(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜の両側に電極が配設される電解質・電極構造体と金属セパレータとを有する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両端には、セパレータ部材を含む断熱部材及びターミナルプレートがインシュレータの凹部に収容されるとともに、前記インシュレータの積層方向外方にエンドプレートが配設される燃料電池スタックの断熱部材製造方法であって、
前記発電セルを構成する前記金属セパレータを、プレス成形する工程と、
プレス成形された前記金属セパレータの外周をレーザ加工機で切断する工程と、
前記外周が切断された前記金属セパレータの両面に、金メッキ処理を施す工程と、
を有することを特徴とする燃料電池スタックの断熱部材製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の断熱部材製造方法であって、前記金メッキ処理は、前記外周が切断された前記金属セパレータの両面に表面処理を施す金メッキ前処理を有することを特徴とする燃料電池スタックの断熱部材製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質膜の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体を設ける燃料電池スタックの断熱部材製造方法に関する。
【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の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、発電セルを構成している。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル（以下、端部発電セルともいう）は、電力取り出し用ターミナルプレート（集電板）や、エンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。
【０００４】
そこで、簡単な構成で、端部発電セルの温度低下を確実に阻止することを目的として、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが提案されている。この燃料電池スタックでは、絶縁部材に凹部が形成されるとともに、前記凹部には、断熱部材及びターミナルプレートが収容されている。断熱部材は、発電セルを構成するセパレータの外周部を枠状に切断した金属プレートを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１４９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の金属プレートを製造する際には、通常、ワイヤー放電加工機を使用してセパレータの外周部をワイヤーカットする方法が採用されている。しかしながら、水中でのワイヤーカット時に、切断屑が金属プレートに付着する、所謂、コンタミネーションが発生して製品品質が低下するおそれがある。しかも、加工時間が長くなり易く、金属プレートの製造コストが高騰するという問題がある。
【０００７】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、断熱部材を構成するセパレータ部材を、簡単且つ経済的に製造することが可能な燃料電池スタックの断熱部材製造方法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】
【０００８】
本発明に係る断熱部材製造方法が適用される燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が配設される電解質・電極構造体と金属セパレータとを有する発電セルを備えている。複数の発電セルが積層される積層体の積層方向両端には、セパレータ部材を含む断熱部材及びターミナルプレートがインシュレータの凹部に収容されるとともに、前記インシュレータの積層方向外方にエンドプレートが配設されている。
【０００９】
この断熱部材製造方法は、発電セルを構成する金属セパレータを、プレス成形する工程を有している。さらに、プレス成形された金属セパレータの外周をレーザ加工機で切断する工程と、前記外周が切断された前記金属セパレータの両面に、金メッキ処理を施す工程と、を有している。
【００１０】
また、この断熱部材製造方法では、金メッキ処理は、外周が切断された金属セパレータの両面に表面処理を施す金メッキ前処理を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属セパレータの外周がレーザカットされるため、例えば、ワイヤーカットされる場合に比べて短時間且つ経済的な切断処理が遂行される。しかも、レーザカット時に発生し易いバリは、金メッキ処理の工程中に除去される。従って、専用のバリ取り処理が不要になる。これにより、断熱部材を構成するセパレータ部材を、簡単且つ経済的に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る断熱部材製造方法が適用される燃料電池スタックの斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。
【図３】前記燃料電池スタックの、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。
【図５】前記断熱部材製造方法に使用されるプレス装置の概略斜視説明図である。
【図６】前記プレス装置によりプレス加工された成形プレートの斜視説明図である。
【図７】前記断熱部材製造方法に使用されるレーザカッターの概略斜視説明図である。
【図８】前記レーザカッターにより外周が枠状に切断された波状プレートの斜視説明図である。
【図９】前記断熱部材製造方法に使用される金メッキ用のメッキ槽の概略斜視説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る断熱部材製造方法により製造される第２断熱部材の斜視説明図である。
【図１１】前記プレス装置によりプレス加工された成形プレートの斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る断熱部材製造方法が適用される燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車等の燃料電池車両に搭載される。
【００１４】
