(57)【要約】【課題】反応ガス等の流体が所定の流体流路以外を流れることを有効に阻止し、簡単な構成で、所望の発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池２０は、電解質膜・電極構造体２２が第１および第２金属製セパレータ２４、２６に挟持されて構成される。第１金属製セパレータ２４のカソード側電極４０に対向する面２４ａには、複数の凸部４６間に複数の酸化剤ガス流路溝４８が設けられる。シール溝５０と最外周の酸化剤ガス流路溝４８との間には、凸部４６ａが設けられる。凸部４６ａは、ガス拡散層４２ｂの周端部に接触するとともに、前記凸部４６ａの高さは、他の凸部４６の高さよりも寸法Ｈだけ大きく設定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と、金属製セパレータとが積層されるとともに、前記金属製セパレータは、前記電解質・電極構造体に接触する複数の凸部を設け、前記凸部間に電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池であって、
前記金属製セパレータは、少なくとも前記電極反応面の周囲または前記反応ガス流路の折り返し部位に対応して前記電解質・電極構造体に接触する凸部の接触領域の面圧が、他の凸部の接触領域の面圧よりも高く設定され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、前記金属製セパレータは、少なくとも前記電極反応面の周囲または前記反応ガス流路の折り返し部位に接触する前記凸部の高さが、前記他の凸部の高さよりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池において、前記電解質・電極構造体は、少なくとも前記電極反応面の周囲または前記反応ガス流路の折り返し部位の厚さが、前記他の凸部に接触する部分の厚さよりも大きく設定される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】
本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と、金属製セパレータとが積層されるとともに、前記金属製セパレータは、前記電解質・電極構造体に接触する複数の凸部を設け、前記凸部間に電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質（電解質膜）の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより構成されている。この種の燃料電池は、通常、電解質・電極構造体およびセパレータを所定の数だけ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】
この燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
この場合、電解質・電極構造体とセパレータとのシール性を向上させる必要があり、例えば、図６に示す燃料電池が知られている（特許文献１参照）。この燃料電池では、燃料電池セル１と、この燃料電池セル１を挟持する第１および第２セパレータ２、３とを備えている。燃料電池セル１は、固体高分子電解質膜４と、この固体高分子電解質膜４を挟んで配設されるカソード側電極５およびアノード側電極６を有するとともに、前記カソード側電極５および前記アノード側電極６は、ガス拡散層５ａ、６ａと電極触媒層５ｂ、６ｂとを設けている。
【０００５】
固体高分子電解質膜４は、カソード側電極５およびアノード側電極６の外周からはみ出すはみ出し部を有しており、第１および第２セパレータ２、３には、前記はみ出し部に対応して溝部２ａ、３ａが形成されている。溝部２ａ、３ａに液状シール７が塗布されて、固体高分子電解質膜４のはみ出し部が密着されるとともに、カソード側電極５およびアノード側電極６のガス拡散層５ａ、６ａと電極触媒層５ｂ、６ｂとの端面が密着されている。
【０００６】
一方、所望の発電機能を維持するために、それぞれのセパレータ２、３の面内には、アノード側電極６およびカソード側電極５の発電面全面にわたって、長尺な反応ガス流路が蛇行するように設けられている。
【０００７】
ところが、上記の蛇行する反応ガス流路では、反応ガスを均一に供給するために比較的大きな圧損が発生しており、前記反応ガスが比較的抵抗の少ない部分を流れようとする。従って、反応ガスは、圧力差が生じ易い反応ガス流路間を跨ぐようにショートカットまたはバイパスしてしまい、発電面に前記反応ガスが十分に供給されないおそれがある。
【０００８】
そこで、例えば、特許文献２に開示されている技術が知られている。この特許文献２では、反応ガスを流すために複数組の蛇行流路を設けるとともに、互いに隣り合う蛇行流路が対称構造（ミラーイメージ）となっている。このため、隣接して流れる反応ガスの流体圧が略同一となり、前記反応ガスのショートカットを防止することができる、としている。
【０００９】
具体的には、図７に示すように、セパレータ１１の端部に複数の供給マニホールド１２が形成されており、前記供給マニホールド１２がそれぞれ導入レッグ１３ａ、１３ｂを介して第１蛇行流路１４ａと第２蛇行流路１４ｂの入口側に連通している。図示していないが、供給マニホールド１２には、複数組の第１蛇行流路１４ａと第２蛇行流路１４ｂとが連通するとともに、前記第１蛇行流路１４ａと前記第２蛇行流路１４ｂの出口側が導出レッグ１３ａ、１３ｂを介して排出マニホールドに連通している。
