(57)【要約】【課題】燃料電池のガスケットから溶出する成分とその量を制御することにより、長期的に信頼性を維持する燃料電池を提供する。【解決手段】高分子電解質膜と、その両面を挟む一対の電極と、電極の一方に燃料ガスを、他方に酸化剤ガスを供給・排出するガス流路を有する一対のセパレータと、セパレータと高分子電解質膜とに挟持され、かつ電極およびガス流路の周囲に位置するガスケットとを具備し、ガスケットは、８０〜１００℃の純水中に完全に浸漬させた状態で５０時間保持した際１ｇ当たりから純水中に溶出する成分及び量が、ＴＯＣで３００μｇ以下、アンモニウムイオンで５０μｇ以下、塩化物イオンで５０μｇ以下、臭化物イオンで２０μｇ以下、かつ亜硫酸イオンで１０μｇ以下である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給・排出し、他方に酸化剤ガスを供給・排出するガス流路を有する一対の導電性セパレータと、前記導電性セパレータと水素イオン伝導性高分子電解質膜とに挟持され、かつ前記電極および前記ガス流路の周囲に位置するガスケットとを具備した高分子電解質型燃料電池であって、前記ガスケットが、８０〜１００℃の純水中に完全に浸漬させた状態で５０時間保持した際に、１ｇ当たりから純水中に溶出する成分及び量が、ＴＯＣで３００μｇ以下、アンモニウムイオンで５０μｇ以下、塩化物イオンで５０μｇ以下、臭化物イオンで２０μｇ以下、かつ亜硫酸イオンで１０μｇ以下である高分子電解質型燃料電池。
【請求項２】
前記ガスケットは、８０℃以上に保持した純水またはｐＨが−０．３以上の酸性水溶液中に、１０時間以上浸漬させる処理が行われている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項３】
前記ガスケットは、二酸化炭素を含むガスをバブリングし、かつ８０℃以上に保持した純水中に１０時間以上浸漬させる処理が行われている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項４】
前記ガスケットは、８０℃以上に保持した純水またはｐＨが−０．３以上である酸性水溶液中で、１時間以上超音波洗浄が行われている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項５】
前記ガスケットは、ガス温度８０℃以上かつ相対湿度１００％のガスに、１０時間以上暴露させる処理が行われている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
【請求項６】
前記ガスケットは、ガスケット単体、またはセパレータと一体化したガスケットである請求項２〜５のいずれかに記載の高分子電解質型燃料電池。
【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、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池、特にそのガスケットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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燃料ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱とを同時に発生させるものである。
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とその両面に配置された一対の電極からなる。これを、ＭＥＡ（電解質膜電極接合体）と呼ぶ。電極は、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒層、および、その外面に形成された通気性と電子導電性を併せ持つガス拡散層から構成される。ガス拡散層は、例えばカーボンペーパーやカーボンクロスなどの多孔体から形成される。
【０００３】
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、グラファイトなどの導電性炭素材料や金属材料からなる導電性セパレータが配置される。セパレータがＭＥＡと接触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガス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と別に設けることもできるが、セパレータ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。
