設けられている。
【０００５】
例えば、特許文献１では、図８に示すように、シートメタルエレメント１の長手方向一端縁部には、酸化剤ガス入口マニホールド２ａ、冷媒入口マニホールド３ａ及び燃料ガス入口マニホールド４ａが貫通形成されている。シートメタルエレメント１の長手方向他端縁部には、酸化剤ガス出口マニホールド２ｂ、冷媒出口マニホールド３ｂ及び燃料ガス出口マニホールド４ｂが貫通形成されている。
【０００６】
このシートメタルエレメント１の冷却面側には、直線状の波形流路５が形成されるとともに、前記波形流路５の両端には、それぞれディンプル又はレールからなる入口バッファ部６ａ及び出口バッファ部６ｂが設けられている。入口バッファ部６ａ及び出口バッファ部６ｂは、図示していないが、燃料ガス及び酸化剤ガスを流すそれぞれの流路の両端に設けられている入口バッファ部及び出口バッファ部に対応して設けられている。冷却媒体の流れ方向が、燃料ガス及び酸化剤ガスの流れ方向と同一に設定されているからである。
【０００７】
【特許文献１】特表２００２−５３０８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の特許文献１では、シートメタルエレメント１の冷却面側には、入口バッファ部６ａ及び出口バッファ部６ｂが設けられており、冷媒入口マニホールド３ａから供給された冷却媒体は、前記入口バッファ部６ａから波形流路５及び前記出口バッファ部６ｂを介して冷媒出口マニホールド３ｂに排出されている。
【０００９】
しかしながら、冷却が必要な発電部以外の未発電部である入口バッファ部６ａ及び出口バッファ部６ｂにも冷却媒体が流入している。このため、発電部の冷却に必要な冷却媒体流量以上の冷却媒体を流さなければならない。これによって、冷却媒体用ポンプの電力損失が増大し、システム効率が低下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、特に冷却媒体の流れ方向が反応ガスの流れ方向と交差する構成において、前記冷却媒体が反応ガス用バッファ部の裏面形状部（以下、裏面バッファ部という）に導入されることを確実に阻止し、効率的且つ経済的な発電を行う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】
【００１１】
本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、波板形状の金属セパレータとを積層し、反応ガスを電極面に沿って重力方向又は水平方向に供給する反応ガス流路が形成されるとともに、冷却媒体を前記反応ガス流路の反応ガス流れ方向に交差する方向に流動させる冷却媒体流路が形成される燃料電池に関するものである。
【００１２】
金属セパレータは、積層方向に反応ガスを流す反応ガス連通孔と、前記反応ガス連通孔と反応ガス流路とを連通するバッファ部と、積層方向に冷却媒体を流す冷却媒体連通孔とを備えている。そして、少なくとも一方の金属セパレータは、反応ガス流路とバッファ部との間で冷却媒体流路側に突出成形されることにより、前記バッファ部の裏面側を構成する裏面バッファ部に冷却媒体が通流することを規制する凸部を設けている。
【００１３】
また、一方の燃料電池を構成する第１のセパレータ及び他方の燃料電池を構成する第２のセパレータには、前記第１のセパレータと前記第２のセパレータとの間に形成される冷却媒体流路側に突出して第１の凸部と第２の凸部とが成形されるとともに、前記第１の凸部と前記第２の凸部とは、互いに接触して裏面バッファ部への冷却媒体の通流を規制することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、冷却媒体連通孔と裏面バッファ部との間で、凸部を介して冷却媒体の通流が規制されるため、前記冷却媒体は、冷却媒体流路に沿って確実且つ良好に流れることができる。これにより、冷却媒体流量を良好に削減することが可能になり、冷却媒体用ポンプの電力損失が削減されてシステム効率の向上が容易に図られる。
【００１５】
しかも、冷却媒体流路側の凸部は、反応ガス流路側の凹部を構成している。従って、反応ガス流路における反応ガスの均一分配が良好に図られるため、発電性能を有効に向上させることができる。さらに、発電部に対して冷却媒体の流配が均一化されるため、局所的なヒートスポットの発生が阻止され、電解質膜の温度劣化を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池１０を構成する発電セル１２の分解概略斜視図であり、図２は、複数の前記発電セル１２を矢印Ａ方向に積層してスタック化された前記燃料電池１０の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【００１７】
燃料電池１０は、図２に示すように、複数の発電セル１２を矢印Ａ方向に積層するとともに、積層方向両端にエンドプレート（図示せず）が配置される。エンドプレートは、図示しないタイロッドを介して固定され、又は、図示しないケーシング内に収容されることにより、積層されている複数の発電セル１２には、矢印Ａ方向に所定の締め付け荷重が付与される。
【００１８】
図１及び図２に示すように、発電セル１２は、電解質膜・電極構造体１６が、アノード側の第１金属セパレータ１８とカソード側の第２金属セパレータ２０とに挟持されている。第１及び第２金属セパレータ１８、２０は、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有している。