積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、インシュレータ（絶縁プレート）１８ａ及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される（図２参照）。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、インシュレータ（絶縁プレート）１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。
【００１５】
図１に示すように、エンドプレート２０ａ、２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端をエンドプレート２０ａ、２０ｂの内面にボルト２６を介して固定され、複数の積層された発電セル１２に積層方向（矢印Ａ方向）の締め付け荷重を付与する。なお、燃料電池スタック１０では、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板とする筐体を備え、前記筐体内に積層体１４を収容するように構成してもよい。
【００１６】
発電セル１２は、図３及び図４に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８が、第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２により挟持される。第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２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薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。
【００１７】
発電セル１２の長辺方向である矢印Ｂ方向（図４中、水平方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向（積層方向）に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられ、前記酸化剤ガス入口連通孔３４ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔３６ａは、冷却媒体を供給し、燃料ガス出口連通孔３８ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００１８】
発電セル１２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、燃料ガス入口連通孔３８ａ、冷却媒体出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。燃料ガス入口連通孔３８ａは、燃料ガスを供給し、冷却媒体出口連通孔３６ｂは、冷却媒体を排出するとともに、酸化剤ガス出口連通孔３４ｂは、酸化剤ガスを排出する。
【００１９】
第１セパレータ３０の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に向かう面３０ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路４０が形成される。燃料ガス流路４０は、燃料ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂに連通する。燃料ガス流路４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス流路４０との間には、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部４１ａが設けられる。燃料ガス出口連通孔３８ｂと燃料ガス流路４０との間には、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部４１ｂが設けられる。
【００２０】
第２セパレータ３２の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に向かう面３２ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路４２が設けられる。酸化剤ガス流路４２は、酸化剤ガス入口連通孔３４ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂに連通する。酸化剤ガス流路４２は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の直線状流路溝（又は波状流路溝）を有する。酸化剤ガス入口連通孔３４ａと酸化剤ガス流路４２との間には、複数個のエンボス部を有する入口バッファ部４３ａが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔３４ｂと酸化剤ガス流路４２との間には、複数個のエンボス部を有する出口バッファ部４３ｂが設けられる。
【００２１】
互いに隣接する第１セパレータ３０の面３０ｂと第２セパレータ３２の面３２ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３６ａと冷却媒体出口連通孔３６ｂとに連通する冷却媒体流路４４が形成される。冷却媒体流路４４は、燃料ガス流路４０が形成された第１セパレータ３０の裏面形状と、酸化剤ガス流路４２が形成された第２セパレータ３２の裏面形状とが重なり合って形成される。
【００２２】
第１セパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、この第１セパレータ３０の外周端部を周回して、第１シール部材４６が一体化される。第２セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第２セパレータ３２の外周端部を周回して、第２シール部材４８が一体化される。
【００２３】
図３に示すように、第１シール部材４６は、面３０ａ側に設けられ、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８を構成する樹脂枠部材５６（後述する）に当接する第１凸状シール４６ａを有する。第１シール部材４６は、面３０ｂ側に設けられ、隣接する第２セパレータ３２の第２シール部材４８に当接する二重シールである第２凸状シール４６ｂ及び第３凸状シール４６ｃを有する。第２シール部材４８は、面３２ａ側に設けられ、第１シール部材４６に当接する第４凸状シール４８ａを有する。なお、第４凸状シール４８ａに代えて、第１シール部材４６に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
【００２４】
