(57)【要約】【課題】集電板と隣接する導電性セパレータ板および絶縁板との間のシール性を確保するとともに、長時間運転時のマニホールド孔の腐食を防止できる集電板を用いることにより信頼性に優れた固体高分子型燃料電池を提供する。【解決手段】集電板が、マニホールド孔の周囲において肉薄部を有し、この肉薄部を表裏両面から抱持する断面コ字状の外周部を有するリング状のシール部材を集電板のマニホールド孔に装着し、前記シール部材によって、集電板が、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水との接触を遮断される。【選択図】　　　　図２
2004103296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の導電性セパレータ板、および前記導電性セパレータ板の間に挿入された電解質膜・電極接合体を具備し、前記電解質膜・電極接合体が高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなるセル積層体、前記セル積層体および発電電力を取り出すための一対の集電板を締結する締結手段、ならびに
前記セル積層体および集電板に設けられた酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水各々の入口側マニホールド孔および出口側マニホールド孔、および前記導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡するガス流路および冷却水流路を含む酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水の供給手段を含み、
前記集電板が、マニホールド孔の周囲において肉薄部を有し、この肉薄部を表裏両面から抱持する断面コ字状の外周部を有するリング状のシール部材を集電板のマニホールド孔に装着し、前記シール部材によって、集電板が、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水との接触を遮断されている固体高分子型燃料電池。
【請求項２】
前記肉薄部が、表裏両面におけるマニホールド孔周縁部に凸部を有する請求項１記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項３】
前記肉薄部の表裏両面を抱持する前記シール部材における抱持片の端部が肉厚であり、前記端部の厚さｔおよび集電板の主表面と肉薄部との段差ｈが、０．２≦（ｔ−ｈ）／ｈ≦０．３を満たす請求項１または２記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項４】
前記肉薄部の表裏両面を抱持する前記シール部材における抱持片の端部が肉厚であり、前記端部のうち集電板の主表面と肉薄部との段差部分に収まる部分の体積割合が、７０〜９０％である請求項１〜３のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項５】
前記肉薄部が、集電板よりも力学的強度の高い補強材により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項６】
前記シール部材が、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムおよびブチルゴムからなる群より選ばれた少なくとも一種の材料で構成される請求項１、３または４記載の固体高分子型燃料電池。
【請求項７】
前記シール部材の硬度が４０〜７０である請求項１、３または４記載の固体高分子型燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭用コージェネレーションシステム等に使用する固体高分子電解質を用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることにより、電力と熱とを同時に発生させる。この燃料電池は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、および高分子電解質膜の両面に形成された一対の電極から構成される。前記電極は、通常、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とし、高分子電解質膜上に形成される触媒層および、この触媒層の外面に形成され、通気性と電子導電性とを併せ持つガス拡散層からなる。
【０００３】
電極に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスが外にリークしたり、二種類の反応ガスが互いに混合したりしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材またはガスケットが配置される。このガスシール材またはガスケットは、電極および高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立てられ、これをＭＥＡ（電解質膜・電極接合体）と呼ぶ。