【００１９】
なお、第１及び第２金属セパレータ１８、２０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金属板により構成される。
【００２０】
発電セル１２の長辺方向（図１中、矢印Ｃ方向）の上端縁部には、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ための酸化剤ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）２２ａと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）２４ａとが設けられる。
【００２１】
発電セル１２の長辺方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２４ｂと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２２ｂとが設けられる。
【００２２】
発電セル１２の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、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冷却媒体供給連通孔２６ａが設けられるとともに、短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔２６ｂが設けられる。
【００２３】
電解質膜・電極構造体１６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２８と、前記固体高分子電解質膜２８を挟持するアノード側電極３０及びカソード側電極３２とを備える。アノード側電極３０は、カソード側電極３２よりも小さな表面積を有している。
【００２４】
アノード側電極３０及びカソード側電極３２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し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、固体高分子電解質膜２８の両面に形成される。
【００２５】
図３に示すように、第１金属セパレータ１８の電解質膜・電極構造体１６に向かう面１８ａには、燃料ガス供給連通孔２４ａと燃料ガス排出連通孔２４ｂとを連通する燃料ガス流路３４が形成される。この燃料ガス流路３４は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝３４ａを有し、前記波状流路溝３４ａの矢印Ｃ方向上端及び下端に位置して入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂが設けられる。
【００２６】
入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂは、複数のエンボス３７ａ、３７ｂを有するとともに、幅方向中央部が上方及び下方に突出する略三角形状を有する。燃料ガス流路３４と入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂとの間には、後述する冷却媒体流路５４側（面１８ｂ側）に突出してプレスライン（凸部）３８ａ、３８ｂがプレス成形される（図２参照）。
【００２７】
第１金属セパレータ１８の面１８ａには、燃料ガス供給連通孔２４ａと入口バッファ部３６ａとを連通する連通路形成用の複数の受け部４０ａと、燃料ガス排出連通孔２４ｂと出口バッファ部３６ｂとを連通する連通路形成用の複数の受け部４０ｂとが形成される。受け部４０ａ、４０ｂの近傍には、それぞれ複数の供給孔部４２ａ及び排出孔部４２ｂが形成される。供給孔部４２ａは、面１８ｂ側で燃料ガス供給連通孔２４ａに連通する一方、排出孔部４２ｂは、同様に前記面１８ｂ側で燃料ガス排出連通孔２４ｂに連通する（図４参照）。
【００２８】
図１に示すように、第２金属セパレータ２０の電解質膜・電極構造体１６に向かう面２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔２２ａと酸化剤ガス排出連通孔２２ｂとを連通する酸化剤ガス流路４４が形成される。この酸化剤ガス流路４４は、矢印Ｃ方向に延在する複数の波状流路溝４４ａを有し、前記波状流路溝４４ａの矢印Ｃ方向上端及び下端に位置して入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂが設けられる。
【００２９】
入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂは、複数のエンボス４７ａ、４７ｂを有するとともに、幅方向中央部が上方及び下方に突出する略三角形状を有する。酸化剤ガス流路４４と入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂとの間には、後述する冷却媒体流路５４側（面２０ｂ側）に突出してプレスライン（凸部）４８ａ、４８ｂがプレス成形される（図２参照）。
【００３０】