第１シール部材４６及び第２シール部材４８には、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等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００２５】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８は、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体２８ａを備える。電解質膜・電極構造体２８ａは、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）５０と、前記固体高分子電解質膜５０を挟持するアノード電極５２及びカソード電極５４とを有する。
【００２６】
固体高分子電解質膜５０は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用してもよい。なお、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に代えて、後述する樹脂枠部材５６を設けない電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を用いてもよい。
【００２７】
カソード電極５４は、固体高分子電解質膜５０及びアノード電極５２よりも小さな平面寸法（外形寸法）を有する。なお、上記の構成に代えて、アノード電極５２は、固体高分子電解質膜５０及びカソード電極５４よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。また、アノード電極５２、カソード電極５４及び固体高分子電解質膜５０は、同一の平面寸法に設定されてもよい。
【００２８】
アノード電極５２は、固体高分子電解質膜５０の一方の面５０ａに接合される第１電極触媒層５２ａと、前記第１電極触媒層５２ａに積層される第１ガス拡散層５２ｂとを設ける。第１電極触媒層５２ａ及び第１ガス拡散層５２ｂは、同一の外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜５０と同一（又は同一未満）の外形寸法に設定される。
【００２９】
カソード電極５４は、固体高分子電解質膜５０の面５０ｂに接合される第２電極触媒層５４ａと、前記第２電極触媒層５４ａに積層される第２ガス拡散層５４ｂとを設ける。第２電極触媒層５４ａ及び第２ガス拡散層５４ｂは、同一の（又は異なる）外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜５０の外形寸法よりも小さな外形寸法に設定される。
【００３０】
第１電極触媒層５２ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第１ガス拡散層５２ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層５４ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が、第２ガス拡散層５４ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第１ガス拡散層５２ｂ及び第２ガス拡散層５４ｂは、カーボンペーパ、カーボンクロス等からなる。第１電極触媒層５２ａ及び第２電極触媒層５４ａは、固体高分子電解質膜５０の両方の面５０ａ、５０ｂに形成される。
【００３１】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８は、固体高分子電解質膜５０の外周を周回するとともに、アノード電極５２及びカソード電極５４に接合される枠形状の樹脂枠部材５６を備える。樹脂枠部材５６は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィンで構成される。
【００３２】
樹脂枠部材５６は、固体高分子電解質膜５０の外周縁部が接合される薄肉状の内側膨出部５６ａと、第１シール部材４６の第１凸状シール４６ａが当接する薄肉状の外側膨出部５６ｂとを有する。
【００３３】
図３に示すように、積層体１４の積層方向両端には、発電セル１２が端部発電セル１２Ａ、１２Ｂとして配置される。端部発電セル１２Ａは、ターミナルプレート１６ａ側に配置される一方、端部発電セル１２Ｂは、ターミナルプレート１６ｂ側に配置される。
【００３４】
図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂは、電気導電性を有する材料から構成され、例えば、銅、アルミニウム又はステンレススチール等の金属で構成される。ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの略中央には、積層方向外方に延在する端子部６４ａ、６４ｂが設けられる。
【００３５】
端子部６４ａは、絶縁性筒体６６ａに挿入されてインシュレータ１８ａの孔部６８ａ及びエンドプレート２０ａの孔部７０ａを貫通して前記エンドプレート２０ａの外部に突出する。端子部６４ｂは、絶縁性筒体６６ｂに挿入されてインシュレータ１８ｂの孔部６８ｂ及びエンドプレート２０ｂの孔部７０ｂを貫通して前記エンドプレート２０ｂの外部に突出する。
【００３６】
インシュレータ１８ａ、１８ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成される。インシュレータ１８ａ、１８ｂの中央部には、積層体１４に向かって開口される凹部７２ａ、７２ｂが形成され、前記凹部７２ａ、７２ｂは、孔部６８ａ、６８ｂに連通する。
【００３７】
インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａの矢印Ｂ方向の一端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。インシュレータ１８ａ及びエンドプレート２０ａの矢印Ｂ方向他端縁部には、燃料ガス入口連通孔３８ａ、冷却媒体出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂが設けられる。
【００３８】
図２及び図３に示すように、凹部７２ａには、ターミナルプレート１６ａ及び断熱部材７８ａが収容される一方、凹部７２ｂには、ターミナルプレート１６ｂ及び断熱部材７８ｂが収容される。断熱部材７８ａは、一対の第１断熱部材８０ａ間に第２断熱部材８２ａが配設される。第１断熱部材８０ａは、例えば、平坦な形状を有する多孔性カーボンプレートで構成されるとともに、第２断熱部材８２ａは、断面波板状の金属製のプレートで構成される。
【００３９】
