(57)【要約】【課題】反応ガスを反応面に均一に供給し、反応面を有効利用する。【解決手段】電解質膜１の両面に多孔質拡散層電極３，５をそれぞれ配置して膜電極接合体７を構成し、この膜電極接合体７の一方の面にアノード側セパレータ９を、他方の面にカソード側セパレータ１１をそれぞれ配置する。各セパレータ９，１１の膜電極接合体７に対向する面にリブ２１，２３を設けてガス流路１７，１９をそれぞれ形成し、各セパレータ９，１１の少なくとも一方のリブ２１に、多孔質拡散層電極３を押圧して潰す突起２５を設ける。【選択図】      図１
2004235063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両面に多孔質拡散層電極をそれぞれ配置して膜電極接合体を構成し、この膜電極接合体の一方の面にアノード側セパレータを、他方の面にカソード側セパレータをそれぞれ配置して、これら各セパレータによって前記膜電極接合体を挟持してなる燃料電池において、前記各セパレータの前記膜電極接合体に対向する面にリブを設けてこのリブ相互間にガス流路を形成し、前記各セパレータの少なくとも一方のリブに、前記多孔質拡散層電極を押圧する突起を設けた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、前記突起を、前記リブに沿ってその全長にわたり形成した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、前記リブの少なくとも一つに、前記突起を複数並列して設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料電池において、前記リブの少なくとも一つに、前記突起を複数設け、この複数の突起は、高さまたは幅の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起は、前記リブの長手方向に沿って高さまたは幅の少なくとも一方が連続的に変化することを特徴とする燃料電池。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起を、アノード側セパレータとカソード側セパレータの互いに対向するリブ双方に設け、この各リブのそれぞれの突起を、互いに対向する位置に設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起を、アノード側セパレータとカソード側セパレータの互いに対向するリブ双方に設け、この各リブのそれぞれの突起を、互いに対向する位置に対してずれた位置に設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起を、アノード側セパレータとカソード側セパレータの互いに対向するリブ双方に設け、この各リブのそれぞれの突起の数を、互いに異ならせたことを特徴とする燃料電池。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起先端の前記多孔質拡散層電極を押圧する部分を、平面または曲面または線状としたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起を、セパレータと別部材で構成したことを特徴とする燃料電池。
【請求項１１】
請求項１ないし７のいずれかに記載の燃料電池において、前記突起の幅を、リブの幅と同じとしたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の燃料電池において、前記ガス流路を複数並行して設けてこれらが蛇行するガス流路束を設け、このガス流路束の最も外側に位置する前記リブに前記突起を設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の燃料電池において、前記ガス流路を複数並行して設けてこれらが蛇行するガス流路束を設け、このガス流路束におけるガス流れの方向が変わる位置の前記リブに前記突起を設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１４】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の燃料電池において、前記ガス流路は、主流路と、この主流路の長さ方向に沿って複数分岐する分岐流路とで構成した櫛形流路を備え、この櫛形流路を、前記分岐流路が前記主流路の長さ方向に沿って互い違いとなるよう一対設け、前記分岐流路の先端前方に位置する前記リブに前記突起を設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１５】
請求項１ないし１１のいずれかに記載の燃料電池において、前記ガス流路は、主流路と、この主流路の長さ方向に沿って複数分岐する分岐流路とで構成した櫛形流路を備え、この櫛形流路を、前記分岐流路が前記主流路の長さ方向に沿って互い違いとなるよう一対設け、前記一方の櫛形流路における主流路の一方側からガスを供給するとともに、前記他方の櫛形流路における主流路の他方側からガスを排出する構成とし、前記ガス排出側の櫛形流路における分岐流路のガス流れの下流側に位置する前記リブに、前記突起を設けたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１６】
請求項１２または１５記載の燃料電池において、前記突起の幅を、ガス流れの下流側ほど広くしたことを特徴とする燃料電池。
【請求項１７】