【００１０】
第１蛇行流路１４ａと第２蛇行流路１４ｂとは、対称構造に設定されており、前記第１蛇行流路１４ａは、矢印Ｈ方向に蛇行しながら矢印Ｖ１方向に反応ガスを流す一方、前記第２蛇行流路１４ｂは、矢印Ｈ方向に蛇行しながら矢印Ｖ１方向とは逆の矢印Ｖ２方向に反応ガスを供給している。このため、導入レッグ１３ａ、１３ｂでは、反応ガスが略同一の流体圧で供給され、前記反応ガスのショートカットが防止される。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−３１９６６７号公報（図７）
【特許文献２】
米国特許第６，０９９，９８４号公報（図５）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許文献１では、カソード側電極５およびアノード側電極６の外周を覆って設けられる液状シール７を、ガス拡散層５ａ、６ａと電極触媒層５ｂ、６ｂとの端面に確実に密着させることは、加工公差や組み立て公差等の関係から、実際上、極めて困難である。このため、液状シール７とガス拡散層５ａ、６ａとの間に隙間が発生し易く、この隙間に反応ガスが洩れる場合がある。これにより、酸化剤ガスや燃料ガスが、カソード側電極５やアノード側電極６の電極面を流れずに隙間を通って反応ガス出口に排出されてしまい、効率的な発電性能を維持することができないというおそれがある。
【００１３】
また、図示していないが、電極面を冷却するための冷却媒体が供給される冷却媒体流路においても同様に、一部の冷却媒体がこの電極面に沿って流れずに該電極面の周囲を通過して排出されてしまう場合がある。このため、冷却効率が低下するおそれがある。
【００１４】
一方、上記の特許文献２では、例えば、反応ガスが流路溝１５ａに沿って矢印Ｈ１方向に流れた後、折り返して流路溝１５ｂに沿って矢印Ｈ２方向（矢印Ｈ１方向とは逆方向）に流れている。従って、流路溝１５ａ、１５ｂ間に反応ガスの流体圧力差が生じてしまい、この反応ガスが前記流路溝１５ａ、１５ｂ間を跨ぐようにして、すなわち、アノード側電極およびカソード側電極を構成するガス拡散層を通ってショートカットする場合がある。特に、運転条件によって反応ガス圧力が上昇したり、ガス流量が増加したりした際には、上記の反応ガスのショートカットが顕著なものとなってしまう。
【００１５】
これにより、発電面全面に対して反応ガスを均一に供給することができず、発電性能が低下するという問題が指摘されている。しかも、流路構造全体が複雑化し、セパレータ１１の製造コストが高騰するという問題がある。
【００１６】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、反応ガス等の流体が所定の流体流路以外を流れることを有効に阻止し、簡単な構成で、所望の発電性能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る燃料電池では、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体と、金属製セパレータとが積層されるとともに、前記金属製セパレータは、前記電解質・電極構造体に接触する複数の凸部を設け、前記凸部間に電極反応面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されている。そして、金属製セパレータは、少なくとも電極反応面の周囲または反応ガス流路の折り返し部位に対応して電解質・電極構造体に接触する凸部の接触領域の面圧が、他の凸部の接触領域の面圧よりも高く設定されている。
【００１８】
このため、電極反応面の周囲や反応ガス流路の折り返し部位のように反応ガスが洩れ易い接触領域では、電解質・電極構造体と凸部との面圧が他の接触領域よりも高くなり、前記反応ガスの洩れを有効に阻止することができる。その際、金属製セパレータ自体の弾性力によって凸部が変形可能であり、それぞれの凸部と電解質・電極構造体とを確実に密着させることができる。これにより、凸部の加工精度を高く設定する必要がなく、簡単かつ安価な構成で、反応ガスの洩れを確実に阻止し、電極反応面全面に反応ガスを均一に供給して燃料電池の発電性能を良好に維持することが可能になる。
【００１９】
また、本発明の請求項２に係る燃料電池では、金属製セパレータは、少なくとも電極反応面の周囲または反応ガス流路の折り返し部位に接触する凸部の高さが、他の凸部の高さよりも大きく設定されている。ここで、凸部は金属製セパレータを成形（プレス成形）する際に設けられており、各凸部の高さを容易に設定することができる。従って、簡単かつ安価な構成で、反応ガスの洩れを良好に阻止することが可能になる。
【００２０】
さらに、本発明の請求項３に係る燃料電池では、電解質・電極構造体は、少なくとも電極反応面の周囲または反応ガス流路の折り返し部位の厚さが、他の凸部に接触する部分の厚さよりも大きく設定されている。ここで、電解質・電極構造体は、具体的には電極に積層してガス拡散層が設けられており、このガス拡散層の厚さを部分的に厚く設定することによって容易に対応することができる。このため、簡単かつ安価な構成で、反応ガスの洩れを良好に阻止することが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池２０の要部分解斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池２０の要部断面説明図である。