面２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔２２ａと入口バッファ部４６ａとを連通する連通路形成用の複数の受け部５０ａと、酸化剤ガス排出連通孔２２ｂと出口バッファ部４６ｂとを連通する連通路形成用の複数の受け部５０ｂとが設けられる。
【００３１】
図１及び図２に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂと、第２金属セパレータ２０の面２０ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔２６ａと冷却媒体排出連通孔２６ｂとに連通する冷却媒体流路５４が形成される。この冷却媒体流路５４は、燃料ガス流路３４の裏面形状と酸化剤ガス流路４４の裏面形状とが重なり合うことによって、矢印Ｂ方向に延在して形成される。
【００３２】
図１及び図４に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂには、冷却媒体流路５４の矢印Ｃ方向上端及び下端には、入口バッファ部３６ａ及び出口バッファ部３６ｂの裏面形状に対応して略三角形状の裏面バッファ部５６ａ、５６ｂが設けられる。裏面バッファ部５６ａ、５６ｂは、複数のエンボス５８ａ、５８ｂを有する。なお、第２金属セパレータ２０の面２０ｂは、上記の第１金属セパレータ１８の面１８ｂと同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
図２に示すように、一方の発電セル１２を構成する第１金属セパレータ１８と、他方の発電セル１２を構成する第２金属セパレータ２０とは、直接積層されて冷却媒体流路５４を形成する。各プレスライン３８ａ、３８ｂと各プレスライン４８ａ、４８ｂとは、互いに接触することにより、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂに冷却媒体が通流することを規制する。
【００３４】
第１金属セパレータ１８の面１８ａ、１８ｂには、この第１金属セパレータ１８の外周端縁部を周回して第１シール部材６２が一体成形される。第２金属セパレータ２０の面２０ａ、２０ｂには、この第２金属セパレータ２０の外周端縁部を周回して平面シールである第２シール部材６４が一体成形される。第１及び第２シール部材６２、６４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が用いられる。
【００３５】
図３に示すように、第１シール部材６２は、面１８ａ側に燃料ガス流路３４を囲繞して設けられる内側シール部６２ａと、この内側シール部６２ａの外方に設けられる外側シール部６２ｂとを有する。内側シール部６２ａは、燃料ガス流路３４、入口バッファ部３６ａ、出口バッファ部３６ｂ、供給孔部４２ａ及び排出孔部４２ｂを周回する凸状シールを構成する。
【００３６】
図４に示すように、第１シール部材６２は、面１８ｂ側に冷却媒体流路５４を囲繞して設けられる内側シール部６２ｃと、この内側シール部６２ｃの外方に設けられる外側シール部６２ｄとを有する。内側シール部６２ａと内側シール部６２ｃ、及び外側シール部６２ｂと外側シール部６２ｄは、それぞれ積層方向に対して互いに略対応する位置に設けられる。
【００３７】
内側シール部６２ｃは、冷却媒体流路５４、冷却媒体供給連通孔２６ａ及び冷却媒体排出連通孔２６ｂを囲繞するとともに、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂを覆っている（図４参照）。冷却媒体供給連通孔２６ａ及び冷却媒体排出連通孔２６ｂと、冷却媒体流路５４とは、それぞれ複数本の連結流路６６ａ、６６ｂを介して連通する。
【００３８】
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。
【００３９】
先ず、図１に示すように、燃料電池１０では、酸化剤ガス供給連通孔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、燃料ガス供給連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔２６ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。このため、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数の発電セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が、それぞれ矢印Ａ方向に供給される。
【００４０】
酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔２２ａから第２金属セパレータ２０の酸化剤ガス流路４４に導入され、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極３２に沿って重力方向に移動する。
【００４１】
その際、第２金属セパレータ２０の面２０ａでは、酸化剤ガス供給連通孔２２ａを流れる酸化剤ガスは、複数の受け部５０ａ間を通って入口バッファ部４６ａに供給される。この入口バッファ部４６ａに供給された酸化剤ガスは、矢印Ｂ方向に分散されるとともに、酸化剤ガス流路４４を構成する複数の波状流路溝４４ａに沿って鉛直下方向に流動し、電解質膜・電極構造体１６のカソード側電極３２に供給される。
【００４２】