供給する反応ガスが電池外へリークしたり、二種類の反応ガスが互いに混合することがないように、電極の周囲、セパレータのガス流路の周囲、またはセパレータにあるガスのマニホールド孔の周囲にガスケットを配置している。このガスケットは、セパレータとＭＥＡあるいはＭＥＡを挟持するセパレータ間に挟まれる位置に存在させている。
これらのＭＥＡとセパレータを交互に重ねていき、１０〜２００セル積層し、その積層体を集電板および絶縁板を介して端板で挟み、これらを締結ボルト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。
【０００４】
このような高分子電解質型燃料電池に用いるガスケットの材料に関しては、燃料電池の運転温度（６０〜１００℃）の環境下における耐熱性、シール性能と相関が深い弾力性、および成形性が要求される。その他にも、含水時に強い酸性を呈する高分子電解質膜と接するため、少なくとも高分子電解質膜とガスケットが接触する部分については、耐酸性が要求される。そのため、ガスケットに用いられる耐酸性に優れるゴム材料として、例えばシリコーンゴムやフッ素ゴム、ポリイソプロピレンポリマー系のゴム（例えば、特許文献１参照）およびパーフルオロカーボン系の高分子などの材料がある。
【０００５】
しかし、フッ素ゴムなどは硬度が高いため、この材料を用いたガスケットを配する場合、必要なガスシール性を安定的に確保するためにはガスケットの圧縮寸法精度を高くする必要がある。すなわち、セパレータやガス拡散層などの電池構成部材に関して高い寸法精度が必要となるため、コストが高くなる問題がある。
これに対し、寸法精度を必要としないガスケットとして、弾力性を有するエチレン−プロピレン−ジエン系ゴム（ＥＰＤＭ）等からなるシール材が用いられている。その他にも、ブチルゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−有機酸共重合体、天然ゴム、ブタジエンゴムなどを使用する方法（例えば、特許文献２参照）や、ゴムによるシール以外にも接着剤を使用する方法（例えば、特許文献３参照）などもある。
【０００６】
ガスケットは、前述したようにシール材をガスケット状にした構造がよく用いられている。あらかじめガスケット状に成形したシール材を接着剤などでセパレータやＭＥＡに接着したり、あるいはセパレータに直接成形する方法などがある。その他にも、ガスケットをＯ−リング状に成形する方法や、寸法精度を必要としない構造として、独立気泡のスポンジ層を有するガスケット（例えば、特許文献４参照）も提案されている。
【０００７】
このように、従来のガスケットは、単一あるいは複数の種々の材料をさまざまな形状に成形して用いられている。
しかしながら、これまで燃料電池のガスケットに用いられてきたシール材の材料は、高温の水蒸気に長時間さらされることで、材料であるポリマー中に含まれる官能基や未反応基、成形時に使用した添加剤の未反応成分や不純物などが遊離あるいは分解されたものが溶出することが知られている。
【０００８】
例えば、通常のゴムは弾性を増すために加硫処理が施されており、未反応の硫黄成分が亜硫酸イオンの形で溶出する。また、次に説明するように、ハロゲン化物イオンも溶出される。フッ素ゴムからはフッ化物イオンが溶出し、また加硫速度を速める目的で、末端基に塩素や臭素が付加されたハロゲン化ブチルゴムからは、加水分解などにより塩化物イオンや臭化物イオンなどが遊離する。また、弾性を高めるために用いられる可塑剤や発火時の安全性を高めるために用いられる難燃剤などには、ハロゲン化物イオンやアンモニアなどが含まれており、これらの物質が溶出する。また、これらの添加物やゴム中の架橋不十分なモノマーや小分子量のポリマーなどの溶出も起こる。
【０００９】
このように、ガスケットから溶出するイオンあるいは有機物は、以下に示すように燃料電池の特性低下を引き起こす。
第一に、冷却水や生成水の導電性が上昇することによる電池性能の低下が指摘されている（例えば、特許文献５参照）。
第二に、塩化物イオンなどのハロゲンイオンのように、白金と錯体を形成するイオン種や、アンモニアや亜硫酸イオンなどの白金表面への吸着性の高いイオン種は、燃料電池の電極を構成する触媒層にある白金の有効反応面積を減少させる。
