(57)【要約】  【課題】  反応熱を除熱しやすい構造であり、樹脂で成形する場合に、溝の仕切壁等が完全な形状に形成されるセパレータを提供すること  【解決手段】  セパレータ（１）の片面（1a）側に酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝（11a）が設けられ、折返されて相隣る片面溝（11a）同士は片面仕切壁（13a）により隔てられ、該セパレータ（１）の反対面（1b）側に燃料（ｂ）を流通させる反対面溝（11b）が設けられ、折返されて相隣る反対面溝（11b）同士は反対面仕切壁（13b）により隔てられて、片面仕切壁（13a）の長手方向の片面中心線（14a）と反対面仕切壁（13b）の長手方向の反対面中心線（14b）が該セパレータ（１）の片面（1a）側とその反対面（1b）側において、片面からみて、ずれていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。【選択図】  図２
2005174772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料（ｂ）と酸素含有気体（ａ）によって発電する燃料電池（10）用に、電解質膜（３）、その片側の面に設けられた多孔質の正電極板（４）及びその反対側の面に設けられた多孔質の負電極板（５）からなる電解質膜電極複合板（２）を挟んで、使用される板状のセパレータ（１）において、
セパレータ（１）の片面（1a）側に酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝（11a）が設けられ、折返されて相隣る片面溝（11a）同士は片面仕切壁（13a）により隔てられ、
該セパレータ（１）の反対面（1b）側に燃料（ｂ）を流通させる反対面溝（11b）が設けられ、折返されて相隣る反対面溝（11b）同士は反対面仕切壁（13b）により隔てられて、
片面仕切壁（13a）の長手方向の片面中心線（14a）と反対面仕切壁（13b）の長手方向の反対面中心線（14b）が該セパレータ（１）の片面（1a）側とその反対面（1b）側において、片面からみて、ずれていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
【請求項２】
セパレータ（１）の片面（1a）側に酸素含有気体（ａ）を流通させる溝幅Ｇを有する直線状の片面溝（11a）が１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る片面溝（11a）同士は壁幅Ｗを有する片面仕切壁（13a）により隔てられ、
該セパレータ（１）の反対面（1b）側に燃料を流通させる溝幅Ｇを有する反対面溝（11b）が１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る反対面溝（11b）同士は壁幅Ｗを有する反対面仕切壁（13b）により隔てられ、
各ｍ（ｍは１〜ｎ−１の整数）条目の片面仕切壁（13a）の長手方向の片面中心線（14a）と該各ｍ条目の反対面仕切壁（13b）の長手方向の反対面中心線（14b）が該セパレータ（１）の片面（1a）側とその反対面（1b）側において、片面からみて、ずれていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項３】
片面仕切壁（13a）の片面中心線（14a）と反対面仕切壁（13b）の反対面中心線（14b）との間の片面からみてずれている距離ｄが壁幅Ｗ〜溝幅Ｇである請求項２に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項４】
燃料電池として、
ある一つの電解質膜電極複合板（２）の片面（2a）側に、
セパレータ（１）のある一つであるセパレータ（1'）を、その片面（1'a）側が向合うように設け、
該電解質膜電極複合板（２）の反対面（2b）側に、
セパレータ（１）の他の一つであるセパレータ（1"）を、その反対面（1"b）側が向合うように設けて、
組み立てた場合に、
該電解質膜電極複合板（２）を挟んで向合う、セパレータ（1'）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の片面溝（11'a）の長手方向の片面中心線（12'a）とセパレータ（1"）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の反対面溝（11"b）の長手方向の反対面中心線（12"b）との間の片面からみてずれている距離Ｌが０であることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項５】
酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝（11a）の始点および終点に、それぞれ片面供給孔（21a）および片面排出孔（22a）を有し、燃料（ｂ）を流通させる反対面溝（11b）の始点および終点に、それぞれ反対面供給孔（21b）および反対面排出孔（22b）を有し、セパレータ（１）の板面に直角の中心軸（ｏ）を通り、片面溝（11a）の長手方向の中心線（12a）に直角な線を中心に１８０度回転させ、片面同士及び反対面同士を重ね合わせた時に、回転後のセパレータ（１）の片面供給孔(21a)および片面排出孔(22a)が回転前の反対面供給孔(21b)および反対面排出孔(22b)と、供給孔および排出孔の種類は問わず、完全に重なるように上記溝及び孔が設けられた請求項１〜４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項６】