【００２２】
燃料電池２０は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）２２が、第１および第２金属製セパレータ２４、２６に挟持される。燃料電池２０の矢印Ｂ方向（図１中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印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入口連通孔３０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔３２ｂ、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００２３】
燃料電池２０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔３２ａ、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００２４】
電解質膜・電極構造体２２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３６と、前記固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード側電極３８およびカソード側電極４０とを備える。
【００２５】
アノード側電極３８およびカソード側電極４０は、図２に示すように、カーボンペーパ等のガス拡散層（多孔質カーボン部材）４２ａ、４２ｂ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４２ａ、４２ｂの表面に一様に塗布された電極触媒層４４ａ、４４ｂとを有する。電極触媒層４４ａ、４４ｂは、互いに固体高分子電解質膜３６を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜３６の両面に接合されている。
【００２６】
第１金属製セパレータ２４はプレス成形されており、図２に示すように、この第１金属製セパレータ２４のカソード側電極４０に対向する面２４ａには、複数の凸部４６間に複数の酸化剤ガス流路溝（反応ガス流路）４８が設けられる。この酸化剤ガス流路溝４８は、図１および図３に示すように、例えば、２つの屈曲する流路溝４８ａ、４８ｂを含むサーペンタイン型の流路を構成する。
【００２７】
酸化剤ガス流路溝４８は、図３に示すように、水平方向（矢印Ｂ方向）に蛇行しながら重力方向（矢印Ｃ方向）に向かって設けられる。酸化剤ガス流路溝４８は、酸化剤ガス入口連通孔３０ａと酸化剤ガス出口連通孔３０ｂとに連通するとともに、矢印Ｂ方向に一往復半だけ蛇行する流路構造を採用している。
【００２８】
図１〜図３に示すように、第１金属製セパレータ２４の面２４ａには、カソード側電極４０を覆って、すなわち、酸化剤ガス流路溝４８、酸化剤ガス入口連通孔３０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔３０ｂを覆ってシール溝５０が形成され、このシール溝５０にシール部材５２が配置される。シール溝５０と最外周の酸化剤ガス流路溝４８との間、すなわち、カソード側電極４０の電極反応面の周囲には、凸部４６ａが設けられる。図２に示すように、凸部４６ａは、カソード側電極４０のガス拡散層４２ｂの周端部に接触するとともに、前記凸部４６ａの高さは、他の凸部４６の高さよりも寸法Ｈだけ大きく設定される。
【００２９】
図３に示すように、酸化剤ガス流路溝４８の２つの折り返し部位内側には、凸部４６ｂ、４６ｃが設けられる。この凸部４６ｂ、４６ｃの高さは、凸部４６ａと同様に他の凸部４６の高さよりも大きく設定される。
【００３０】
第２金属製セパレータ２６はプレス成形されており、図２に示すように、この第２金属製セパレータ２６のアノード側電極３８に対向する面２６ａには、複数の凸部５４間に複数の燃料ガス流路溝（反応ガス流路）５６が設けられる。この燃料ガス流路溝５６は、図４に示すように、燃料ガス入口連通孔３４ａと燃料ガス出口連通孔３４ｂとに連通し、２つの屈曲する流路溝５６ａ、５６ｂを含むサーペンタイン型の流路を構成する。この燃料ガス流路溝５６は、水平方向に蛇行しながら重力方向に向かって延在する。
【００３１】
図２および図４に示すように、第２金属製セパレータ２６の面２６ａには、アノード側電極３８を覆って、すなわち、燃料ガス流路溝５６、燃料ガス入口連通孔３４ａおよび燃料ガス出口連通孔３４ｂを覆ってシール溝５８が形成され、このシール溝５８にシール部材６０が配置される。シール溝５８と最外周の燃料ガス流路溝５６との間、すなわち、アノード側電極３８の電極反応面の周囲には、凸部５４ａが設けられる。図２に示すように、凸部５４ａは、アノード側電極３８のガス拡散層４２ａの周端部に接触するとともに、前記凸部５４ａの高さは、他の凸部５４の高さよりも寸法Ｈだけ大きく設定される。
【００３２】