【０００４】
ＭＥＡの外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接したＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するために、導電性のセパレータ板が配置される。セパレータ板のＭＥＡと接触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成水や余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成されている。ガス流路はセパレータ板と別に設けることもできるが、セパレータ板の表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的である。
【０００５】
これらのＭＥＡとセパレータ板を交互に重ねることにより、ＭＥＡとセパレータ板からなる単電池を１０〜２００個積層し、得られた積層体を集電板および絶縁板を介して端板で挟み、締結ロッドで両端から固定するのが一般的な積層電池の構造である。
【０００６】
上述のように、この積層電池の発電電力を外部へ取り出すために、単電池を積層した積層体両端のセパレータ板の外側に集電板が配置される。通常、集電板は、不必要な接触抵抗による発電電力の損失を低減するために、真鍮またはステンレス鋼板を所定の形状に加工した後、薄く金メッキを施すことにより作製される。ここで、金メッキを必要以上に厚くするとコストがかかるため、必要最小限の厚さとする。
【０００７】
集電板には、マニホールド孔と呼ばれる燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水を供給・排出するための穴が開いている。そして、集電板と隣接する絶縁板やセパレータ板とのシール性を確保するために、このマニホールド孔の周囲にＯリング用のシール溝が設けられ、その溝にＯリングが填められている。しかし、集電板のマニホールド孔内面は、直接加湿された反応ガスや冷却水と接触している。したがって、長時間運転した場合に、反応ガスや冷却水と接触する集電板のマニホールド孔内面の表面に形成された金メッキ層の局所的に薄い箇所から腐食が進み、ステンレス鋼または真鍮が溶出する。さらに、溶出した金属イオンがＭＥＡに供給され、電池特性が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の課題を解決するため、集電板と隣接する導電性セパレータ板および絶縁板との間のシール性を確保するとともに、長時間運転時のマニホールド孔の腐食を防止できる集電板を用いることにより、信頼性に優れた固体高分子型燃料電池を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の固体高分子型燃料電池は、複数の導電性セパレータ板、および前記導電性セパレータ板の間に挿入された電解質膜・電極接合体を具備し、前記電解質膜・電極接合体が高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなるセル積層体、前記セル積層体および発電電力を取り出すための一対の集電板を締結する締結手段、ならびに
前記セル積層体および集電板に設けられた酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水各々の入口側マニホールド孔および出口側マニホールド孔、および前記導電性セパレータ板に設けられて前記入口側マニホールド孔と出口側マニホールド孔を連絡するガス流路および冷却水流路を含む酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水の供給手段を含み、
前記集電板が、マニホールド孔の周囲において肉薄部を有し、この肉薄部を表裏両面から抱持する断面コ字状の外周部を有するリング状のシール部材を集電板のマニホールド孔に装着し、前記シール部材によって、集電板が、酸化剤ガス、燃料ガスおよび冷却水との接触を遮断されている。
【００１０】
前記肉薄部が、表裏両面におけるマニホールド孔周縁部に凸部を有することが好ましい。
前記肉薄部の表裏両面を抱持する前記シール部材における抱持片の端部が肉厚であり、前記端部の厚さｔおよび集電板の主表面と肉薄部との段差ｈが、０．２≦（ｔ−ｈ）／ｈ≦０．３を満たすことが好ましい。
前記肉薄部の表裏両面を抱持する前記シール部材における抱持片の端部が肉厚であり、前記端部のうち集電板の主表面と肉薄部との段差部分に収まる部分の体積割合が、７０〜９０％であることが好ましい。
【００１１】
前記肉薄部が、集電板よりも力学的強度の高い補強材により構成されていることが好ましい。
前記シール部材が、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムおよびブチルゴムからなる群より選ばれた少なくとも一種の材料で構成されることが好ましい。