燃料（ｂ）が液体燃料である請求項１〜５のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項７】
熱可塑性樹脂および導電性充填材からなる樹脂組成物を成形してなる請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項８】
燃料電池として組み立てた状態で、セパレータの種類及び／又はセパレータの上下と向きが一つの側面（８）側より確認できる目印（９）を成形により設けてある燃料電池用セパレータ。
【請求項９】
目印（９）が切欠き（91）及び／又はタブである請求項８に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１０】
目印（９）がセパレータの片面側またはその反対面側の一定位置に設けられた請求項９又は１０に記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載の目印（９）を有する請求項１〜７のいずれかに記載の燃料電池用セパレータ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを使用した燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面側に酸素含有気体を流通させる溝を、反対面側に液体燃料を流通させる溝を設けた燃料電池用セパレータ（以下、セパレータという。）及びそれを使用した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電解質として水素イオン伝導性を有する高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池は、加圧容器等を必要とせずにコンパクトな構造で高出力密度が得られ、かつ簡単なシステムで運転できることから、携帯用電話やパーソナルコンピュータなどの小型電源として注目されている。
【０００３】
固体高分子型燃料電池では、通常、高分子材料からなる電解質膜は、その両側の面を多孔質の正電極板（カソード又は酸素極ともいう）及び多孔質の負電極板（アノード又は燃料極ともいう）で挟んだ電解質膜電極複合板として使用される。多孔質の正電極板には電解質膜と反対側の面に酸素含有気体が流通されて、多孔質を通って電解質膜に到達し、多孔質の負電極板には電解質膜と反対側の面に燃料が供給されて多孔質を通って電解質膜に到達し、燃料の酸化反応により発電が行われる。
【０００４】
燃料電池内の発電効率を上げるには、酸化反応による発熱を除熱する必要がある。冷却するには反応部近傍の壁を効率よく冷却することが必要であり、そのためセパレータの中央部を均一に冷却することが重要である。
特開平ｌｌ−３５４１３４号公報では、アノード側セパレータ、カソード側セパレータ及び冷却用セパレータのうちの少なくとも１種類のセパレータは、案内溝の配設形態及び案内溝への流体の供給、排出に供される貫通孔の位置が異なる複数種類が組み込まれている構造にして、セル面内温度分布の偏りを小さくしている。
しかし、上記技術では、流体を流す貫通孔を必要以上に設けており、効率的でなく、又貫通孔が多いとセパレータ自身の強度が下がるという問題がある。
【０００５】
一方、軽量化及びコストダウンのために、板状のセパレータを樹脂で成形するが、一枚のセパレータの片面に酸素含有気体を流通させる溝を設け、反対面側に燃料を流通させる溝が設けられる。
図１は、従来技術による樹脂製セパレータの上面図（図１（ａ））、その裏面図（図１（ｂ））及び図１（ａ）のA-A'断面図（図１（ｃ））である。図８（ｃ）は図１（ｃ）の部分拡大図である。
図１（ｃ）及び図８（ｃ）を参照して、酸素含有気体を流通させる片面溝11a同士の片面仕切壁13aと、燃料を流通させる反対面溝11b同士の反対面仕切壁13bは、完全に向合って一体的に形成されているために、壁の厚みがｔで壁幅Ｗを有する肉厚部分が生じる。このため、液状の燃料（ｂ）を流通させる例えば片面側は、液体によって除熱され易いが、酸素含有気体（ａ）を流通させる気体を通過させる例えば反対面側は、除熱され難いという問題がある。
また、樹脂で成形する場合に、図８（ｃ）において、片面溝と反対面溝の間にある壁の部分は肉厚が薄いため樹脂が充填されにくいので、充填不足によって壁の形成が不十分になり、酸素含有気体や燃料が相互もしくはもう片方の流通させる溝に流出し、発電効率が著しく低下するという問題を生じる。
【０００６】