なお、第１断熱部材８０ａは、第２断熱部材８２ａと同一の材料で構成してもよい。さらに、断熱部材７８ａは、１枚の第１断熱部材８０ａと１枚の第２断熱部材８２ａとを備える一方、ターミナルプレート１６ａとインシュレータ１８ａの凹部７２ａの底部との間に、樹脂製スペーサを介装してもよい。
【００４０】
また、断熱部材７８ｂは、上記の断熱部材７８ａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照符号にａに代えてｂを付し、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
次いで、断熱部材７８ａを構成する第２断熱部材８２ａを製造する方法（断熱部材製造方法）について、以下に説明する。
【００４２】
まず、図５に示すように、プレス装置９０が用意される。プレス装置９０は、下型９２と上型９４とを備え、前記上型９４は、ガイドバー９６に沿って前記下型９２に対して進退自在である。上型９４には、シリンダ９８から延在するロッド９８ａが連結されており、前記シリンダ９８の作用下に前記上型９４が移動される。
【００４３】
下型９２上には、長方形状の金属プレート１００が載置される載置台９２ｓが設けられる。シリンダ９８の作用下に、上型９４が下降して下型９２に型締めされる。このため、金属プレート１００は、プレス成形されて成形プレート１０２が製造される（図６参照）。成形プレート１０２は、第１セパレータ３０（又は第２セパレータ３２）を構成する金属プレートであり、複数本の溝部１０４と複数個の孔部１０６とがプレス形成される。溝部１０４と孔部１０６との間には、複数個のエンボス部（バッファ部）１０８がプレス形成される。
【００４４】
溝部１０４は、例えば、燃料ガス流路４０及び裏面の冷却媒体流路４４の一部を構成する。孔部１０６は、酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ、燃料ガス出口連通孔３８ｂ、燃料ガス入口連通孔３８ａ、冷却媒体出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂを構成する。一方のエンボス部１０８は、入口バッファ部４１ａを構成し、他方のエンボス部１０８は、出口バッファ部４１ｂを構成する。すなわち、成形プレート１０２は、シール成形処理等が施されることにより、第１セパレータ３０（又は第２セパレータ３２）を構成する。
【００４５】
断熱部材製造方法では、成形プレート１０２は、図７に示すように、レーザカッター１１０に設置される。レーザカッター１１０は、レーザヘッド１１２を備え、前記レーザヘッド１１２は、レール１１４に沿ってＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。レーザヘッド１１２は、Ｚ軸方向に移動自在である。
【００４６】
レーザヘッド１１２から成形プレート１０２にレーザビームが照射されることにより、前記成形プレート１０２は、外周が枠状に切断されて波状プレート１１６が得られる（図８参照）。具体的には、波状プレート１１６の長尺方向（矢印Ｂ方向）両端は、複数本の溝部１０４の長手方向両縁部を切断して形成される。一方、波状プレート１１６の短尺方向（矢印Ｃ方向）両端は、矢印Ｃ方向両端の溝部１０４の凸部側又は凹部側を切断して形成される。このように、波状プレート１１６には、平坦面が存在しておらず、成形プレート１０２をプレスカットして前記波状プレート１１６を形成することができない。プレス金型の押さえ部を設けることができないからである。
【００４７】
波状プレート１１６には、金メッキ前処理が施される。具体的には、波状プレート１１６には、アルカリ、水又は酸による洗浄作業が施された後、不動態被膜が形成される。さらに、波状プレート１１６のメッキ領域である外周縁部には、バフ研磨やブラスト等の表面処理が施され、不動態被膜が除去される。また、波状プレート１１６の表面には、必要に応じて塩化第２鉄等を用いた溶削処理が施される。
【００４８】
次に、波状プレート１１６は、図９に示すように、メッキ槽１１８内のメッキ浴１２０に浸積される。メッキ浴１２０は、純水に薬品が溶解された後、金が投入されて形成される。そして、波状プレート１１６には、電気金メッキ処理が施されることにより、不動態被膜が除去された部位に金の被膜が形成された第２断熱部材８２ａが製造される。なお、第２断熱部材８２ｂは、上記の第２断熱部材８２ａと同様に製造される。
【００４９】
この場合、第１の実施形態では、図７に示すように、レーザカッター１１０により成形プレート１０２の外周がレーザカットされることによって、波状プレート１１６が製造されている（図８参照）。レーザカットは、空気中の雰囲気で行われるため、波状プレート１１６にコンタミネーションが発生することがなく、品質の向上が容易に図られる。このため、例えば、成形プレート１０２の外周がワイヤーカットされる場合に比べて、短時間で且つ経済的な切断処理が遂行される。
【００５０】
しかも、レーザカット時に成形プレート１０２の外周に発生し易いバリは、金メッキ処理の工程中に除去されている。具体的には、波状プレート１１６のメッキ領域である外周縁部には、バフ研磨やブラスト等の表面処理が施され、不動態被膜が除去されている。従って、波状プレート１１６の外周縁部には、専用のバリ取り処理が不要になる。これにより、プレスカットが困難な第２断熱部材８２ａを構成するセパレータ部材を、簡単且つ経済的に製造することが可能になるという効果が得られる。
【００５１】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００５２】
まず、図１に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口連通孔３４ａに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート２０ａの燃料ガス入口連通孔３８ａに供給される。純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート２０ａの冷却媒体入口連通孔３６ａに供給される。
【００５３】
酸化剤ガスは、図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３４ａから第２セパレータ３２の酸化剤ガス流路４２に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２８ａのカソード電極５４に供給される。
【００５４】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３８ａから第１セパレータ３０の燃料ガス流路４０に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４０に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２８ａのアノード電極５２に供給される。