請求項１２または１５記載の燃料電池において、前記突起の高さを、ガス流れの下流側ほど高くしたことを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解質膜の両面に多孔質拡散層電極をそれぞれ配置して膜電極接合体を構成し、この膜電極接合体の一方の面にアノード側セパレータを、他方の面にカソード側セパレータをそれぞれ配置して、これら各セパレータによって膜電極接合体を挟持してなる燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池としては、例えば特許文献１〜５に記載されたものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２００１−３１９６６７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−５０３３２号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００２−４２８３８号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開２００２−９３４３４号公報
【０００７】
【特許文献５】
特開２００１−１５５７４５号公報
このうち特許文献１に記載の発明では、多孔質拡散層電極とその周囲に配置したガスケットとの隙間を小さくすることによりシール性を改善している。
【０００８】
その他の特許文献に係わる発明の目的は、固体高分子電解質膜と多孔質拡散層電極をセパレータに対して効率よく配置し、さらにはこれらの外周を囲むガスケットを、固体高分子電解質膜および多孔質拡散層電極の配置性と、ガスシール性とがそれぞれ向上する形状となるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料電池における上記したセパレータの多孔質拡散層電極に対向する面に形成してあるガス流路は、サーペンタイン（蛇行）流路など、連続した流路内で屈曲部部分が多く存在する。このような屈曲部分では、多孔質拡散層電極を通過するガス量が多く、反応面内にて反応ガスが短絡し、反応面を充分に利用できていない。
【００１０】
また、主流路に対しそのガス流れ方向に沿って複数の分岐流路を分岐して形成したインターデジテイテッド（櫛形）流路でも、一部の多孔質拡散層電極を通過するガス量が多すぎて、反応面を充分に利用できていない。
【００１１】
そこで、この発明は、反応ガスを反応面に均一に供給し、反応面を有効利用することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、電解質膜の両面に多孔質拡散層電極をそれぞれ配置して膜電極接合体を構成し、この膜電極接合体の一方の面にアノード側セパレータを、他方の面にカソード側セパレータをそれぞれ配置して、これら各セパレータによって前記膜電極接合体を挟持してなる燃料電池において、前記各セパレータの前記膜電極接合体に対向する面にリブを設けてこのリブ相互間にガス流路を形成し、前記各セパレータの少なくとも一方のリブに、前記多孔質拡散層電極を押圧する突起を設けた構成としてある。
【００１３】
【発明の効果】
この発明によれば、セパレータに形成するガス流路のためのリブに突起を設けたため、膜電極接合体をセパレータで挟持する際に、リブの突起が多孔質拡散層電極を押圧して潰すことになり、この潰された部分の多孔質拡散層電極をガスが透過しにくくなる。したがって、上記した突起を反応ガスが短絡しやすい部位に設けることで、多孔質拡散層電極全体としてガス透過量を均一化でき、反応ガスを反応面に均一に供給することができて未反応ガス量が減少し、反応面を有効利用することができ、性能向上と燃費向上が期待できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
図１は、この発明の第１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の概略構造を示す断面図である。この燃料電池は、固体高分子電解質膜１の両面に、多孔質拡散層電極３，５をそれぞれ配置して膜電極接合体７を構成する。さらにこの膜電極接合体７の一方の面にアノード側セパレータ９を、同他方の面にカソード側セパレータ１１をそれぞれ配置して、これら各セパレータ９，１１によって前記膜電極接合体７を挟持する。
【００１６】
そして、多孔質拡散層電極３，５の外周側で、各セパレータ９，１１と固体高分子電解質膜１との間には、環状のガスケット１３，１５を介装し、これにより水素を含有する燃料ガスや酸素を含有する酸化剤ガス、すなわち反応ガスをシールする。
【００１７】
固体高分子電解質膜１は、フッ素系樹脂などの固体高分子材料によりプロトン伝導性の膜として形成する。この膜の両面に配置する二つの多孔質拡散層電極３，５は、白金または、白金とその他の金属からなる触媒を含有するカーボンクロス、あるいはカーボンペーパーからなり、触媒の存在する面が固体高分子電解質膜１と接触するように配置する。
【００１８】
各セパレータ９および１１は、ガス不透過である緻密性カーボン材または金属材で構成し、膜電極接合体７に対向する面に、燃料ガスのアノード側ガス流路１７および酸化性ガスを流すカソード側ガス流路１９をそれぞれ形成してある。この各ガス流路１７，１９を形成することで、ガス流路１７相互間にリブ２１が、ガス流路１９相互間にリブ２３がそれぞれ形成される。
【００１９】
また、図示していないが、各セパレータ９，１１のガス流路１７，１９と反対側の面には、冷却水を流すための冷却水流路を設けている。さらに、酸化剤極側となるカソード側セパレータ１１の冷却水体路には、燃料電池自体から発生する熱の排熱用冷却水路を設けている。
【００２０】
上記した燃料電池は、通常膜電極接合体７および各セパレータ９，１１からなる単位電池を複数積層してスタック構成として使用するが、冷却水流路は、必ずしもそれぞれの単位電池毎に設ける必要はない。ただし、燃料電池スタックの出力が大きくなると、燃料電池から除熱する熱量が大きくなるため、できるだけ多くの冷却水流路を設けることが望ましい。