前記シール部材の硬度が４０〜７０であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のポイントは、集電板の各マニホールド孔に、リング状のシール部材を装着することにより、集電板と隣接する絶縁板やセパレータ板との間のシール性を確保するとともに、集電板のマニホールド孔部分における腐食による電池性能の劣化を防止する方法を見いだしたことである。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図３は、高分子電解質型燃料電池の代表的な構成を示す。
この燃料電池は、導電性セパレータ板１とＭＥＡ２とを交互に積層したセル積層体、その両端を集電板３および絶縁板４を介して挟む一対の端板５およびこれらを締結する締結ロッド７により構成されている。ＭＥＡ２は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、前記電解質膜を挟んだ一対の電極、および前記電極の周囲に配されたガスケットからなる。集電板３は、外部に電力を取り出すための端子９を有している。
【００１４】
本発明は、この種の燃料電池の集電板を改良するものであり、その一実施例を図１に示す。
集電板３には、燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａおよび出口側マニホールド孔１０ｂ、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１１ａおよび出口側マニホールド孔１１ｂ、冷却水の入口側マニホールド孔１２ａおよび出口側マニホールド孔１２ｂが設けられている。また、集電板３の角には、締結ロッドを通すための穴１４が設けられている。そして、図２に示すように、燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａ等のマニホールド孔の周囲の厚さが集電板３本体の厚さよりも薄くなり、各マニホールド孔の周囲に肉薄部３ａが設けられている。このような肉薄部３ａを備えた集電板３における燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａ等のマニホールド孔にそれぞれシール部材８が装着されている。
【００１５】
シール部材８を装着した集電板３の第一の好ましい態様として集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａ付近の概略縦断面図を図２に示す。
本発明にかかるシール部材８は、リング状であり、その外周部の断面がコ字状である。一方、燃料ガス入口側マニホールド孔１０ａの周囲には、厚さを薄くした肉薄部３ａが設けられている。そして、シール部材８は、その断面コ字状の部分で肉薄部３ａを表裏両面にわたって覆うようにマニホールド孔１０ａに装着される。このようにして、シール部材８は、燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａ等のマニホールド孔にそれぞれ装着されている。このように、シール部材８は、各マニホールド孔を完全に覆うようにそれぞれ装着されている。このため、集電板は、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水と接触しなくなり、長時間運転時の燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水との接触によるマニホールド孔の腐食を防止できる。
【００１６】
肉薄部３ａの表裏両面を抱持する抱持片８ａは、その端部８ｂが肉厚となり、集電板３よりも外側にはみ出している。この集電板３をセル積層体および絶縁板４等と組み合わせて締結すると、シール部材８の端部８ｂがパッキンとして働き、集電板３と隣接する絶縁板４や導電性セパレータ板１との間のシール性を確保することができる。
【００１７】
図２に示すように、集電板３の肉薄部３ａの表裏両面を抱持する前記シール部材８の抱持片８ａにおける端部８ｂの厚さｔおよび集電板３の主表面と肉薄部３ａとの段差ｈは、０．２≦ｈ／（ｔ−ｈ）≦０．３を満たすことが好ましい。このとき、シール部材８を装着した集電体３は、それと隣接する絶縁板４および導電性セパレータ板１に対して優れたシール性が得られる。
前記シール部材８の端部８ｂのうち集電板３の主表面と肉薄部３ａとの段差部分に収まる部分の体積割合が、７０〜９０％であることが好ましい。このとき、集電板３は、隣接する絶縁板４および導電性セパレータ板１に対して優れたシール性が得られる。
【００１８】
シール部材を装着した集電板の第二の好ましい態様として、集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図を図５に示す。
図２と同様に、集電板１３の燃料ガスの入口側マニホールド孔２０ａ等のマニホールド孔の周囲には、肉薄部１３ａがそれぞれ形成されている。さらに、その肉薄部１３ａの表裏両面における各マニホールド孔の周縁部に凸部１３ｂがそれぞれ設けられている。このような集電板１３の肉薄部１３ａに、断面コ字状の外周部を有するリング状のシール部材１８が装着されている。このような構成とすることにより、燃料電池スタックの組み立て時に集電板１３に装着されたシール部材１８が外れることがなく、確実に集電板１３に固定される。シール部材１８の抱持片１８ａは、その端部１８ｂがパッキンとして働く。