さらに、他の問題は、電解質膜電極複合板とセパレータとを多数、交互に積層して、燃料電池を組み立てる際に、セパレータの上下関係や向きが分かり難く、誤った組み立てを行い、燃料を供給する溝と酸素含有気体を供給する溝とが完全に向き合わず、発電効率が低下するという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平ｌｌ−３５４１３４号公報（請求項１および２、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、反応熱を除熱しやすい構造のセパレータを提供することである。
本発明の他の目的は、樹脂で成形する場合に、溝の仕切壁等が完全な形状に形成されるセパレータを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、組み立て時にセパレータの上下関係や向きが分かり易いセパレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討した結果、酸素含有気体が流通する溝の仕切壁の長手方向の中心線と、燃料が流通する溝の仕切壁の長手方向の中心線とを片面からみてずらすことにより、上記問題を解決し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
また、成形時に、セパレータの外側面に、目印を一体的に成形により設けることにより、誤組み立てが防げることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
即ち、本発明の第１は、燃料（ｂ）と酸素含有気体（ａ）によって発電する燃料電池（10）用に、電解質膜（３）、その片側の面に設けられた多孔質の正電極板（４）及びその反対側の面に設けられた多孔質の負電極板（５）からなる電解質膜電極複合板（２）を挟んで、使用される板状のセパレータ（１）において、
セパレータ（１）の片面（1a）側に酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝（11a）が設けられ、折返されて相隣る片面溝（11a）同士は片面仕切壁（13a）により隔てられ、
該セパレータ（１）の反対面（1b）側に燃料（ｂ）を流通させる反対面溝（11b）が設けられ、折返されて相隣る反対面溝（11b）同士は反対面仕切壁（13b）により隔てられて、
片面仕切壁（13a）の長手方向の片面中心線（14a）と反対面仕切壁（13b）の長手方向の反対面中心線（14b）が該セパレータ（１）の片面（1a）側とその反対面（1b）側において、片面からみて、ずれていることを特徴とする燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第２は、セパレータ（１）の片面（1a）側に酸素含有気体（ａ）を流通させる溝幅Ｇを有する直線状の片面溝（11a）が１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る片面溝（11a）同士は壁幅Ｗを有する片面仕切壁（13a）により隔てられ、
該セパレータ（１）の反対面（1b）側に燃料を流通させる溝幅Ｇを有する反対面溝（11b）が１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る反対面溝（11b）同士は壁幅Ｗを有する反対面仕切壁（13b）により隔てられ、
各ｍ（ｍは１〜ｎ−１の整数）条目の片面仕切壁（13a）の長手方向の片面中心線（14a）と該各ｍ条目の反対面仕切壁（13b）の長手方向の反対面中心線（14b）が該セパレータ（１）の片面（1a）側とその反対面（1b）側において、片面からみて、ずれていることを特徴とする本発明の第１に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第３は、片面仕切壁（13a）の片面中心線（14a）と反対面仕切壁（13b）の反対面中心線（14b）との間の片面からみてずれている距離ｄが壁幅Ｗ〜溝幅Ｇである本発明の第２に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第４は、燃料電池として、
ある一つの電解質膜電極複合板（２）の片面（2a）側に、
セパレータ（１）のある一つであるセパレータ（1'）を、その片面（1'a）側が向合うように設け、
該電解質膜電極複合板（２）の反対面（2b）側に、
セパレータ（１）の他の一つであるセパレータ（1"）を、その反対面（1"b）側が向合うように設けて、
組み立てた場合に、
該電解質膜電極複合板（２）を挟んで向合う、セパレータ（1'）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の片面溝（11'a）の長手方向の片面中心線（12'a）とセパレータ（1"）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の反対面溝（11"b）の長手方向の反対面中心線（12"b）との間の片面からみてずれている距離Ｌが０であることを特徴とする本発明の第２又は３に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第５は、燃料電池として、
ある一つの電解質膜電極複合板（２）の片面（2a）側に、
セパレータ（１）のある一つであるセパレータ（1'）を、その片面（1'a）側が向合うように設け、