【００２１】
このようなスタック構成の燃料電池では、燃料ガスおよび酸化剤ガスは、それぞれのガス入口から燃料電池の各単位電池へ分配供給し、ガス出口から排出する。
【００２２】
そして、上記図１に示した第１の実施形態では、図２に示すように、アノード側セパレータ９における複数設けてあるリブ２１のうちの一つの幅方向中央に、その全長にわたり突起２５を設けている。この突起２５の先端の前記多孔質拡散層電極３を押圧する部分は、平面としてある。
【００２３】
このように、アノード側セパレータ９のリブ２１に突起２５を設けることにより、各セパレータ９，１１で膜電極接合体７を挟持する際に、多孔質拡散層電極３への面圧が増加して多孔質拡散層電極３が潰れた状態となり、燃料ガスが拡散しにくくなる。
【００２４】
したがって、上記した突起２５を、燃料ガスがガス流路１７相互間で短絡しやすい部位のリブ２１に設けることで、燃料ガスがガス流路１７に沿って流れやすくなり、燃料ガスを反応面に均一に供給でき、反応面を有効利用することが可能となって性能向上と燃費向上が期待できる。
【００２５】
また、突起２５を設けることで、アノード側セパレータ９と多孔質拡散層電極３との良好な接触により、これら相互間の接触抵抗が低減するとともに、アノード側セパレータ９と多孔質拡散層電極３との面方向のずれを防止することもできる。
【００２６】
図３は、上記した第１の実施形態と突起を設けない従来例における、多孔質拡散層電極内のガス拡散性の一例を示す（なお、このガス拡散性の値は、多孔質拡散層電極の種類や締め付け力、突起の大きさ・形状によって異なる。）。
【００２７】
第１の実施形態での突起２５の高さは０．１ｍｍ、幅は０．５ｍｍとした。これによれば、リブに突起を設置することで、多孔質拡散層電極内のガス拡散性が従来例に比べて悪化し、短絡ガス量を低減できることになる。
【００２８】
図４は、この発明の第２の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。この実施形態は、カソード側セパレータ１１のリブ２３に、前記第１の実施形態に示した突起２５に代えて、この突起２５と同様な突起２７を設けている。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００２９】
この第２の実施形態においても、リブ２３に突起２７を設けることで、各セパレータ９，１１で膜電極接合体７を挟持する際に、多孔質拡散層電極５への面圧が増加して多孔質拡散層電極５が潰れた状態となり、、酸化剤ガスが拡散しにくくなり、酸化剤ガスがガス流路１９を沿って流れやすくなるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
なお、上記した第１，第２の各実施形態では、アノード側セパレータ９とカソード側セパレータ１１のいずれかのリブ２１，２３に突起２５，２７を設けているが、双方に設けてもよい。
【００３１】
上記した第１，第２の各実施形態のように、アノード側セパレータ９とカソード側セパレータ１１のいずれかのリブ２１，２３に突起２５，２７を設けることで、燃料ガスもしくは酸化剤ガスのみを選択的に拡散抑制することが可能となる。
【００３２】
また、この場合、カソード側セパレータ９もしくはアノード側セパレータ１１は、突起を必要としない従来の形状で製造することができ、双方に突起を設ける場合に比べ製造コストを抑えることができる。
【００３３】
図５は、この発明の第３の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、一つのリブ２１に、複数の突起２９を、リブ２１の長手方向に沿って設けている。
【００３４】
この実施形態では、ガス流路１７を流れる反応ガスが、リブ２１を隔てて隣接するガス流路１７に短絡しやすい部位に限定して設置できるので、第１，第２の各実施形態に比べてコスト低下が達成できる。
【００３５】
なお、上記第３の実施形態は、アノード側セパレータ９について説明したが、カソード側セパレータ１１に適用してもよく、また各セパレータ９，１１の双方に適用してもよい。
【００３６】
以下に示す、アノード側セパレータ９についてのみ説明している実施形態については、上記した第３の実施形態と同様に、カソード側セパレータ１１に適用してもよく、また各セパレータ９，１１の双方に適用してもよい。
【００３７】
図６は、この発明の第４の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のセパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１の長手方向に沿って形成した突起２５を、すべてのリブ２１に設けている。
【００３８】
図７は、この発明の第５の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９におけるガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃのパターンを示す平面図である。この実施形態は、ガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃを複数並行して設けてこれら複数のガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃが蛇行するガス流路束３１を設けた、いわゆるサーペインタイン（蛇行）流路とした流路パターンに適用している。そして、ガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃ相互間、ガス流路１７ａの外側およびガス流路１７ｃの外側には、リブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを設けてある。