【００１９】
また、図６のような構成としても図５と同様の効果が得られる。集電板２３の肉薄部２３ａの表裏両面における燃料ガスの入口側マニホールド孔３０ａ等のマニホールド孔の周縁部には、丸みを帯びた凸部２３ｂが設けられている。このように、集電板の肉薄部の表裏両面におけるマニホールド孔周縁部に設けられる凸部は、燃料電池スタックの組み立て時に集電板に装着されたシール部材が外れずに、確実に集電板に固定されるような構成で有れば、どのような形状でも構わない。
【００２０】
シール部材および補強材を装着した集電板の第三の好ましい態様として集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図を図７に示す。
集電板３３には、図２のように燃料ガスの入口側マニホールド孔４０ａ等のマニホールド孔の周囲にそれぞれ肉薄部３ａを設ける代わりに、燃料ガスの入口側マニホールド孔４０ａ等のマニホールド孔の内面における集電板３３の厚さ方向の中央部に、溝部３３ａがそれぞれ設けられている。その溝部３３ａに、集電板３３よりも力学的強度の高い円板状の補強材３４が取り付けられている。
【００２１】
一方、補強材３４の溝部３３ａより露出した部分の表裏両面を抱持する抱持片３８ａの端部３８ｂが肉厚であるシール部材３８は、リング状であり、外周部の断面はコ字状である。そして、前記シール部材３８が、その断面コ字状の部分で、その補強材３４の前記溝部３３ａから露出した部分を表裏両面にわたって覆うように燃料ガスの入口側マニホールド孔４０ａ等のマニホールド孔に装着される。このようにして、シール部材３８が、各マニホールド孔を覆うように補強材３４を介して集電板３３に固定されている。
【００２２】
シール部材および補強材を装着した他の第三の好ましい態様として、集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図を図８に示す。
集電板４３における燃料ガスの入口側マニホールド孔５０ａ等のマニホールド孔の内面における集電板４３の厚さ方向の中央部には、凸部４３ａが設けられている。一方、集電板よりも力学的強度の高いリング状の補強材４４は、外周部に凹部を有している。そして、各マニホールド孔内面の凸部４３ａに補強材４４の凹部を嵌合させることにより、補強材４４が燃料ガスの入口側マニホールド孔５０ａ等のマニホールド孔にそれぞれ取り付けられている。
【００２３】
さらに、この補強材４４の内周部には、凸部４４ａが設けられている。一方、補強材４４の凸部４４ａの表裏両面を抱持する抱持片４８ａの端部４８ｂが肉厚であるシール部材４８は、リング状であり、外周部の断面がコ字状である。そして、前記シール部材４８は、その断面コ字状の部分で、前記凸部４４ａを表裏両面にわたって覆うように燃料ガスの入口側マニホールド孔５０ａ等の各マニホールド孔に装着される。このようにして、シール部材４８が、各マニホールド孔を覆うように補強材４４を介して集電板４３に固定されている。
【００２４】
図７や図８のように、シール部材を装着する集電板の肉薄部を集電板よりも力学的強度の高い補強材で構成することにより、長時間運転する場合の肉薄部の劣化を防止することができる。これは、特に肉薄部の厚さが薄くなる場合に効果的である。
【００２５】
前記シール部材が、ニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴムおよびブチルゴムからなる群より選ばれた少なくとも一種の材料から構成されることが好ましい。その中でも耐熱性、耐酸性、耐水性に優れているという理由によりフッ素ゴムが特に好ましい。
前記シール部材の硬度は、低すぎるとシール性が悪くなり、高すぎるとシール時の反力が大きくなってしまうという理由により、４０〜７０であることが好ましい。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１〜３を参照しながら説明する。
【００２７】
《実施例１》
アセチレンブラック系のカーボン粉末に、平均粒径約３０Åの白金粒子を重量比４：１の割合で担持させ、電極用の触媒粉末を得た。この触媒粉末５ｇを水１５ｇ中に分散させたものと、エチルアルコール中に、エチルアルコールに対して１０重量％のパーフルオロカーボンスルホン酸を分散させたもの４０ｇとを混合し、電極用ペーストを得た。
【００２８】
一方、厚さ３００μｍのカーボンペーパーをポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の水性ディスパージョンに浸漬した後、乾燥して撥水性の多孔質電極基材を得た。この多孔質電極基材の片面に電極用ペーストを塗布し、乾燥して電極を得た。次に、電極用ペーストを塗布した面を内側にして、上記で得られた一対の電極で高分子電解質膜を挟み、これを１１０℃で３０分間ホットプレスすることにより、電解質膜・電極接合体２（ＭＥＡ）を作製した。ここで用いた高分子電解質膜は、パーフルオロカーボンスルホン酸を５０μｍの厚さに薄膜化したもの（デュポン社製、ナフィオン）を用いた。