該電解質膜電極複合板（２）の反対面（2b）側に、
セパレータ（１）の他の一つであるセパレータ（1"）を、その反対面（1"b）側が向合うように設けて、
組み立てた場合に、
該電解質膜電極複合板（２）を挟んで向合う、セパレータ（1'）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の片面溝（11'a）の長手方向の片面中心線（12'a）とセパレータ（1"）の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の反対面溝（11"b）の長手方向の反対面中心線（12"b）との間の片面からみてずれている距離Ｌが０であることを特徴とする本発明の第２又は３に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第５は、酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝（11a）の始点および終点に、それぞれ片面供給孔（21a）および片面排出孔（22a）を有し、燃料（ｂ）を流通させる反対面溝（11b）の始点および終点に、それぞれ反対面供給孔（21b）および反対面排出孔（22b）を有し、セパレータ（１）の板面に直角の中心軸（ｏ）を通り、片面溝（11a）の長手方向の中心線（12a）に直角な線を中心に１８０度回転させ、片面同士及び反対面同士を重ね合わせた時に、回転後のセパレータ（１）の片面供給孔(21a)および片面排出孔(22a)が回転前の反対面供給孔(21b)および反対面排出孔(22b)と、供給孔および排出孔の種類は問わず、完全に重なるように上記溝及び孔が設けられた本発明の第１〜４のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第６は、燃料（ｂ）が液体燃料である本発明の第１〜５のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第７は、熱可塑性樹脂および導電性充填材からなる樹脂組成物を成形してなる本発明の第１〜６のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第８は、燃料電池として組み立てた状態で、セパレータの種類及び／又はセパレータの上下と向きが一つの側面（８）側より確認できる目印（９）を成形により設けてある燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第９は、目印（９）が切欠き（91）及び／又はタブである本発明の第８に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第１０は、目印（９）がセパレータの片面側またはその反対面側の一定位置に設けられた本発明の第９又は１０に記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第１１は、本発明の第８〜１０のいずれかに記載の目印（９）を有する本発明の第１〜７のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを提供する。
本発明の第１２は、本発明の第１〜１１のいずれかに記載の燃料電池用セパレータを使用した燃料電池を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、燃料電池に使用して、反応熱を除熱しやすい構造のセパレータが提供される。
本発明によれば、樹脂で成形する場合に、特に熱可塑樹脂に導電性充填材を混入してなる場合、薄肉部が減少するので成形性が向上し、溝の仕切壁が完全な形状に形成される。両側肉薄の溝部分が減り、強度的にも向上する。
また、本発明によれば、燃料電池として組み立て時にセパレータの上下関係や向きが分かり易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のセパレータ１は、燃料（ｂ）と酸素含有気体（ａ）によって発電する燃料電池用に、電解質膜電極複合板を挟んで、使用される板状のセパレータである。
以下、本発明のセパレータを、図２を使用して説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
セパレータ１の片面1a側に酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝11aが設けられ、折返されて相隣る片面溝11a同士は片面仕切壁13aにより隔てられている。
該セパレータ１の反対面（裏面とも言う）1b側に燃料（ｂ）を流通させる反対面溝11bが設けられ、折返されて相隣る反対面溝11b同士は反対面仕切壁13bにより隔てられている。
本発明の特徴は、片面仕切壁13aの長手方向の片面中心線14aと反対面仕切壁13bの長手方向の反対面中心線14bが該同一セパレータ１の片面1a側とその反対面1b側において、片面（もしくは反対面）からみてずれている（以下、単にずれているという。）ことである。
【００１３】
本発明のセパレータ１は、好ましくは、片面1a側に酸素含有気体（ａ）を流通させる溝幅Ｇを有する直線状の片面溝11aが１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る片面溝11a同士は壁幅Ｗを有する片面仕切壁13aにより隔てられている。
