(57)【要約】【課題】シール性に優れるシール構造を有する燃料電池を提供する。【解決手段】ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部、及び燃料電池構成部材がガスケット接触部の外周部と接触する部材接触部の少なくとも１つにタック力を調整するタック力調整部を備えることにより、シール性に優れるシール構造を有する燃料電池を提供することができる。【選択図】図７
2008277111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール部材としてガスケットを有する燃料電池であって、
前記ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部、及び前記燃料電池構成部材が前記ガスケット接触部の外周部と接触する部材接触部の少なくとも１つにタック力を調整するタック力調整部を備え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、
前記タック力調整部は、凸形状を有す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、
前記タック力調整部は、凹形状を有することを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料電池であって、
前記タック力調整部は、樹脂層であることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池であって、
前記燃料電池構成部材は、セパレータであることを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
燃料電池のシール部材として用いる燃料電池用ガスケットであって、
前記ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部にタック力を調整するタック力調整部を備えることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料電池用ガスケットであって、
前記タック力調整部は、凸形状を有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項８】
請求項６に記載の燃料電池用ガスケットであって、
前記タック力調整部は、凹形状を有することを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【請求項９】
請求項６に記載の燃料電池用ガスケットであって、
前記タック力調整部は、樹脂層であることを特徴とする燃料電池用ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池及び燃料電池用ガスケットに関する。
【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】
燃料電池用のシール材であるゴムガスケットとして、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、シリコーン系ゴム、フッ素系ゴム等が知られている。例えば、燃料電池を氷点下等の低温から始動する際、燃料電池スタックが熱膨張するが、ガスケットはこの熱膨張に追従する必要がある。しかし、ガスケットとセパレータのシールされる面との密着が強い部位と密着が弱い部位とが存在することにより、シール性が低下する現象が発生することがある。ここで、ガスケットがセパレータに粘着する機構としては、ガスケットの低分子構造の物質がセパレータ側と結合することによって起こるものと推定される。
【０００５】
図１６に示すように、従来のガスケット１００において、ガスケット１００のリップ部１０２がシールされる燃料電池構成部材１０４と密着したとき、リップ部１０２のシール面の内周部（図１６のＡ領域、ガスケット（ＧＳＫ）反力が強い領域）では、
（ガスケット反力Ｆｇ）−（タック力Ｆｔ）＞＞０
となり、ガスケット反力Ｆｇによりタックから解放される。一方、リップ部１０２のシール面の外周部（図１６のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）では、
（ガスケット反力Ｆｇ）−（タック力Ｆｔ）＜０
となり、タック力Ｆｔがガスケット反力Ｆｇより強いため、燃料電池構成部材１０４とリップ部１０２とが強く密着する。したがって、このような現象を避け、ガスケットのシール性能を安定化させる必要がある。
【０００６】
例えば特許文献１には、セパレータ間にガスケットを配置した燃料電池用ガスケットにおいて、ガスケットの形状を、締結手段による締付け部の比較的近くで反力が比較的大きい断面形状とするとともに、締付け部の比較的遠くで反力が比較的小さくピーク面圧が比較的大きい断面形状とすることが記載されている。
【０００７】
また例えば、特許文献２には、燃料電池のセパレータ間に圧縮状態で配設されるゴムガスケットにおいて、湾曲傾斜面を有する第１の山部と、第１の山部の頂部に設けられる第２の山部とからなる二山構造の断面形状を有するシール部と、第１の山部の湾曲傾斜面の裾部分に連続して所定の厚みで水平方向に延出し、底面に平面が形成された台座部とを有する燃料電池のセパレータ用ゴムガスケットが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２９１４５号公報
【特許文献２】特開２００５−５０７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１，２に記載のガスケットでは、シール性が不十分である。
【００１０】
本発明は、シール性に優れるシール構造を有する燃料電池、及びシール性に優れる燃料電池用ガスケットである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、シール部材としてガスケットを有する燃料電池であって、前記ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部、及び前記燃料電池構成部材が前記ガスケット接触部の外周部と接触する部材接触部の少なくとも１つにタック力を調整するタック力調整部を備える。
【００１２】
また、前記燃料電池において、前記タック力調整部は、凸形状を有することが好ましい。
【００１３】
また、前記燃料電池において、前記タック力調整部は、凹形状を有することが好ましい。
【００１４】
また、前記燃料電池において、前記タック力調整部は、樹脂層であることが好ましい。
【００１５】
また、前記燃料電池において、前記燃料電池構成部材は、セパレータであることが好ましい。
【００１６】
燃料電池のシール部材として用いる燃料電池用ガスケットであって、前記ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部にタック力を調整するタック力調整部を備える。
【００１７】
また、前記燃料電池用ガスケットにおいて、前記タック力調整部は、凸形状を有することが好ましい。
【００１８】
また、前記燃料電池用ガスケットにおいて、前記タック力調整部は、凹形状を有することが好ましい。
【００１９】
また、前記燃料電池用ガスケットにおいて、前記タック力調整部は、樹脂層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明では、ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部、及び燃料電池構成部材がガスケット接触部の外周部と接触する部材接触部の少なくとも１つにタック力を調整するタック力調整部を備えることにより、シール性に優れるシール構造を有する燃料電池を提供することができる。