【００１０】
ガスケットから溶出するイオン種が白金電極に与える影響を確認するために、本発明者らは、図１に示す装置を用いて酸化還元反応の試験を行った。
図１は、酸化還元反応の試験を行うための装置の概略図である。
反応槽１中の電解液２として１Ｎの硫酸水溶液５００ｍＬを用い、作用極として１ｃｍ２に面積規制したφ１ｍｍの白金線３および対極として５ｃｍ×１０ｃｍの白金メッシュ４を用い、参照極はＲＨＥ（可逆水素電極）７とした。白金線３と白金メッシュ４の近傍には、酸素ガスまたは水素ガスを供給する燃料供給部材５を備えている。６は塩橋を表す。
【００１１】
酸素還元反応を試験するときには酸素ガスを、水素酸化反応を試験するときには水素ガスを、燃料供給部材５により、作用極近傍にバブリングすることにより供給した。そして、目的とする反応ガスを３０分間以上バブリングし、作用極の電位が安定した点を自然電位とした。電位が安定した後、ポテンショスタットにより作用極の電位を自然電位から酸化反応では＋１００ｍＶ、還元反応では−３００ｍＶの電位になるよう制御し、３時間後の電流値を測定した。
【００１２】
次いで、ガスケットから溶出する可能性があるイオン種を含む溶液を反応槽１に添加し、３時間後の電流値を測定した。そして電解液を１Ｎの硫酸水溶液と交換し、さらに３時間後の電流値を測定した。この試験で添加した溶液は、亜硫酸、フッ化水素、塩化水素、臭化水素、硫酸アンモニウムを含んでおり、それぞれのイオン濃度を、電解液中で１００ｐｐｍ、５００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、５０００ｐｐｍと変化させた。
【００１３】
図２は、塩化物イオンを５０００ｐｐｍ添加した実験における酸素還元電流の変化を、初期電流値を１００％としたときの経過時間の推移で表している。図より、実験開始から５００秒後に、塩酸（ＨＣｌ）を添加すると、電流値の値は、−０．２ｍＡ／ｃｍ２の初期値（表中、黒ひし形）から、−０．１２ｍＡ／ｃｍ２へと値が４０％減少した（表中、黒三角）。次いで、塩酸を添加してから２０００秒後に電解液を交換したが、電流値は変化しなかった（表中、黒丸）。
このことから、塩化物イオンは酸素還元電位において白金表面に吸着し、酸素還元反応が起こる活性サイトを塞いでしまい、つまり、塩化物イオンが白金表面の有効反応面積を減少させることが分かった。
【００１４】
次に、酸素還元電流値と電解液中の不純物濃度との関係を、不純物を含まない電解液における酸素還元電流値を１００％として、図３に示す。図３より、亜硫酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンおよびアンモニウムイオンを不純物として電解液に添加すると、添加量の増加に伴い電流値が減少することがわかる。また、フッ化物イオンを電解液に添加しても、電流値が変化しないことがわかる。
【００１５】
また、水素酸化電流値と電解液中の不純物濃度との関係を、不純物を含まない電解液における水素酸化電流値を１００％として、図４に示す。ここでも、酸素還元反応と同様に、亜硫酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンおよびアンモニウムイオンを不純物として電解液に添加すると、添加量の増加に伴い電流値が減少することが分かる。また、フッ化物イオンを電解液に添加しても、電流値が変化しないことがわかる。
【００１６】
以上より、ガスケットから溶出するイオン種の中で亜硫酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオンおよびアンモニウムイオンは、アノードおよびカソードの何れの電極反応においても、白金表面の有効反応面積を減少させることがわかる。
【００１７】
第三に、有機物は触媒層の細孔、高分子電解質膜の表面または高分子電解質の官能基に吸着し、触媒層中における反応ガスや生成水の移動度を低下させる。
したがって、燃料電池の長期的な信頼性を得るためには、ガスケットから溶出する成分毎に溶出量を制御する必要がある。
【００１８】
【特許文献１】
特開２００３−７３１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１２３１４５号公報