【００５５】
従って、各電解質膜・電極構造体２８ａでは、カソード電極５４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５２に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層５４ａ及び第１電極触媒層５２ａ内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
【００５６】
次いで、カソード電極５４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３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極５２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３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５７】
また、冷却媒体入口連通孔３６ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ３０と第２セパレータ３２との間の冷却媒体流路４４に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２８ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３６ｂから排出される。
【００５８】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る断熱部材製造方法により製造される第２断熱部材１３０の斜視説明図である。
【００５９】
第２断熱部材１３０は、複数本の波状溝部１３２が全面に亘って設けられる。各波状溝部１３２は、第２断熱部材１３０の平面視で、波形状を有するとともに、厚さ方向に凹凸形状を有する。
【００６０】
第１の実施形態と同様に、プレス装置９０を用いて金属プレートにプレス加工を施すことにより、成形プレート１３４が製造される（図１１参照）。成形プレート１３４には、複数本の波状溝部１３２と左右のエンボス部１０８と複数個の孔部１０６とがプレス形成される。成形プレート１３４は、第１セパレータ（第１セパレータ３０に対応する）又は第２セパレータ（第２セパレータ３２に対応する）を構成する金属プレートである。第１セパレータ又は第２セパレータには、波状溝部１３２に対応して波状燃料ガス流路（平面視で波形状の燃料ガス流路）又は波状酸化剤ガス流路（平面視で波形状の酸化剤ガス流路）が設けられる。
【００６１】
成形プレート１３４は、レーザカッター１１０により外周が枠状に切断されて波状プレートが得られる。その際、波状プレートの長尺方向（矢印Ｂ方向）両端は、複数本の波状溝部１３２の長手方向両縁部を切断して形成される。一方、波状プレートの短尺方向（矢印Ｃ方向）両端は、矢印Ｃ方向両端の波状溝部１３２の波形状の凸部側を部分的に切断して形成される。波状プレートには、メッキ槽１１８により電気金メッキ処理が施され、第２断熱部材１３０が製造される。
【００６２】
このように、第２の実施形態では、プレスカットが困難な第２断熱部材１３０を構成するセパレータ部材を、簡単且つ経済的に製造することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６３】
なお、第１及び第２の実施形態では、２枚のセパレータ間に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を挟持したセルユニットを構成し、各セルユニット間に冷却媒体流路を形成する、所謂、各セル冷却構造を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、３枚以上のセパレータと２枚以上の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を備え、前記セパレータと前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とを交互に積層したセルユニットを構成してもよい。その際、各セルユニット間には、冷却媒体流路が形成される、所謂、間引き冷却構造が構成される。
【符号の説明】
【００６４】
１０…燃料電池スタック              １２…発電セル
１４…積層体                        １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８ａ、１８ｂ…インシュレータ      ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２８…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体
２８ａ…電解質膜・電極構造体        ３０、３２…セパレータ
３４ａ…酸化剤ガス入口連通孔        ３４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
３６ａ…冷却媒体入口連通孔          ３６ｂ…冷却媒体出口連通孔
３８ａ…燃料ガス入口連通孔          ３８ｂ…燃料ガス出口連通孔
４０…燃料ガス流路                  ４２…酸化剤ガス流路
４４…冷却媒体流路                  ４６、４８…シール部材
５０…固体高分子電解質膜            ５２…アノード電極
５４…カソード電極                  ５６…樹脂枠部材
５６ａ…内側膨出部                  ５６ｂ…外側膨出部
７８ａ、７８ｂ、８０ａ、８２ａ、８２ｂ、１３０…断熱部材
９０…プレス装置                    １００…金属プレート
１０２、１３４…成形プレート        １１０…レーザカッター
１１６…波状プレート                １１８…メッキ槽
１３２…波状溝部
【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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【図１０】
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【図１１】
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