【００２９】
厚さ３ｍｍの等方性黒鉛材からなり、機械加工によりガス流路が形成された導電性セパレータ板１および上記で得られたＭＥＡ２を交互に５０セル積層し、セル積層体を作製した。
【００３０】
一方、本発明のシール部材を装着した集電板３は、以下のように作製した。
厚さ５ｍｍの真鍮を用いて、図１および図２に示すような所定の形状に機械加工を施した。このとき、集電板両面の燃料ガスの入口側マニホールド孔１０ａおよび出口側マニホールド孔１０ｂ、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１１ａおよび出口側マニホールド孔１１ｂ、ならびに冷却水の入口側マニホールド孔１２ａおよび出口側マニホールド孔１２ｂの周囲の厚みを１ｍｍずつ薄くし厚さ３ｍｍの肉薄部３ａを設けた。その後、集電板３の表面に厚さ１μｍの金メッキ処理を行った。そして、図２に示すように集電板における各マニホールド孔に肉薄部３ａの表裏両面を抱持する抱持片８ａの端部８ｂが肉厚であるリング状のシール部材８をそれぞれ装着した。
【００３１】
ここで用いたシール部材８は、硬度５０のフッ素ゴムであり、射出成形により作製した。このとき、シール部材８の端部８ｂの厚さｔが１．２ｍｍ、集電体の主表面と肉薄部との段差ｈが１．０ｍｍであり、（ｔ−ｈ）／ｈ値は、０．２であった。また、シール部材８の端部８ｂの集電板３の主表面と肉薄部３ａとの段差部分に収まる部分の体積割合は、８０％となるようにした。
【００３２】
上記で得られたシール部材８を装着した集電板３を、上記で得られたセル積層体の両端に配し、さらにその外側に絶縁板４を配した。集電板３に端子９を接続した。集電板３および絶縁板４を介して積層体を、ステンレス鋼製の端板５で挟み、締結ロッド７およびスクリューばね６を用いて１０ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で積層体を締結し、図３に示すような構造の燃料電池を得た。これを電池Ａとする。
【００３３】
《比較例１》
実施例１のシール部材を装着した集電板の代わりに、従来のＯリングを装着した集電板を用いた。Ｏリングを装着した集電板は、以下のように作製した。
実施例１と同様の真鍮を用いて、機械加工により所定の集電板を作製した。燃料ガスの入口側マニホールド孔６０ａ等のマニホールド孔周囲の所定の位置にＯリング溝５３ａを設けた。そして、図９のように各マニホールド孔の周囲に設けたＯリング溝５３ａに、フッ素ゴムからなる断面が円形であるＯリング５８をそれぞれ装着した。
上記で得られたＯリング５８を装着した集電板５３を用いた以外は実施例１と同様の方法により燃料電池を作製した。この電池を電池Ｂとする。
【００３４】
上記で作製した実施例１の電池Ａおよび比較例１の電池Ｂについて以下のような耐久試験を行った。一方の電極に８３℃の露点となるように加湿、加温した燃料ガスを供給し、他方の電極に７８℃の露点となるように加湿、加温した空気を供給した。そして、８５℃の環境下で、燃料利用率８０％、酸素利用率３０％、電流密度０．３Ａ／ｃｍ２の条件で耐久試験を行った。その結果を図４に示す。
【００３５】
比較例１の電池Ｂは、試験開始から５００時間を経過したころから電池電圧の低下率が大きくなり、２０００時間で完全に性能がとれなくなった。これに対し、実施例１の電池Ａは、５０００時間経過しても安定した性能が得られた。
耐久試験後、比較例１の電池Ｂを分解し、集電板を観察したところ、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却水の入口側マニホールド孔および出口側マニホールド孔付近で金メッキ部分がなくなり、真鍮が溶出していることが確かめられた。これは、発電時に加湿水や冷却水の電気分解に伴い、集電板表面に形成された金メッキ層の局所的に薄い箇所から選択的に腐食が進行したためである。さらに、電気分解により溶出した金属イオンが燃料ガス、酸化剤ガスおよび加湿水に取り込まれ、ＭＥＡへ供給されることにより、高分子電解質の劣化をもたらした。これに対し実施例１の集電板は６０００時間後でも、全く腐食はみられず、本発明のシール部材を装着した集電板の有効性が確認された。
【００３６】
《実施例２》
補強材３４を取り付けた集電板３３を以下のように作製した。
厚さ２．５ｍｍの真鍮を用いて、機械加工により所定の形状の集電板を作製した。図７のように、集電板３３における燃料ガスの入口側マニホールド孔４０ａ等のマニホールド孔の内面における集電板３３の厚さ方向の中央部に、溝部３３ａをそれぞれ設けた。そして、その溝部３３ａに真鍮よりも力学的強度の高い、ステンレス鋼製の補強材３４を取り付けた。
【００３７】
シール部材３８は以下のように作製した。