【００３９】
そして、上記したガス流路束３１の最も外側に位置するリブ２１ａおよびリブ２１ｄに、突起３３を設ける。図７では、この突起３３を設ける位置のリブ２１ａ，２１ｄ全体を、斜線部として示している。
【００４０】
上記した第５の実施形態では、ガス流路束３１の最も外側に位置するリブ２１ａおよびリブ２１ｄに突起３３を設けてあるので、反応ガスの外部へのリークおよび、ガス流路束３１相互が隣接する部分のガス流路束３１相互間の反応ガスの短絡を低減することができる。
【００４１】
また、上記した突起３３の幅または高さを、ガス流れの下流側ほど広くまたは高くすることで、反応ガスの短絡をより確実に低減することができる。
【００４２】
図８は、この発明の第６の実施形態に係わるもので、図７と同様のサーペインタイン流路において、ガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃの曲がり角、すなわち反応ガスの流れ方向が変わる位置のリブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに突起３５を設けている。上記図８においても、突起３５を設ける位置のリブ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ全体を、斜線部として示している。
【００４３】
上記した第６の実施形態では、反応ガスが短絡しやすいガス流路１７ａ，１７ｂ，１７ｃの曲がり角での反応ガスの短絡を低減することができる。
【００４４】
図９は、この発明の第７の実施形態に係わるもので、前記図７，図８の各実施形態を組み合わせた例である。これにより、図７，図８の各実施形態より、短絡ガスを低減することができる。逆に、図７，図８の各実施形態は、第７の実施形態に対し、突起３３，３５の設置個所を少なくして効果的に短絡ガスを低減することができる。
【００４５】
図１０は、この発明の第８の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９におけるガス流路１７ｄ，１７ｅのパターンを示す平面図である。この実施形態は、ガス流路１７ｄ，１７ｅを、図１０中で左右方向に延びる主流路３７，３９と、この主流路３７，３９の長さ方向に沿って複数分岐する分岐流路４１，４３とで構成した櫛形流路を一対備え、この櫛形流路を、分岐流路４１，４３が主流路３７，３９の長さ方向に沿って互い違いとなるよう配置した、いわゆるインターデジテイテッド（櫛形）流路とした流路パターンに適用している。
【００４６】
上記した櫛形流路となるガス流路１７ｄ，１７ｅ相互間には、蛇行するリブ４５を有するともに、アノード側セパレータ９の図中で上下両端部および左右両端部には、直線状のリブ４７，４９およびリブ５１，５３をそれぞれ設ける。この櫛形流路においては、図中で上部のリブ４７と同左側端部のリブ５１との間から、反応ガスがガス流路１７ｄに流入する一方、図中で下部のリブ４９と同右側端部のリブ５３との間からガス流路１７ｅ内の反応ガスが外部に流出する。
【００４７】
そして、各分岐流路４１，４３の先端前方に位置するリブ４５の屈曲部に、突起５５，５７をそれぞれ設ける。また、主流路３７のガス流れの下流側端部および主流路３９の同上流側端部に位置するリブ５３および５１にも、突起５９および６１をそれぞれ設ける。この図９においても、突起５５，５７および突起５９，６１を設ける位置のリブ４５およびリブ５３，５１に、斜線部を施している。
【００４８】
上記した突起５５，５７を設けた位置は、分岐流路４１，４３の先端から主流路３９，３７に向けてそれぞれ反応ガスが短絡しやすく、また突起５９，６１を設けた位置は、主流路３７，３９の先端から反応ガスがそれぞれ外部にリークしやすいので、このような位置に突起を設けることで、短絡ガス量が減少し、ガスリークを防止できる。
【００４９】
図１１は、この発明の第９の実施形態に係わるもので、図１０と同様のインターデジテイテッド流路において、図１０の突起５５，５７，５９，６１に加え、突起５５の図１１中で左側端部と突起５７の同右側端部との間にあるリブ４５に、これら各突起５５，５７相互を連結する突起６３を設けている。すなわち、この突起６３は、ガス排出側の櫛形流路であるガス流路１７ｅにおける分岐流路４３のガス流れ下流側（図１１中で右側）に位置するリブ４５に設けていることになる。
【００５０】
これにより、分岐流路４３からその下流側の分岐流路４１への反応ガスの短絡を防止してこの部位の圧損を稼ぎ、これにより突起を設けていない部分のリブ４５において、反応ガスは、多孔質拡散層電極３内を一定方向に拡散して均一に流れることになる。
【００５１】
図１２は、この発明の第１０の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、前記図２に示した第１の実施形態に対し、リブ２１に設ける突起２５を複数（ここでは２本）としている。各突起２５は、リブ２１の長手方向に沿って互いに平行に設けてある。
【００５２】
この第１０の実施形態では、突起２５を複数設けることで、多孔質拡散層電極３を容易に潰すことができ、多孔質拡散層電極３における短絡ガス透過量を確実かつ安定して低減することができる。
【００５３】
図１３は、この発明の第１１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に、その長手方向に沿って互いに平行な突起２５を複数（ここでは３本）設置し、かつ中央の突起２５ａの高さをその両側の突起２５ｂの高さより高くしている。なお、２本の突起２５ｂの高さを互いに異ならせてもよい。
【００５４】
図１４は、この発明の第１２の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に、その長手方向に沿って複数（ここでは３個）の突起６５ａ，６５ｂ，６５ｃを設置し、かつそれぞれの突起６５ａ，６５ｂ，６５ｃの高さを互いに異ならせている。