【特許文献３】
特開平９−２８９０２９号公報
【特許文献４】
特開平７−３１２２２３号公報
【特許文献５】
特開２００２−８６７６号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記に鑑み、ガスケットから溶出して電池の特性を劣化させる成分とその量を規制することにより、長期的に信頼性を維持する燃料電池を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高分子電解質膜を挟む一対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給・排出し、他方に酸化剤ガスを供給・排出するガス流路を有する一対の導電性セパレータと、前記導電性セパレータと水素イオン伝導性高分子電解質膜とに挟持され、かつ前記電極および前記ガス流路の周囲に位置するガスケットとを具備した高分子電解質型燃料電池であって、前記ガスケットが、８０〜１００℃の純水中に完全に浸漬させた状態で５０時間保持した際に、１ｇ当たりから純水中に溶出する成分及び量が、ＴＯＣで３００μｇ以下、アンモニウムイオンで５０μｇ以下、塩化物イオンで５０μｇ以下、臭化物イオンで２０μｇ以下、かつ亜硫酸イオンで１０μｇ以下である高分子電解質型燃料電池に関する。
【００２１】
本発明は、ガスケットが含む各種溶出成分のうち燃料電池の性能を劣化させる特定の成分及びその量を規制するもので、ガスケットを構成するシール材そのものが前記の特定成分を規制値を超える量を含まないことが望ましいが、実際にはそのような材料は少ない。従って、実用的には、ガスケットを洗浄処理して特定の溶出成分を規制値以下に低減する方法によってガスケットを調製するのが好ましい。
そのような洗浄処理の好ましい例を以下の（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００２２】
（ａ）８０℃以上に保持した純水またはｐＨが−０．３以上の酸性水溶液中に、ガスケットを１０時間以上浸漬させる。
（ｂ）二酸化炭素を含むガスをバブリングし、かつ８０℃以上に保持した純水中に、ガスケットを１０時間以上浸漬させる。
（ｃ）８０℃以上に保持した純水またはｐＨが−０．３以上の酸性水溶液中で、ガスケットを浸漬させ、１時間以上超音波洗浄を行う。
（ｄ）ガス温度８０℃以上かつ相対湿度１００％のガスに、ガスケットを１０時間以上暴露させる。
【００２３】
上述の（ａ）〜（ｄ）の処理は、ガスケット単体、またはセパレータと一体化したガスケットのいずれに対して行ってもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記のようにシール材からなるガスケットから溶出して燃料電池の特性低下を引き起こす不純物の種類と量を規制し、不純物がガスケット中に含まれている場合には、これらを一定レベルまで除去する点に特徴を有する。
ガスケットから溶出する不純物には、硫化物イオン、亜硫酸イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、アンモニウムイオンおよびＴＯＣなどがある。ＴＯＣ（ｔｏｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃａｒｂｏｎ）とは、水中に存在する有機物中の炭素の量を表し、有機体炭素ともいう。
【００２５】
前記の不純物は、長期間の燃料電池の運転において、微量ずつ溶出・蓄積して、電池特性劣化を進行させる。しかし、所定の除去処理を行ったガスケットには、イオンおよび有機物が存在しないため、そのガスケットを用いた燃料電池は、高い電池特性を維持することができる。
【００２６】
ガスケットを構成するシール材としては、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、ＥＰＤＭ、ブチルゴム、塩化ブチルゴム、臭化ブチルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、ポリイソプロピレンポリマー、パーフルオロカーボン、あるいはポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系およびポリアミド系などの熱可塑性エラストマー、あるいはイソプレンゴムおよびブタジエンゴムなどのラテックスを用いた接着剤、液状のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーンゴム、フッ素ゴムおよびアクリロニトリル−ブタジエンゴムなどを用いた接着剤などを挙げることができるが、特に限定はない。さらに、これらの材料を単体で用いても、あるいは２種類以上を混合もしくは複合して用いてもよい。