該セパレータ１の反対面1b側に燃料を流通させる溝幅Ｇを有する反対面溝11bが１８０度折返し状にｎ条設けられ、折返されて相隣る反対面溝11b同士は壁幅Ｗを有する反対面仕切壁13bにより隔てられている。
直線状の溝の数ｎは２以上の整数であり、特に制限はないが、例えば３〜１００条であってもよい。
溝幅Ｇは、例えば０．０１〜１０ｍｍ、通常は０．１〜５ｍｍである。なお、溝幅Ｇは、溝毎に同じであっても、異なっても、下流に進むにつれて反応量を均一にするように、広くなっていてもよいが、好ましくは均一幅である。
溝の深さＤは、例えば０．０１〜２ｍｍ、通常は０．１〜１ｍｍである。なお、溝の深さＤは、溝毎に同じであっても、異なっても、下流に進むにつれて反応量を均一にするように、深くなっていてもよいが、好ましくは均一深さである。
壁幅Ｗは、溝幅Ｇの１〜１００％、好ましくは１〜５０％の幅であり、例えば０．０１〜５ｍｍ、通常は０．１〜２．５ｍｍである。
本発明の特徴は、各ｍ（ｍは１〜ｎ−１の整数）条目の片面仕切壁13aの長手方向の片面中心線14aと該各ｍ条目の反対面仕切壁13bの長手方向の反対面中心線14bが該セパレータ１の片面1a側とその反対面1b側において、ずれていることである。なお、各ｍ条目とは、図３（ｃ）に表示したような順番である。
【００１４】
片面中心線14aと反対面中心線14bとの間のずれている距離ｄが壁幅Ｗの１０〜２００％、好ましくは壁幅Ｗ〜溝幅Ｇ、さらに好ましくは（Ｗ＋Ｇ）／２である。このようにすることによって、反応熱を除熱しやすく、且つ、樹脂で成形する場合に、溝の仕切壁等が完全な形状に形成できる。
図８（ａ）に示すように、ずれている距離ｄが壁幅Ｗ〜溝幅Ｇである場合には、片面仕切壁13aと反対面仕切壁13b同士は背中合わせとなる部分を持たず、図８（ｂ）では一部背中合わせとなる部分があるが、図８（ｃ）のように完全に背中合わせ（ｄ＝０）となることはない。この場合にも、図８（ｃ）の場合に較べれば、反応熱を除熱しやすく、且つ、樹脂で成形する場合に、溝の仕切壁等の形状が良好に形成できる。
【００１５】
溝の長手方向に直角の断面形状は、矩形型、半円型、Ｕ字型、Ｖ字型でもよい。
折返されて相隣る溝同士は、図５に示すように、Ｕ字型やコの字型（即ち、角張った構造）などの折曲がり部で連結されていてもよい。
なお、燃料（ｂ）と酸素含有気体（ａ）の種類や濃度や流速によっては、向合う片面溝11aと反対面溝11bについては、断面の形状、幅、深さが同じでも、異なっていてもよい。
【００１６】
図４に、セパレータ１と電解質膜電極複合板２を交互に多数積層し、燃料電池を組立てた例を示す。
判りやすいように、セパレータ１を２枚（セパレータ1'とセパレータ1"）使用し、電解質膜電極複合板２の両側に配置して、単位燃料電池を形成した場合について、図９（ｂ）を参照して説明する。
一つの電解質膜電極複合板２の片面2a側に、セパレータ1'を、その片面1'a側が向合うように設け、該電解質膜電極複合板２の反対面2b側に、他の一つのセパレータ1"を、その反対面1"b側が向合うように設けて、組み立てる。
この場合に、該電解質膜電極複合板２を挟んで向合う、セパレータ1'の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の溝11'aの長手方向の中心線12'aとセパレータ1"の各ｋ（ｋは１〜ｎの整数）条目の溝11"bの長手方向の中心線12"bとの間のずれている距離Ｌが実質的に０であることが、反応効率上最も好ましいが、組み立て誤差なども考慮して、溝幅Ｇの±５％程度ずれていてもよい。
【００１７】
燃料電池として、セパレータ１と電解質膜電極複合板２を交互に積層する都合上、酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝11aの始点および終点に、それぞれ片面供給孔21aおよび片面排出孔22aを設け、燃料（ｂ）を流通させる反対面溝11bの始点および終点に、それぞれ反対面供給孔21bおよび反対面排出孔22bを設けることが好ましい。
複数のセパレータ１の燃料孔同士は直列に繋がって、燃料がはじめに、１枚目のセパレータの燃料供給孔に供給され、燃料排出孔から出た燃料が２枚目のセパレータの燃料供給孔に供給されるようにしてもよいし、複数のセパレータ１の燃料孔同士は並列に繋がって、各セパレータの燃料供給孔に独立に供給され、各セパレータの燃料排出孔から出るようにしてもよい。なお、片面溝11a及び反対面溝11bの出口付近に隘路を設けてもよい。
孔の形状には特に制限はなく、矩形、円形、それらの組み合わせでもよい。
酸素含有気体（ａ）に関しても上記と同様である。
【００１８】
セパレータ１を積層する都合上、同じ状態で二枚を積層すると、図９（ａ）に示すように、酸素含有気体（ａ）を流通させる片面溝11aと燃料（ｂ）を流通させる反対面溝11bとは正対して向合わない。一方、成形する際に、後述する目印のような付属部分を含めてもあるいは除いてもよいが、一種類の金型で成形できることが好ましい。