【００２１】
また本発明では、ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部にタック力を調整するタック力調整部を備えることによりシール性に優れる燃料電池用ガスケットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
＜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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。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。
【００２６】
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金属製セパレータ（以下、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）樹脂フレーム３６が設けられており、ＭＥＡ４０は２枚の樹脂フレーム３６で挟まれ、その２枚の樹脂フレーム３６が２枚のメタルセパレータ１８で挟まれる。メタルセパレータ１８と樹脂フレーム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。
【００２７】
図５に、図３におけるＡ−Ａ断面概略図を示す。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、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。
【００２８】
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、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、メタルセパレータ１８の構成はこれらに限定されない。
【００２９】
ＭＥＡ４０を挟んだ一対の樹脂フレーム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により樹脂フレーム３６とシールされる。
【００３０】
本実施形態において、燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部であるリップ部を有するガスケットにより、隣接する単セルの間をシールする。図６に、隣接する単セル１９の間をガスケット４８によりシールしたセル積層体の一部の一例の概略断面図を示す。本実施形態では、燃料電池構成部材であるメタルセパレータと接触するガスケットのリップ部の外周部にタック力を調整するタック力調整部として凹形状を有する凹部を備える。図６ではシール部のうち、メタルセパレータ１８と樹脂フレーム３６との間、樹脂フレーム３６間は接着層４６，４９によりそれぞれシールされ、隣接する単セル１９のメタルセパレータ１８間はガスケット４８によりシールされている。図６の例ではガスケット４８のリップ部５０が対向するメタルセパレータ１８と接触する部分（シール面）の外周部に凹部５４を備える。それぞれのガスケット４８は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。ガスケット４８は、発電領域５１（流体流路２６，２７，２８の存在する領域）まわり、および連通路を除いてマニホールド２９，３０，３１まわりに、配置される。シール材としてガスケット４８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。
【００３１】
図７に本実施形態に係るガスケットの断面図を示す。ガスケット４８のリップ部５０がシール面の外周部（図７のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）にディンプル形状の凹部５４を備えることにより、ガスケット４８とメタルセパレータのシール面とのタック性を外周部で上げて、シール性を確保することができる。
【００３２】
図８に示すように、本実施形態のガスケット４８において、ガスケット４８のリップ部５０がシールされるメタルセパレータ１８と密着したとき、リップ部５０のシール面の内周部（図８のＡ領域、ガスケット反力が強い領域）では、
（ガスケット反力Ｆｇ）−（タック力Ｆｔ）＞＞０
となり、ガスケット反力Ｆｇによりタックから解放される。一方、リップ部５０のシール面の外周部（図８のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）では、
｜（ガスケット反力Ｆｇ）−（タック力Ｆｔ）｜＞＞０
となり、外周部のタック力Ｆｔを大きく上げることができる。したがって、ガスケットのシール性能を安定化させることができる。
【００３３】
凹部５４の形状としては、ディンプル形状、線状等が挙げられるが、特に制限はない。また、凹部５４の深さ、幅、数等は適宜設定すればよい。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、燃料電池構成部材であるメタルセパレータと接触するガスケットのリップ部の外周部にタック力を調整するタック力調整部として凸形状を有する凸部を備える。
【００３５】
図９の例では、ガスケット４８のリップ部５０が対向するメタルセパレータと接触する部分（シール面）の外周部に凸部５６を備える。
【００３６】
図１０に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がメタルセパレータ１８と接触する部分（シール面）の外周部（図１０のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）にディンプル形状の凸部５６を備えることにより、ガスケット４８とメタルセパレータ１８のシール面とのタック性を外周部で低減させ、シール性を確保することができる。
【００３７】
また、図１１に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がメタルセパレータと接触する部分（シール面）の外周部（図１１のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）にガスケットのシールラインに対して斜め線状の凸部５８を備えることにより、ガスケット４８とメタルセパレータのシール面とのタック性を外周部で低減させ、シール性を確保することができる。
【００３８】
また、図１２に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がメタルセパレータと接触する部分（シール面）の外周部（図１２のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）にシールラインに対して直線状の凸部６０を備えることにより、ガスケット４８とメタルセパレータのシール面とのタック性を外周部で低減させ、シール性を確保することができる。
【００３９】
凸部の形状としては、ディンプル形状、線状等が挙げられるが、特に制限はない。また、凸部の深さ、幅、数等は適宜設定すればよい。
【００４０】
また、図１３，１４に示すように、メタルセパレータ１８が図１０のガスケット４８のリップ部５０と接触する部分（シール面）の外周部（図１０のＢ領域に対応する部分、ガスケット反力が弱い領域）に摩擦係数が高い樹脂層６２を備えることにより、ガスケット４８とメタルセパレータ１８のシール面とのタック性を外周部で低減させ、シール性を確保することができる。なお、メタルセパレータ１８のシール面の外周部に代わって、あるいはメタルセパレータ１８のシール面の外周部とともに、ガスケット４８のリップ部５０がメタルセパレータ１８と接触する部分（シール面）の外周部（例えば図１０のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）に樹脂層を備えてもよい。