【００２７】
また、上述したシール材からなるガスケットの機能を向上させるために、難燃剤や可塑剤などの添加剤を、目的とする機能を持つシール材を作製するために適宜配合してもよい。
難燃剤としては、例えば塩素化パラフィン、パークロロシクロデカン、クロレンド酸、フォスフェートエステル、フォスフォネート、フォスフォリネン、塩素化フォスフェートエステル、塩素化ジフォスフェート、臭素化フォスフェートエステル、テトラブロモ無水フタル酸、ポリジブロモフェニレンオキサイド、ポリテトラブロモスチレン、ヘキサブロモシクロドデカン、メラミンリン酸塩ジメラミンフォスフェート、ポリリン酸アンモニウムなどを挙げることができるが、特に限定されるものではない。
可塑剤としては、フタル酸エステル、ジオクチルアジペート、ジイソノニルアジペート、トリメリット酸エステル、ピロメリット酸エステル、ビフェニルテトラカルボン酸エステルなどを挙げることができるが、特に限定されるものではない。
【００２８】
ガスケットから溶出するイオン種あるいは有機物が、電極あるいは高分子電解質の性能を劣化させることで電池特性を低下させることについては既述した。次に、実際の燃料電池の性能と溶出成分の量との関係を明らかにし、各成分について許容できる溶出量を定める。
まず、本発明者らは、ガスケットから溶出する成分を効率的かつ再現性高く測定できる方法について検討した。その結果、ガスケットを構成する材料からなる試験片を、加熱した電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以下の純水に浸漬させて可溶成分を抽出し、その濃度を定量する方法が最適であることを見出した。
この試験における純水の温度については、現在想定されている燃料電池の運転温度が６０〜９０℃と高温であり、またガスケットの材料の耐熱温度は約１５０℃〜４００℃と種類により異なり、材料の可溶成分である遊離した有機物などについても、一定温度に達しないと溶出しない場合がある。したがって、実使用における溶出レベルを試験するためには、燃料電池の運転温度上限付近である８０℃〜１００℃が適当である。
【００２９】
また、溶出時間および試験片の形状については、同一ガスケットより同一重量の試験片１０個を切り出し、その中の５個の試験片について粉砕処理を行うことで表面積が異なる１０種類の試験片を作成し、溶出試験を行い、溶出する塩化物イオン濃度の時間変化を測定する実験より決定した。その結果、図５に示すように、初期の溶出速度にバラツキがあるものの、５０時間以降で測定値のバラツキが小さくなり、溶出量の変化量も小さくなることがわかった。したがって、溶出実験の時間は５０時間以上とするのが適当である。また、量産での生産性を考慮した場合、試験時間は最短であることが要求されることから、本発明における溶出試験では試験時間を５０時間とした。
【００３０】
溶出試験後の純水中における溶出成分の定量については、イオンクロマトグラフィーや原子吸光分析、誘導結合プラズマ質量分析、誘導結合プラズマ発光分析などによるイオン成分の定量方法があり、またＴＯＣ計測装置などによりＴＯＣ成分の定量方法がある。水溶液中の微量元素濃度の分析ができれば、いずれの方法を用いてもよい。
各溶出成分の量と燃料電池の特性との関係を明らかにするために、構成する材料や成形後の処理により、各溶出成分の量が異なるガスケットを作成し、それを用いた燃料電池スタックによる１０，０００時間の運転試験を実施した。その結果、溶出成分による燃料電池の長期運転での電圧低下を抑制するために必要な溶出量の上限があることを見いだした。具体的には各溶出成分の量について、ＴＯＣで６００μｇ以下、アンモニウムイオンおよび塩化物イオンで１００μｇ以下であり、臭化物イオンで４０μｇ以下であり、亜硫酸イオンで２０μｇ以下である。
【００３１】