【００５５】
なお、上記図１２および図１３では、複数の突起の高さを互いに変化させているが、幅を変化させるようにしてもよく、高さと幅の双方を変化させてもよい。
【００５６】
上記した第１１の実施形態および第１２の実施形態のように、リブ２１に設けた複数の突起２５ａ，２５ｂおよび突起６５ａ，６５ｂ，６５ｃの高さまたは幅の少なくとも一方を異ならせることで、多孔質拡散層電極３内のガス拡散性を選択的に変化させることが可能となり、第１の実施形態に比べ、より効果的な短絡ガス量低減が可能となる。ここで、突起の高さは高いほど、また幅は広いほど短絡ガス量をより効果的に低減できる。また、これらの高さまたは幅の変化は、ガス流速に応じて設定することができる。
【００５７】
図１５は、この発明の第１３の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に設置する突起６７の幅を、リブ２１の長手方向に沿って連続的に変化させる例である。
【００５８】
図１６は、この発明の第１４の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に設置する突起６９の高さを、リブ２１の長手方向に沿って連続的に変化させる例である。
【００５９】
上記した第１３の実施形態および第１４の実施形態のように、リブ２１に設けた突起６７，６９の大きさ（幅または高さの少なくとも一方）を連続的に変化させることにより、多孔質拡散層電極３内におけるガス拡散性を連続的、かつ選択的に変化させることが可能となり、第１の実施形態に比べ、より効果的な短絡ガス量低減が可能となる。
【００６０】
図１７は、この発明の第１５の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。この実施形態は、前記図１に示した第１の実施形態でのアノード側セパレータ９における突起２５を設けたリブ２１に対向するカソード側セパレータ９のリブ２３に、突起２５と同形状の突起７１を設けている。
【００６１】
上記した第１５の実施形態によれば、アノード側セパレータ９の突起２５と、カソード側セパレータ９の突起７１とを、互いに対向する位置に設けており、これにより多孔質拡散層３，５双方における短絡ガス量を低減することができる。
【００６２】
図１８は、この発明の第１６の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。この実施形態は、上記図１７の第１５の実施形態に対し、アノード側セパレータ９の突起２５とカソード側セパレータ１１の突起７１とを、膜電極接合体７の表面に沿って互いに離れる方向にずらしている。すなわち、この実施形態は、各セパレータ９，１１のぞれぞれの突起２５，７１を、互いに対向する位置に対してずれた位置に設定してある。
【００６３】
上記した第１６の実施形態によれば、第１５の実施形態と同様に、多孔質拡散層３，５双方における短絡ガス量を低減することができる。
【００６４】
図１９は、この発明の第１７の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。この実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、アノード側セパレータ９のリブ２１に対向するカソード側セパレータ１１のリブ２３に、２本の突起７３を設置する例である。２本の突起７３は、突起２５と同様にリブ２３の長手方向に沿って形成してあり、かつ突起２５の両側方に位置するよう設けてある。
【００６５】
上記した第１７の実施形態によれば、多孔質拡散層電極３，５をより確実に潰すことができ、短絡ガス量をより確実に低減することができる。
【００６６】
図２０は、この発明の第１８の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に設ける突起７５を、多孔質拡散層電極３に接触する部分が線状となるように、断面が三角形状としている。
【００６７】
図２１は、この発明の第１９の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ２１に設ける突起７７を、多孔質拡散層電極３に接触する部分が曲面状となるよう、断面が突状の半円弧形状としている。
【００６８】
上記した第１８および第１９の各実施形態においては、モールド成型特性に適した突起の形状を選択することが可能になる。また、断面形状が三角形の突起７５の場合には、多孔質拡散層電極３を少ない荷重で安定して潰すことができ、一方半円弧形状の突起７７の場合には、過大な荷重を生じにくくすることも可能である。
【００６９】
図２２は、この発明の第２０の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、突起７９を、アノード側セパレータ９と材質の異なる別部材で作成した例である。
【００７０】
この第２０の実施形態によれば、突起を設けていない従来形状のセパレータを製造した後に、突起７９を設置することが可能となる。また、この場合、突起７９を弾性を有する材料で構成することで、多孔質拡散層電極３を安定して潰すことができる。
【００７１】
図２３は、この発明の第２１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータ９の斜視図である。この実施形態は、リブ８１の高さを他のリブ２１より高くしている。リブ８１の他のリブ２１より突出した部分８１ａを突起として利用する。これにより、第１の実施形態と同様にして短絡ガス量を低減することが可能となる。
【００７２】