【００４１】
図１５に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がシールされるメタルセパレータ１８と密着したとき、リップ部５０のシール面の内周部（例えば図１５のＡ領域、ガスケット反力が強い領域）では、
（ガスケット反力Ｆｇ）−（タック力Ｆｔ）＞＞０
となり、ガスケット反力Ｆｇによりタックから解放される。一方、リップ部５０のシール面の外周部（例えば図１５のＢ領域、ガスケット反力が弱い領域）では、外周部のタック力Ｆｔを小さくするとともに、ガスケット４８の内外周方向（例えば図１５の矢印方向）への倒れ込み（潰れ）を抑制し、Ｂ領域をＡ領域に比べてできるだけ狭くすることにより、タック力の影響を小さくすることができる。したがって、ガスケット４８のシール性能を安定化させることができる。
【００４２】
樹脂層６２に用いる樹脂としては、摩擦係数が高く、剥離しやすいものを用いることが好ましい。そのような樹脂としては例えば、ポリアミドイミド系樹脂（ＰＡＩ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系樹脂等が挙げられる。樹脂層６２の厚みは例えば、１０μｍ〜２０μｍの範囲である。また、樹脂層の幅、数等は適宜設定すればよい。樹脂層６２は樹脂を含む樹脂含有溶液をガスケット５８のリップ部５０表面あるいはメタルセパレータ１８のシール面の所定の領域に公知方法で塗布することにより形成することができる。
【００４３】
ガスケット４８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。ＥＰＤＭは耐薬品性に優れるという利点があり、シリコーン系ゴム及びフッ素系ゴムは低温時の追従性能に優れるという利点がある。
【００４４】
このように、図７に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がシール面の外周部に凹部５４を備えても良いし、図９，１１，１２に示すように、ガスケット４８のリップ部５０がシール面の外周部に凸部５６，５８，６０を備えても良いし、図１３，１４に示すように、メタルセパレータ１８がシール面の外周部に樹脂層６２を備えても良いが、シール性等の点から図１１，１２の構成が好ましい。また、ガスケット４８のリップ部５０がシール面の外周部に凸部を備え、かつ、メタルセパレータ１８がシール面の外周部に樹脂層を備えると、さらに、ガスケット４８の追従性がより向上するため好ましい。
【００４５】
なお、タック力を調整するタック力調整部の構成としては、タック力を調整することができれば良く特に制限はない。
【００４６】
以上のように、ガスケットが燃料電池構成部材と接触するガスケット接触部の外周部、及び燃料電池構成部材がガスケット接触部の外周部と接触する部材接触部の少なくとも１つにタック力を調整するタック力調整部を備えることにより、ガスケットの追従性が向上し、シール性を向上させることができる。特に燃料電池を氷点下等の低温から始動する際、燃料電池スタックが熱膨張するが、この熱膨張にもガスケットが追従することができる。
【００４７】
なお、本実施形態において、ガスケットのリップ部側と隣接する燃料電池構成部材としてセパレータを例に説明したが、ガスケットのリップ部側と隣接する燃料電池構成部材であれば特に制限はなく、その他に例えば樹脂フレーム、電解質膜等を挙げることができる。
【００４８】
本実施形態において、メタルセパレータ基材４７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４７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、メタルセパレータ１８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、上記タック力調整部を備えることによる効果が発揮される。
【００４９】
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。
【００５０】
樹脂フレーム３６を構成する材料は、例えば、フッ素系樹脂等である。
【００５１】
接着層４６，４９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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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】
【００５７】
【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セル積層体のシール構造の一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットの一例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットのセパレータへの密着の様子を示す概略断面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットの他の例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットのセパレータへの密着の様子を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットの他の例を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る燃料電池用ガスケットの他の例を示す概略断面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る燃料電池におけるセパレータの一例を示す概略断面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る燃料電池におけるセパレータの一例を示す概略断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係るセパレータの燃料電池用ガスケットへの密着の様子を示す概略断面図である。
【図１６】従来の燃料電池用ガスケットの一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
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  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  燃料ガス流路、２８  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、３６  樹脂フレーム、３８  セル積層体、４０  ＭＥＡ、４２ａ，４２ｂ  貴金属コート、４４  耐食コート、４６，４９  接着層、４７  メタルセパレータ基材、４８，１００  ガスケット、５０，１０２  リップ部、５１  発電領域、５２  非発電領域、５４  凹部、５６，５８，６０  凸部、６２  樹脂層、１０４  燃料電池構成部材。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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