このようなイオン種および有機物の溶出量が少ないガスケットを作成する方法として、ガスケット単体、または接着もしくは直接成形によりセパレータと一体とした後に、洗浄によりイオン種および有機物を抽出する方法がある。イオンのような電荷をもった化学種は、水のように双極子モーメントが比較的大きく、電子供与性や電子受容性が大きい溶媒分子との親和性が高く、溶媒和イオンを生成しやすいことから、洗浄に用いる溶媒としては純水が最も適している。洗浄で用いられる純水は、ガスケットからのイオン抽出速度を速くし、ガスケットの二次汚染を防止する点から、電気伝導度が１μＳ／ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１μＳ／ｃｍ以下の超純水を用いることで、より高い洗浄効果が期待できる。
【００３２】
また、ガスケットの材料もしくは添加物にアミン系の材料が用いられている場合のようにアンモニアが溶出するときには、既述の純水に酸を加えて酸性溶液とすることで、中和反応によりアンモニウムイオン抽出速度を高くし、洗浄効果を高めることができる。ここで使用する酸は、燃料電池の性能を低下させるイオン成分を含まないことが条件であり、硫酸または炭酸がこの条件に該当する。硫酸については、濃度が濃すぎると塩化物イオンや臭化物イオンといったハロゲンイオンや有機物の溶解度を低下させること、ガスケットの耐性や洗浄作業における安全性などから、洗浄液のｐＨは−０．３以上とすることが好ましい。また、炭酸については、燃料電池の燃料極に供給されるガスでもあり、燃料電池の特性を低下させるイオン種が残存する可能性も低いため、洗浄に用いる酸としては望ましい。しかし、８０℃といった溶出を促進させる高温雰囲気での二酸化炭素の溶解度は非常に低く、炭酸濃度が１０−４ｍｏｌ／Ｌの桁となるため、中和に必要な当量を得ることができない。そこで、ガスケットを浸漬させた洗浄液へ二酸化炭素を含むガスをバブリングすることで必要な炭酸イオンを供給することが可能となる。
【００３３】
相対湿度１００％のガスにガスケットを暴露させて洗浄する方法もある。この場合、溶媒中に浸漬させたときと同様の洗浄効果が得られる。この方法では、ガスケット表面に結露した水が洗浄効果を示すが、水蒸気であるため１００℃以上の雰囲気温度における洗浄処理が可能である。洗浄時の温度雰囲気については、望ましくはガスケットに含まれる樹脂が耐えられる限界温度付近まで高温とした方が洗浄効果を高めるために望ましい。前述した溶出試験における純水温度と同様の理由で、雰囲気温度は８０℃以上とするのが好ましい。
【００３４】
洗浄時間については、ガス温度が高温の場合には短縮できる場合もあるが、８０℃では水溶液へ浸漬させる場合と同様に１０時間以上が必要となる。また、溶媒中への浸漬と同様に、酸性ガスを含む組成のガスを洗浄に用いることで、アンモニウムイオンの抽出を促進させる効果が得られることが確認された。ここで用いる酸性ガスとしては、ガスケットに使用されている材料を浸食するガスや、亜硫酸、塩化水素など燃料電池の特性を低下させるイオン種を含むガスは不適当であり、例えば燃料電池の燃料ガスに含まれる二酸化炭素などが適している。また、洗浄ガス中の酸性ガス濃度は、アンモニアの抽出速度を高めるためには高い方が望ましい。また、ここで使用する洗浄ガスは、密閉した空間内で停滞した状態でも、流速を持った状態のどちらでも問題はない。
【００３５】
もう一つの溶出物質である有機物については、有機物が酢酸などの有機酸類を除いて一般的には双極子モーメントが小さな中性分子であるため、抽出には一般的に有機溶媒が適当である。しかしながら、ほとんどの有機溶媒はガスケットの構成材料である高分子化合物を溶解する性質を持つため、ガスケットの洗浄液としては不適当である。したがって、有機物の抽出においてもイオン種の場合と同様に、純水あるいは水溶液系の溶媒を洗浄液として使用する。燃料電池の運転時に溶出する有機物のなかでも、例えば有機酸などは水に対する溶解度が高いため、洗浄液として純水あるいは水溶液系の溶媒を用いても、必要な洗浄効果を得ることができる。ガスケットに対する洗浄液の量は多いほど良いが、ガスケットが完全に没した状態となるに足るだけの量が最低限必要である。また、洗浄時の洗浄液温度につては、前述した溶出試験における純水の場合と同様の理由で、８０℃以上とすることで燃料電池運転時に溶出する成分を抽出することが可能となる。また、超音波洗浄機を用いてガスケット中の遊離成分に衝撃を与え、溶出を促進させることも有効であり、洗浄時間を短縮することが可能である。
【００３６】
これまでに列挙した洗浄に要する時間は、洗浄前後での溶出試験の結果よりそれぞれ最適な条件を検討し、決定した。