一方、燃料ガスは、図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１８の面１８ｂにおいて、燃料ガス供給連通孔２４ａから複数の供給孔部４２ａを通って面１８ａ側に供給される。この燃料ガスは、受け部４０ａ間を通って入口バッファ部３６ａに導入される。入口バッファ部３６ａで矢印Ｂ方向に分散された燃料ガスは、燃料ガス流路３４を構成する複数の波状流路溝３４ａに沿って鉛直下方向に移動し、電解質膜・電極構造体１６のアノード側電極３０に供給される。
【００４３】
従って、各電解質膜・電極構造体１６では、カソード側電極３２に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３０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、発電が行われる（図２参照）。
【００４４】
次いで、カソード側電極３２に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４４の下部に連通する出口バッファ部４６ｂに送られる。さらに、酸化剤ガスは、出口バッファ部４６ｂから複数の受け部５０ｂ間に沿って酸化剤ガス排出連通孔２２ｂに排出される。
【００４５】
同様に、アノード側電極３０に供給されて消費された燃料ガスは、図１及び図３に示すように、燃料ガス流路３４の下部に連通する出口バッファ部３６ｂに送られた後、複数の受け部４０ｂ間を流れる。燃料ガスは、複数の排出孔部４２ｂを通って面１８ｂ側に移動し、燃料ガス排出連通孔２４ｂに排出される。
【００４６】
また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔２６ａから第１及び第２金属セパレータ１８、２０間の冷却媒体流路５４に導入された後、矢印Ｂ方向（水平方向）に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体１６を冷却した後、冷却媒体排出連通孔２６ｂから排出される。
【００４７】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、一方の発電セル１２を構成する第１金属セパレータ１８と、他方の発電セル１２を構成する第２金属セパレータ２０とが、直接積層されて冷却媒体流路５４が形成されている。その際、各プレスライン３８ａ、３８ｂと各プレスライン４８ａ、４８ｂとは、互いに接触することにより、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂに冷却媒体が通流することを規制している。
【００４８】
このため、図４に示すように、冷却媒体供給連通孔２６ａから複数の連結流路６６ａを通って冷却媒体流路５４に供給され冷却媒体は、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂに導入されることを確実に阻止することができる。
【００４９】
これにより、冷却媒体は、冷却媒体流路５４に沿って確実且つ良好に流れることができ、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂに不要に流通することがなく、冷却媒体流量を良好に削減することが可能になる。従って、図示しない冷却媒体用ポンプの電力損失を有効に削減させることができ、燃料電池１０全体のシステム効率の向上が容易に図られるという効果が得られる。
【００５０】
しかも、プレスライン３８ａ、４８ａは、冷却媒体流路５４側の凸部を構成する一方、燃料ガス流路３４及び酸化剤ガス流路４４側の凹部を構成している。従って、燃料ガス流路３４及び酸化剤ガス流路４４における燃料ガス及び酸化剤ガスの均一な分配を確実に図ることが可能になり、発電性能を良好に向上させることができる。
【００５１】
さらに、電解質膜・電極構造体１６の発電部に対して冷却媒体の流配が均一化される。このため、局所的なヒートスポットの発生が有効に阻止され、特に、固体高分子電解質膜２８の温度劣化を抑制することが可能になるという利点がある。
【００５２】
また、第１の実施形態では、燃料ガス流路３４及び酸化剤ガス流路４４のガス流れ方向が、重力方向（矢印Ｃ方向）に設定される一方、冷却媒体流路５４の冷媒流れ方向が、水平方向（矢印Ｂ方向）に設定されているが、これとは逆に、前記ガス流れ方向を水平方向に且つ前記冷媒流れ方向を重力方向に設定することも可能である。
【００５３】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池８０の要部断面説明図である。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。また、以下に説明する第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００５４】
燃料電池８０は、複数の発電セル８２を矢印Ａ方向に積層して構成するとともに、前記発電セル８２は、電解質膜・電極構造体１６を第１金属セパレータ８４及び第２金属セパレータ８６で挟持する。
【００５５】
第１金属セパレータ８４は、燃料ガス流路３４と入口バッファ部３６ａとの間に、冷却媒体流路５４側に突出してプレスライン（凸部）８８がプレス成形される。このプレスライン８８は、上述したプレスライン３８ａの略２倍の高さを有する。第２金属セパレータ８６は、プレスライン４８ａを設けることがなく、平坦面に設定させる。