具体的には、セパレータ１が方形で、方形のある一辺に平行に各溝が形成されている場合、セパレータ１の板面に直角の中心軸（ｏ）に直角で、片面溝11aの長手方向の中心線12aに直角な線を中心に１８０度回転させ、片面同士及び反対面同士を重ね合わせた時に、回転後のセパレータ１の二つの孔が、回転前の二つの孔と、供給孔および排出孔の種類は問わず、完全に重なるように上記溝及び孔が設けられるなどの例が挙げられる。
【００１９】
本発明では、燃料電池を組み立てる場合に基本的には冷却用セパレータは不要であるが、用途によっては冷却用セパレータを、本発明に係るセパレータ１に隣接させて設けてもよい。
【００２０】
一つのセパレータ１を、向き又は裏表を変えて使用する場合、セパレータの上下関係や向きが分かり難く、誤った組み立てを行うことを避けるように、本発明では、セパレータの種類及び／又はセパレータの上下や向きが一つの側面８側より確認できる目印９を成形により設けることが好ましい。
目印９としては、切欠き91、タブ、突起、ギザギザなどが挙げられ、これらを併設してもよい。
目印９の設けられる位置は、組立中又は組立て終了後、位置が確認できるような一つの側面８側であり、具体的には、片面1a側の片面供給孔21aと片面排出孔22aの中間の所定の位置や反対面1b側の反対面供給孔21bと反対面排出孔22bの中間の所定の位置（真ん中でも真ん中より端に偏っていてもよい）などが挙げられる。
目印９を設けたセパレータ１の例を図６に示す。
セパレータ１の種類の一例として、図６（ａ）に示されるパターンＡは、例えば、一方の面側に切欠き91を２個所設けた例であり、切欠き91の位置は、酸素含有気体（ａ）の片面供給孔21aおよび片面排出孔22aに近い側面81に１個所、他を燃料（ｂ）の反対面供給孔21bおよび反対面排出孔22bに近い側面82に設けた例である。
切欠き91は、識別が誤り無く行え、更には容易であれば何処でもよく、裏面側でもよく、また側面81と側面82に隣る側面であってもよい。
パターンＡのセパレータ１のみを用いて燃料電池を組立て、確認し易くした例を図７（ａ）に示す。
セパレータ１の種類の他の一例として、図６（ｂ）に示されるパターンＢは、１個の切欠き91を反対面1b側の燃料（ｂ）の反対面供給孔21bおよび反対面排出孔22bに近い側面82に設けた例である。
パターンＡとパターンＢのセパレータを交互に用いて燃料電池を組立て、確認し易くした例を図７（ｂ）に示す。なお、パターンＢの反対面の溝は、図７（ｂ）の様に重ねたときにパターンＡに溝に合う様に形成されている。
【００２１】
電解質膜電極複合板２を構成する電解質膜３としては、スルホン酸基を持つポリスチレン系の陽イオン交換膜、フルオロカーボンスルホン酸とポリビニリデンフルオライドとの混合膜、フルオロカーボンマトリックスにトリフルオロエチレンをグラフト化したもの等が知られており、最近ではパーフルオロカーボンスルホン酸膜（例えばナフィオン：商品名、デュポン社製）等が挙げられる。
上記電解質膜３の両面には、電解質膜３よりも小さい面積に形成された多孔質材料でできた正電極板４と多孔質材料でできた負電極板５が密接して配置されている。多孔質材の孔により酸素含有気体（ａ）や燃料（ｂ）が電解質膜３へ供給され、電極としての作用によりイオン化が生じる。
電極及び／又は電解質膜には、反応速度を向上させるために、触媒を担持させたりしてもよい。
正電極材料および負電極材料としては、カーボン不織布またはそれを撥水処理したもの等が挙げられる。
触媒としては白金、白金担持カーボン等が挙げられる。
電極の周囲にはシール用のガスケット６が配置され、電解質膜電極複合板２とセパレータ１の間から酸素含有気体（ａ）や燃料（ｂ）が漏洩しないようにする。
【００２２】
酸素含有気体（ａ）は、酸素でも、空気でも、酸素富化空気でもよい。
【００２３】
本発明で使用する燃料（ｂ）は、液体又は気体燃料であり、好ましくは液体燃料である。液体燃料としては、ブタン、ヘキサンなどの炭化水素、メタノール、エタノールなどのアルコール、ジイソプロピルエーテル、ジ−tert−ブチルエーテルなどのエーテルなどが挙げられる。液体燃料は含水燃料であってもよい。
【００２４】
セパレータの材質としては、金属、黒鉛、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂が挙げられるが、好ましくは熱可塑性樹脂である。
熱可塑性樹脂としては、汎用樹脂、エンジニアリング樹脂、ポリマーアロイ等、いずれの種類の樹脂でもよい。
熱可塑性樹脂としては、ナイロン６、同６，６、同１２、同６，１２のような各種脂肪族ポリアミドまたは芳香族ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、のような芳香族ポリエステル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）のようなポリアリーレンスルフィド（ＰＡＳ）、ポリスルフォン（ＰＳu）、ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリエステルや液晶ポリアミドなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）、弗素樹脂等が挙げられる。