また、ガスケットの材料として、既述のイオン種や有機物の溶出が少ない高分子化合物を用いることで、既述のイオン種および有機物の溶出量が少ないガスケットを作成することができる。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３８】
（ｉ）電解質膜電極接合体（ＭＥＡ）の作製
まず、以下の実施例に共通して使用される電極の作製方法について説明する。アセチレンブラック粉末に、平均粒径約３０Åの白金粒子を２５重量％担持したものを電極の触媒粉末とした。この触媒粉末のイソプロピルアルコール分散液に、パーフルオロカーボンスルホン酸粉末をエチルアルコールに分散させた液を混合し、触媒ペーストを得た。
【００３９】
電極の支持体になるカーボンペーパーを撥水処理した。ここでは外寸８ｃｍ×１０ｃｍ、厚み３６０μｍのカーボン不織布（ＴＧＰ−Ｈ−１２０、東レ（株）製）からなる拡散層を、フッ素樹脂含有の水性ディスパージョン（ネオフロンＮＤ１、ダイキン工業（株）製）に含浸した後、これを乾燥し、４００℃で３０分間加熱することで、撥水性を与えた。
前記の拡散層の一方の面に、触媒ペーストをスクリーン印刷法を用いて塗布することで触媒層を形成した。このとき、触媒層の一部は、拡散層の空隙に埋め込まれた。
このようにして触媒層と拡散層とからなる電極を得た。電極に含まれる白金量は０．５ｍｇ／ｃｍ２、パーフルオロカーボンスルホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ２となるよう調整した。
【００４０】
次に、外寸が１０ｃｍ×２０ｃｍの水素イオン伝導性高分子電解質膜の裏表両面に、一対の電極を、触媒層が電解質膜に接するようにホットプレスで接合し、ＭＥＡを得た。ここでは、水素イオン伝導性高分子電解質として、パーフルオロカーボンスルホン酸を５０μｍの厚みに薄膜化したものを用いた。
【００４１】
次に、上で作成したＭＥＡの水素イオン伝導性高分子電解質膜に、冷却水、燃料ガス、及び酸化剤ガスのマニホールド孔を形成した。このＭＥＡを図９に示す。図９はＭＥＡのアノード側から見た正面図である。３０は水素イオン伝導性高分子電解質膜を表している。高分子電解質膜３０の片面にはアノード４２が接合されている。高分子電解質膜３０には、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔３１ａおよび出口側マニホールド孔３１ｂ、燃料ガスの入口側マニホールド孔３２ａおよび出口側マニホールド孔３２ｂ、並びに冷却水の入口側マニホールド孔３３ａおよび出口側マニホールド孔３３ｂが形成されている。
【００４２】
（ｉｉ）セパレータの作製
大きさ１０ｃｍ×２０ｃｍ、厚さ４ｍｍのガラス状カーボン板に切削加工を施すことによりガス流路を形成して、図６および図７にそれぞれ示すようなカソード側セパレータ１０およびアノード側セパレータ２０を作製した。
カソード側セパレータ１０は、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、燃料ガス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、並びに冷却水の入口側マニホールド孔１３ａおよび出口側マニホールド孔１３ｂを有する。セパレータ１０は、カソードと対向する面に、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔１１ａと出口側マニホールド孔１１ｂとを連絡する凹部１４を有し、この凹部は、仕切部１９によりガス流路部で連通する２つの区画に区分され、それぞれの区画内には並行する複数のリブ１５によりガス流路１６が形成されている。
【００４３】
同様に、アノード側セパレータ２０は、酸化剤ガスの入口側マニホールド孔２１ａおよび出口側マニホールド孔２１ｂ、燃料ガスの入口側マニホールド孔２２ａおよび出口側マニホールド孔２２ｂ、並びに冷却水の入口側マニホールド孔２３ａおよび出口側マニホールド孔２３ｂを有する。セパレータ２０は、アノードと対向する面に、燃料ガスの入口側マニホールド孔２２ａと出口側マニホールド孔２２ｂとを連絡する凹部２４を有し、この凹部は、仕切部２９によりガス流路部で連通する２つの区画に区分され、それぞれの区画内には並行する複数のリブ２５によりガス流路２６が形成されている。