硬度５０のフッ素ゴムを用いて、実施例１と同様の方法により、所定のシール部材３８を作製した。このとき、シール部材３８における補強材３４の表裏両面を抱持する抱持片３８ａの端部３８ｂの厚さｔが１．２ｍｍ、集電板３３の表面と補強材３４との段差ｈが１．０ｍｍであり、（ｔ−ｈ）／ｈ値は、０．２であった。また、端部３８ｂの集電板３３の表面と補強材３４との段差部分に収まる部分の体積割合は、８０％となるようにした。
上記で得られた補強材３４を取り付けた集電板３３に上記で得られたシール部材３８を装着した。
実施例１の集電板の代わりに、この集電板を用いた以外は実施例１と同様の方法により燃料電池を得た。この電池を電池Ｃとする。
【００３８】
《実施例３》
厚さ２．５ｍｍの真鍮を用いた以外は、実施例１と同様の方法により集電板を作製した。そして、この集電板に実施例２と同様のシール部材を装着した。この集電板を用いた以外は、実施例１と同様の方法により燃料電池を得た。この電池を電池Ｄとする。
【００３９】
実施例２の電池Ｃおよび実施例３の電池Ｄについて、実施例１と同様の条件で耐久試験を行った。６０００時間後の電池Ｃおよび電池Ｄをそれぞれ分解し、集電板を調べた。その結果、実施例３の電池Ｄの集電板の肉薄部の付け根にクラックが見られた。これは、実施例３の集電板の厚さが、実施例１に比べて薄くなっており、長時間の運転によって、強度の最も低い付け根部分にクラックが生じたものと考えられる。これに対して、実施例２の電池Ｃでは、クラックは全く見られなかった。このことから、集電板の厚さが薄いために、シール部材を取り付ける肉薄部の厚さが薄くなる場合は、その肉薄部を補強材で構成することが有効であることが示された。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、集電板と隣接する導電性セパレータ板および絶縁板との間のシール性を確保するとともに、長時間運転時のマニホールド孔の腐食を防止できる集電板を用いることにより信頼性に優れた固体高分子型燃料電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の集電板の構成を示す正面図である。
【図２】本発明のシール部材を装着した集電板における燃料ガスの入口側マニホールド孔付近を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の集電板を用いた燃料電池の構成を示す正面図である。
【図４】耐久試験における実施例１および比較例１の電池のセル電圧と経過時間の関係を示す図である。
【図５】本発明の肉薄部の表裏両面のマニホールド孔周縁部に凸部を設けた集電板にシール部材を装着した集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図である。
【図６】本発明の他の肉薄部の表裏両面のマニホールド孔周縁部に凸部を設けた集電板にシール部材を装着した集電板の燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図である。
【図７】本発明の補強材およびシール部材を装着した集電板における燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図である。
【図８】本発明の他の補強材およびシール部材を装着した集電板における燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図である。
【図９】従来のＯリングを装着した集電板における燃料ガスの入口側マニホールド孔付近の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１　導電性セパレータ板
２　ＭＥＡ
３、１３、２３、３３、４３、５３　集電板
３ａ、１３ａ、２３ａ　肉薄部
４　絶縁板
５　端板
６　スクリューばね
７　締結ロッド
８、１８、２８、３８、４８　シール部材
８ａ、１８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ　抱持片
８ｂ、１８ｂ、２８ｂ、３８ｂ、４８ｂ　端部
９　端子
１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ、６０ａ　燃料ガスの入口側マ
ニホールド孔
１０ｂ　燃料ガスの出口側マニホールド孔
１１ａ　酸化剤ガスの入口側マニホールド孔
１１ｂ　酸化剤ガスの出口側マニホールド孔
１２ａ　冷却水の入口側マニホールド孔
１２ｂ　冷却水の出口側マニホールド孔
１３ｂ、２３ｂ　凸部
１４　締結ロッド用穴
３３ａ、５３ａ　溝部
３４、４４　補強材
４３ａ、４４ａ　凸部
【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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【図８】
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【図９】
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