その他、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、脂肪族ヒドロキシカルボン酸もしくはその環状化合物からの脂肪族ポリエステル、さらにはこれらがジイソシアネートなどにより分子量が増加した脂肪族ポリエステル等の生分解性樹脂などであってもよい。
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ゴム、不飽和ポリエステル、ユリア・メラミン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
【００２５】
これらの樹脂には、通常の樹脂添加剤が添加できる。
樹脂添加剤としては、可塑剤、熱安定剤、滑剤、ブロッキング防止剤、結晶化核剤、光分解促進剤、生分解促進剤、自動酸化剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、帯電防止剤、難燃剤、流滴剤、耐水化剤、抗菌剤、防臭剤、脱臭剤、充填材（無機添加剤又は有機添加剤）、増量剤、着色剤又はこれらの混合物が挙げられる。
充填材としては無機充填剤や有機充填剤が挙げられる。
無機充填剤としては、特に限定はないが、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質ないし微粉化炭酸カルシウム、特殊カルシウム系充填剤などの炭酸カルシウム粉末；霞石閃長岩微粉末；モンモリロナイト、ベントナイト等のクレー、焼成クレー、シラン改質クレーなどのクレー(ケイ酸アルミニウム粉末)；タルク；溶融シリカ、結晶シリカなどのシリカ(二酸化ケイ素)粉末；ケイ藻土、ケイ砂などのケイ酸含有化合物；軽石粉、スレート粉、マイカ、雲母粉、アスベスト、などの天然鉱物、及びその粉砕品；アルミナ、アルミナコロイド(アルミナゾル)、アルミナ・ホワイト、硫酸アルミニウムなどのアルミナ含有化合物；硫酸バリウム、リトポン、硫酸カルシウム、二硫化モリブデン、グラファイト(黒鉛)などの鉱物；ガラスビーズ、ガラスフレーク、発泡ガラスビーズなどのガラス系フィラー；フライアッシュ球、火山ガラス中空体、軽石バルーン、合成無機中空体、炭素中空球；無煙炭粉末、人造氷晶石(クリオライト)、酸化チタン、酸化マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、ドロマイト、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、アルミニウム粉、硫化モリブデン、チタン酸カリウム、単結晶チタン酸カリ、チタン酸カリウィスカー、シリコンカーバイドウィスカー、グラファイトウィスカー、窒化シリコンウィスカー、アルミナ−酸化ホウ素ウィスカー、酸化亜鉛ウィスカー；ガラス繊維、カーボン繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、アモルファス繊維、シリコン・チタン・炭素系繊維；カーボンナノチューブ、フラーレン、μｍ以下に粉砕された超微粉砕炭素などが挙げられる。
有機充填剤としては、例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、フッ素繊維、エボナイト粉末、熱硬化性樹脂中空球、熱硬化性樹脂フィラー、エポキシ樹脂フィラー、シリコン系フィラー、サラン中空球、セラック、木粉、コルク粉末、ポリビニルアルコール繊維、セルロースパウダ、木材パルプなどが挙げられる。
充填剤は、好ましくは導電性充填材である。導電性充填材の配合量は、樹脂１００重量部に対して１５０〜２０００重量部である。
【００２６】
（実施例）
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（１）樹脂材料は液晶性ポリエステル（ポリプラスチックス（株）製、ベクトラ、溶融粘度３Ｐａ・ｓ（３４０℃測定、１０００／ｓｅｃ））１００重量部に、黒鉛（（株）エスイーシー製、人造黒鉛ＳＧＳ−３５０、固定炭素９９．９重量％、平均粒径３５０μｍ、嵩比重０．８）を３００重量部配合した組成物を用いた。
（２）電解質膜としてはデュポン製ナフィオンＮＦｌｌ２に触媒として田中貴金属工業社製ＴＥＣ１０Ｖ５０Ｅを０．５ｍｇ／ｃｍ2担持させたものを使用し、正極及び負極に多孔質製のフッ素樹脂含浸カーボン不織布を用い、電解質膜電極複合板とした。
ガスケットとして０．５ｍｍ厚のシリコンシートを使用した。
（３）燃料としてはアノード側に３％メタノール水溶液を、カソード側に空気を使用した。
（４）燃料電池としての組み立ては、セパレータ、ガスケット、電解質膜電極複合板、ガスケット、セパレータ、ガスケット、電解質膜電極複合板、ガスケット等の順に積み上げ、セパレータを４枚、電解質膜を３枚、ガスケットを６枚使用して組合せ、それらを上下二枚の金属製の締付け板16で挟み、四隅を電気絶縁処理したボルト７とナット7'で締付けて、行った。
更にセパレータの温度を測定する為、積層中心のセパレータのカソード側溝底部、壁部に微小な熱電対を設けた。
【００２７】
（実施例１）
上記組成物を用い、図３に示す様な、４５ｍｍ幅×５２．５ｍｍ長×２．５ｍｍ厚のプレートに、５ｍｍ幅×１ｍｍ深の溝が２．５ｍｍ幅の壁で隔てられ、表裏の壁の中心が１ｍｍずらしてあるセパレータを射出圧縮成形して用いた。