【００５６】
このように構成される第２の実施形態では、一方の発電セル８２を構成する第１金属セパレータ８４と、他方の発電セル８２を構成する第２金属セパレータ８６とが、直接積層される。これにより、第１金属セパレータ８４のプレスライン８８と、第２金属セパレータ８６の平坦面とが接触し、裏面バッファ部５６ａに冷却媒体が通流することが規制される。従って、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５７】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池９０の要部断面説明図である。
【００５８】
燃料電池９０は、所謂、間引き冷却構造を採用しており、第１金属セパレータ１８、第１電解質膜・電極構造体１６ａ、中間金属セパレータ９２、第２電解質膜・電極構造体１６ｂ及び第２金属セパレータ２０を有し、これらが矢印Ａ方向に積層される。
【００５９】
中間金属セパレータ９２は、第１電解質膜・電極構造体１６ａに向かう面に、燃料ガス流路３４が形成されるとともに、第２電解質膜・電極構造体１６ｂに対向する面に、酸化剤ガス流路４４が形成される。
【００６０】
このように構成される第３の実施形態では、第１金属セパレータ１８と第２金属セパレータ２０とが、直接積層されて冷却媒体流路５４が形成される際、プレスライン３８ａ、４８ａは、互いに接触して裏面バッファ部５６ａに冷却媒体が通流することを規制している。これにより、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６１】
図７は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータ１００の正面説明図である。
【００６２】
第１金属セパレータ１００に設けられる裏面バッファ部５６ａ、５６ｂは、プレスライン３８ａ、３８ｂの近傍に多数のエンボス５８ａ、５８ｂが設けられる。特に裏面バッファ部５６ａ、５６ｂの中央部には、エンボス５８ａ、５８ｂが緻密に配置される。なお、図示しないが、第２金属セパレータにおいても、同様に構成される。
【００６３】
このように構成される第４の実施形態では、プレスライン３８ａ、３８ｂの近傍に、さらに好適には、面圧の抜けが発生し易い裏面バッファ部５６ａ、５６ｂの中央部に集中して、エンボス５８ａ、５８ｂが緻密に配置されている。このため、裏面バッファ部５６ａ、５６ｂに冷却媒体が通流することを規制することができるとともに、燃料電池全体に締め付け荷重を確実且つ良好に付与することが可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【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セルの分解概略斜視図である。
【図２】前記燃料電池の図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成する第１金属セパレータの一方の面の正面図である。
【図４】前記第１金属セパレータの他方の面の正面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。
【図７】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池を構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図８】特許文献１に開示されているシートメタルエレメントの正面説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０、８０、９０…燃料電池          １２、８２…発電セル
１６…電解質膜・電極構造体
１８、２０、８４、８６、１００…金属セパレータ
２２ａ…酸化剤ガス供給連通孔        ２２ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
２４ａ…燃料ガス供給連通孔          ２４ｂ…燃料ガス排出連通孔
２６ａ…冷却媒体供給連通孔          ２６ｂ…冷却媒体排出連通孔
２８…固体高分子電解質膜            ３０…アノード側電極
３２…カソード側電極                ３４…燃料ガス流路
３４ａ、４４ａ…波状流路溝          ３６ａ、４６ａ…入口バッファ部
３６ｂ、４６ｂ…出口バッファ部
３８ａ、３８ｂ、４８ａ、４８ｂ、８８…プレスライン
４２ａ…供給孔部                    ４２ｂ…排出孔部
４４…酸化剤ガス流路                ５４…冷却媒体流路
５６ａ、５６ｂ…裏面バッファ部      ６２、６４…シール部材
９２…中間金属セパレータ
【図１】
2008293790.tif 000003
【図２】
2008293790.tif 000004
【図３】
2008293790.tif 000005
【図４】
2008293790.tif 000006
【図５】
2008293790.tif 000007
【図６】
2008293790.tif 000008
【図７】
2008293790.tif 000009
【図８】
2008293790.tif 000010