図４に示すように、燃料ガス流路溝５６の折り返し部位内側には、凸部５４ｂ、５４ｃが設けられる。この凸部５４ｂ、５４ｃの高さは、凸部５４ａと同様に他の凸部５４の高さよりも大きく設定される。
【００３３】
図１および図２に示すように、第１金属製セパレータ２４の面２４ｂと第２金属製セパレータ２６の面２６ｂとの間には、複数の凸部６２間に複数の冷却媒体流路溝６４が形成される。この冷却媒体流路溝６４は、冷却媒体入口連通孔３２ａと冷却媒体出口連通孔３２ｂとに連通し、略水平方向に蛇行しながら重力方向に向かって延在する。
【００３４】
図１に示すように、第２金属製セパレータ２６の面２６ｂには、シール溝６６が形成され、このシール溝６６にシール部材６８が配置される。シール溝６６と最外周の冷却媒体流路溝６４との間には、凸部６２ａが設けられる。この凸部６２ａの高さは、他の凸部６２の高さよりも大きく設定される。
【００３５】
このように構成される燃料電池２０の動作について、以下に説明する。
【００３６】
まず、図１に示すように、燃料ガス入口連通孔３４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔３０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔３２ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００３７】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３０ａから第１金属製セパレータ２４の酸化剤ガス流路溝４８に導入され、矢印Ｂ方向に蛇行しながら電解質膜・電極構造体２２を構成するカソード側電極４０に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３４ａから第２金属製セパレータ２６の燃料ガス流路溝５６に導入され、矢印Ｂ方向に蛇行しながら電解質膜・電極構造体２２を構成するアノード側電極３８に沿って移動する。
【００３８】
従って、各電解質膜・電極構造体２２では、カソード側電極４０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極３８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層４４ａ、４４ｂ内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００３９】
次いで、アノード側電極３８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、カソード側電極４０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００４０】
また、冷却媒体入口連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、第１および第２金属製セパレータ２４、２６間の冷却媒体流路溝６４に導入された後、矢印Ｂ方向に蛇行しながら流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２２を冷却した後、冷却媒体出口連通孔３２ｂから排出される。
【００４１】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、電解質膜・電極構造体２２を第１および第２金属製セパレータ２４、２６により挟持するとともに、前記第１金属製セパレータ２４は、複数の凸部４６間に酸化剤ガス流路溝４８を設ける一方、前記第２金属製セパレータ２６は、複数の凸部５４間に複数の燃料ガス流路溝５６を設けている。そして、反応ガス（酸化剤ガスおよび燃料ガス）が洩れ易い電極反応面の周囲、すなわち、アノード側電極３８およびカソード側電極４０の周囲に接触する凸部４６ａ、５４ａを設けるとともに、前記凸部４６ａ、５４ａの高さは、他の凸部４６、５４の高さよりも寸法Ｈだけ大きく設定されている。
【００４２】
このため、アノード側電極３８およびカソード側電極４０の周囲では、凸部４６ａ、５４ａの接触領域の面圧が、他の凸部４６、５４の接触領域の面圧よりも高くなり、酸化剤ガスや燃料ガスの洩れを有効に阻止することが可能になるという効果が得られる。
【００４３】
その際、第１および第２金属製セパレータ２４、２６自体の弾性力により、凸部４６ａ、５４ａが変形し易い。従って、それぞれ高さの異なる凸部４６ａ、４６および５４ａ、５４と電解質膜・電極構造体２２とを確実に密着させることができる。これにより、凸部４６ａ、４６および５４ａおよび５４の加工精度を高く設定する必要がなく、簡単かつ安価な構成で、反応ガスの洩れを確実に阻止し、電極反応面全面に反応ガスを均一に供給して燃料電池２０の発電性能を有効に維持することが可能になる。
【００４４】
また、図３に示すように、酸化剤ガス流路溝４８の折り返し部位内側には、凸部４６よりも高さの大きな凸部４６ｂ、４６ｃが設けられる。このため、酸化剤ガスの洩れが発生し易い折り返し部位の内側において、電解質膜・電極構造体２２と凸部４６ｂ、４６ｃとの面圧が、他の凸部４６の接触領域の面圧よりも高く設定され、前記酸化剤ガスの洩れを可及的に阻止することが可能になる。
【００４５】