得られた燃料電池を６０℃設定の恒温槽に入れ、温度が一定になった後、燃料を導入して発電し、金属板から電流を取り出した。
その結果、溝底部が７４℃、壁部が７５．５℃となり、１．５℃の温度バラツキで３ｍＷ／ｃｍ2の出力が得られた。
【００２８】
（実施例２）
図２に示す様な、４５ｍｍ幅×５２．５ｍｍ長×２．５ｍｍ厚のプレートに、５ｍｍ幅×１ｍｍ深の溝が２．５ｍｍ幅の壁で隔てられ、表裏の壁の中心が２．５ｍｍずれて片面仕切壁と反対面仕切壁とが重ならないセパレータを用いた以外は、実施例１と同じように行った。
その結果、溝底部が７４℃、壁部が７５℃となり、１℃の温度バラツキで３．２ｍＷ／ｃｍ2の出力が得られた。
【００２９】
（比較例１）
図１に示す様な、４５ｍｍ幅×５２．５ｍｍ長×２．５ｍｍ厚のプレートに、５ｍｍ幅×１ｍｍ深の溝が２．５ｍｍ幅の壁で隔てられ、表裏の壁の中心が同一であるセパレータを作成した以外は実施例１と同様に行った。
その結果、溝底部が７４℃、壁部が７９℃となり、５℃もの温度バラツキが発生し、２．０ｍＷ／ｃｍ2の低い出力しか得られなかった。
【００３０】
（実施例３）
図６（ａ）に示すように、両側に切欠きを設けた１種類のセパレータを多数枚、射出圧縮成形した。
得られセパレータを、図７（ａ）に示すように組み立てた。切欠きが目印となり、電解質膜電極複合板の両側に、誤り無くセパレータを設置することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１（ａ）は従来のセパレータの上面図である。  図１（ｂ）は図１（ａ）の裏面図である。  図１（ｃ）は図１（ａ）のA-A'断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明のセパレータの一例の上面図である。  図２（ｂ）は図２（ａ）の裏面図である。  図２（ｃ）は図２（ａ）におけるA-A'断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明のセパレータの他の一例の上面図である。  図３（ｂ）は図３（ａ）の裏面図である。  図３（ｃ）は図３（ａ）におけるA-A'断面図である。
【図４】図２に示すセパレータを用いて組立てた燃料電池の断面図（A-A'対応）である。
【図５】図５（ａ）は本発明のセパレータの一例の燃料流通側から見た上面図である。  図５（ｂ）は本発明のセパレータの他例の燃料流通側から見た上面図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の目印を有するセパレータの一例の上面図である。  図６（ｂ）は本発明の目印を有するセパレータの他例の上面図である。
【図７】図７（ａ）は図６（ａ）に示すセパレータのみを用いて組立てた燃料電池の目印側側面図である。  図７（ｂ）は図６（ａ）及び（ｂ）に示すセパレータを交互に用いて組立てた燃料電池の目印側側面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明のセパレータの一例の断面図である。  図８（ｂ）は本発明のセパレータの他の一例の断面図である。  図８（ｃ）は従来のセパレータの断面図である。
【図９】図９（ａ）はセパレータを誤って組み立てた例の断面図である。  図９（ｂ）はセパレータを正しく組み立てた例の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  セパレータ
1a  片面
1b  反対面
1'  セパレータ
1'a  片面
1'b  反対面
1"  セパレータ
1"a  片面
1"b  反対面
２  電解質膜電極複合板
３  電解質膜
４  正電極板
５  負電極板
６  ガスケット
７  絶縁ボルト
7'  ナット
８  側面
９  目印
10  燃料電池
11a  片面溝
11'a 片面溝
11"a 片面溝
11b  反対面溝
11'b 反対面溝
11"b 反対面溝
12a （片面溝11aの）中心線
12'a（片面溝11'aの）中心線
12"a（片面溝11"aの）中心線
12b （反対面溝11bの）中心線
12'b（反対面溝11'bの）中心線
12"b（反対面溝11"bの）中心線
13a  片面仕切壁
13b  反対面仕切壁
14a  （片面仕切壁13aの）中心線
14b  （反対面仕切壁13bの）中心線
16  締付け板
21a  酸素含有気体入口孔（片面供給孔）
21b  液体燃料入口孔（反対面供給孔）
22a  酸素含有気体出口孔（片面排出孔）
22b  液体燃料出口孔（反対面排出孔）
91  切欠き
ｏ  セパレータ１の中心軸
【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】
2005174772.tif 000008
【図７】
2005174772.tif 000009
【図８】
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【図９】
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