以上本発明の実施形態ついていくつか説明したが、本発明はこのような各実施形態に限定されるものではなく、当然本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態におけるアノード側セパレータの斜視図である。
【図３】第１の実施形態と突起を設けない従来例における、多孔質拡散層電極内のガス拡散性の一例を示す説明図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図６】この発明の第４の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のセパレータの斜視図である。
【図７】この発明の第５の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータにおけるガス流路のパターンを示す平面図である。
【図８】この発明の第６の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータにおけるガス流路のパターンを示す平面図である。
【図９】この発明の第７の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータにおけるガス流路のパターンを示す平面図である。
【図１０】この発明の第８の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータにおけるガス流路のパターンを示す平面図である。
【図１１】この発明の第９の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータにおけるガス流路のパターンを示す平面図である。
【図１２】この発明の第１０の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図１３】この発明の第１１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図１４】この発明の第１２の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図１５】この発明の第１３の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図１６】この発明の第１４の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図１７】この発明の第１５の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。
【図１８】この発明の第１６の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。
【図１９】この発明の第１７の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池の断面図である。
【図２０】この発明の第１８の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図２１】この発明の第１９の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図２２】この発明の第２０の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【図２３】この発明の第２１の実施形態に係わる固体高分子電解質形燃料電池のアノード側セパレータの斜視図である。
【符号の説明】
１  電解質膜
３，５  多孔質拡散層電極
７  膜電極接合体
９  アノード側セパレータ
１１  カソード側セパレータ
１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ，１７ｅ，１９  ガス流路
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２３，４５，４７，４９，５１，５３，８１  リブ
２５，２５ａ，２５ｂ，２７，２９，３３，３５，５５，５７，５９，６１，６３，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６７，６９，７１，７３，７５，７７，７９，突起
３１  ガス流路束
３７，３９  主流路
４１，４３  分岐流路
８１ａ  他のリブより突出した部分（突起）
【図１】
2004235063.tif 000003
【図２】
2004235063.tif 000004
【図３】
2004235063.tif 000005
【図４】
2004235063.tif 000006
【図５】
2004235063.tif 000007
【図６】
2004235063.tif 000008
【図７】
2004235063.tif 000009
【図８】
2004235063.tif 000010
【図９】
2004235063.tif 000011
【図１０】
2004235063.tif 000012
【図１１】
2004235063.tif 000013
【図１２】
2004235063.tif 000014
【図１３】
2004235063.tif 000015
【図１４】
2004235063.tif 000016
【図１５】
2004235063.tif 000017
【図１６】
2004235063.tif 000018
【図１７】
2004235063.tif 000019
【図１８】
2004235063.tif 000020
【図１９】
2004235063.tif 000021
【図２０】
2004235063.tif 000022
【図２１】
2004235063.tif 000023
【図２２】
2004235063.tif 000024
【図２３】
2004235063.tif 000025