同様に、図４に示すように、燃料ガス流路溝５６の折り返し部位内側には、凸部５４ｂ、５４ｃが設けられるとともに、前記凸部５４ｂ、５４ｃの高さは、他の凸部５４の高さよりも大きく設定されている。従って、燃料ガスが洩れ易い折り返し部位内側において、電解質膜・電極構造体２２と凸部５４ｂ、５４ｃとの面圧が、他の凸部５４の接触領域よりも高くなり、前記燃料ガスの洩れを有効に阻止することが可能になる。
【００４６】
一方、冷却媒体流路溝６４の周囲に設けられる凸部６２ａは、他の凸部６２よりも高さが大きく設定されている。これにより、冷却媒体流路溝６４の周囲から冷却媒体が洩れることを有効に阻止し、所望の冷却効率を維持することができるという利点が得られる。
【００４７】
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２０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。
【００４８】
燃料電池８０は、電解質膜・電極構造体８２が第１および第２金属製セパレータ８４、８６に挟持される。第１金属製セパレータ８４は、複数の凸部８８間に複数の酸化剤ガス流路溝４８を設ける一方、第２金属製セパレータ８６は、複数の凸部９０間に複数の燃料ガス流路溝５６を設ける。
【００４９】
カソード側電極４０を構成するガス拡散層４２ｂは、周端縁部に肉厚部９２を設けており、この肉厚部９２は、前記ガス拡散層４２ｂの他の部分の厚さよりも寸法Ｈ１だけ大きく設定される。アノード側電極３８を構成するガス拡散層４２ａは、同様に周端縁部に肉厚部９４を備えており、この肉厚部９４の厚さは、前記ガス拡散層４２ａの他の部分の厚さよりも寸法Ｈ１だけ大きく設定される。
【００５０】
ガス拡散層４２ｂ、４２ａは、酸化剤ガス流路溝４８および燃料ガス流路溝５６の折り返し部位内側に対応して、それぞれ肉厚部９２、９４と同様の図示しない肉厚部を設けている。
【００５１】
このように構成される第２の実施形態では、電解質膜・電極構造体８２が第１および第２金属製セパレータ８４、８６に挟持される際、前記第１金属製セパレータ８４とガス拡散層４２ｂとにおいて、肉厚部９２と凸部８８との接触領域の面圧が、前記ガス拡散層４２ｂの他の部分と前記凸部８８との接触領域の面圧よりも高く設定される。このため、酸化剤ガスの洩れ易いガス拡散層４２ｂの周囲を確実にシールすることができ、簡単かつ経済的な構成で、前記酸化剤ガスの洩れを有効に阻止することが可能になる。
【００５２】
同様に、第２金属製セパレータ８６とガス拡散層４２ａとにおいて、肉厚部９４と凸部９０との接触領域の面圧が、前記ガス拡散層４２ａの他の部分と凸部９０との接触領域の面圧よりも高く設定される。これにより、ガス拡散層４２ａの周囲を確実にシールすることができ、燃料ガスの洩れを可及的に阻止するとともに、経済的に構成することが可能になるという利点がある。
【００５３】
なお、酸化剤ガス流路溝４８の折り返し部位内側および燃料ガス流路溝５６の折り返し部位内側においても同様に、接触領域の面圧が他の接触領域の面圧よりも高く設定され、前記折り返し部位における反応ガスの洩れを有効に阻止することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池では、反応ガスが洩れ易い接触領域では、電解質・電極構造体と凸部との面圧が、他の接触領域よりも高くなるとともに、金属製セパレータ自体の弾性力によって前記凸部が変形可能である。このため、それぞれの凸部と電解質・電極構造体とを確実に密着させることができ、前記凸部の加工精度を高く設定する必要がない。これにより、簡単かつ安価な構成で、反応ガスの洩れを確実に阻止し、発電面全面に反応ガスを均一に供給して燃料電池の発電性能を良好に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池の要部断面説明図である。
【図３】前記燃料電池を構成する第１セパレータの正面説明図である。
【図４】前記燃料電池を構成する第２セパレータの正面説明図である。
【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】特許文献１に係る燃料電池の要部断面説明図である。
【図７】特許文献２に係る燃料電池の要部断面説明図である。
【符号の説明】
２０、８０…燃料電池            ２２、８２…電解質膜・電極構造体
２４、２６、８４、８６…金属製セパレータ
３０ａ…酸化剤ガス入口連通孔    ３０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３２ａ…冷却媒体入口連通孔      ３２ｂ…冷却媒体出口連通孔
３４ａ…燃料ガス入口連通孔      ３４ｂ…燃料ガス出口連通孔
３６…固体高分子電解質膜        ３８…アノード側電極
４０…カソード側電極            ４２ａ、４２ｂ…ガス拡散層
４４ａ、４４ｂ…電極触媒層
４６、４６ａ〜４６ｃ、５４、５４ａ〜５４ｃ、６２、６２ａ、８８、９０…凸部
４８…酸化剤ガス流路溝          ５０、５８、６６…シール溝
５２、６０、６８…シール部材    ５６…燃料ガス流路溝
６４…冷却媒体流路溝            ９２、９４…肉厚部
【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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