上記のセパレータ１０および２０において、リブ１５および２５の幅は１ｍｍ、リブ間に形成されるガス流路１６及び２６は、幅２ｍｍ、深さ１．５ｍｍである。
【００４４】
図８はカソード側セパレータ１０の背面図である。セパレータ１０は、背面に、冷却水の流路を形成するための凹部２７を有し、この凹部内には複数のリブ２８が設けられている。凹部２７の深さは１．５ｍｍである。アノード側セパレータの背面にも前記と同様の冷却水の流路が形成されている。
【００４５】
上記のＭＥＡを、後述のガスケットを介してセパレータ１０および２０で挟むことにより単電池が構成される。隣接する単電池間には、カソード側セパレータ１０とアノード側セパレータ２０の背面に形成された凹部により冷却水の流路が形成される。以下の実施例においては、前記のような冷却部は２セル毎に設けることとし、冷却部を設けないところでは、上記のセパレータ１０および２０からなる複合セパレータの代わりに、一方の面が図６のようなカソード側セパレータであり、他方の面が図７のようなアノード側セパレータである単一のセパレータを用いた。
【００４６】
（ｉｉｉ）ガスケットの作製
図１０および図１１にそれぞれカソード側ガスケットおよびアノード側ガスケットを示す。
カソード側ガスケット５０は、カソード側セパレータ１０の凹部１４におけるリブ１５を有する２つの区画に対応するところを切り欠いた他はセパレータ１０と同様の形状を有し、燃料ガスのマニホールド孔５２ａおよび５２ｂ、並びに冷却水のマニホールド孔５３ａおよび５３ｂを有する。
【００４７】
同様に、アノード側ガスケット６０は、アノード側セパレータ２０の凹部２４におけるリブ２５を有する２つの区画に対応するところを切り欠いた他はセパレータ２０と同様の形状を有し、酸化剤ガスのマニホールド孔６１ａおよび６１ｂ、並びに冷却水のマニホールド孔６３ａおよび６３ｂを有する。
【００４８】
（ｉｖ）燃料電池の作製
ＭＥＡをカソード側ガスケットおよびアノード側ガスケットを介してカソード側セパレータおよびアノード側セパレータで挟んで単電池を構成し、そのような単電池を１００セル積層した。ただし、前記のように、２セル毎に冷却部を設けた。この積層体をステンレス鋼製集電板および樹脂製絶縁板を介して端板で挟み、締結ロッドにより固定した。締結圧はセパレータの単位面積当たり１０ｋｇｆ／ｃｍ２とした。
【００４９】
（ｖ）ガスケットの溶出試験
本発明のポイントである溶出試験について、その具体的な手順を説明する。
測定する試料の重量は１ｇとした。試料がガスケットのように固形の場合には、成形後のガスケットより切り出したものを測定試料とした。また、測定する試料が接着剤のように液状の場合には、耐熱ガラス板の表面に目的の試料を１ｇ塗布し、乾燥して塗膜を形成し、これを測定試料とした。一方、イオン交換水を蒸留して調製した電気伝導度０．６〜０．８μＳ／ｃｍの純水をあらかじめ９０℃に加熱した後、５０ｇを秤量して、耐熱ガラス製の密封容器に所定の測定試料とともに密封した。次いで、密封容器を９５℃に制御されたウォーターバス中で加熱した。加熱後５０時間が経過した時点で、ウォーターバス中より密封容器を取り出し、３０分間静置した。その後、イオンクロマトグラフィーおよびＴＯＣ測定装置を用いて、上澄み液中のイオン成分およびＴＯＣの定量を行った。
【００５０】
《実施例１〜２６、比較例１〜４５》
表１〜５に記載の材料で図１０および１１に示す構造のガスケットを作製した。前記の表に挙げる材料は以下のものを使用した。
フッ素ゴム（バイトン、デュポン（株）製）
ブチルゴム（ＪＳＲ  ＢＵＴＹＬ、ＪＳＲ（株）製）
シリコーンゴム（ＫＥ６００、信越化学工業（株）製）
アクリルゴム（ノックスタイト、ＮＯＫ（株）製）
ＥＰＤＭ（過酸化物架橋）（ＪＳＲ  ＥＰ、ＪＳＲ（株）製）
イソプレンゴム（Ｓ加硫）（ＪＳＲ  ＩＲ２２００、ＪＳＲ（株）製）
【００５１】
作製したガスケットの一部に、洗浄液へ浸漬させる洗浄処理を行った。洗浄条件は、次のとおりである。
ガスケットを収容する洗浄容器は、幅１５ｃｍ、奥行き５ｃｍ、深さ３０ｃｍとし、ガスケットが完全に没するように、容器内に洗浄液を注ぎ入れた。ガスケットの洗浄中、洗浄液の温度は、容器外部からヒーターで加熱することにより、所定温度に所定時間保持した。
【００５２】
洗浄液は、溶出試験で用いるものと同様の方法で作製した純水、およびこの純水に市販の特級濃硫酸を加えて濃度を２ｍｏｌ／Ｌ（ｐＨ＝−０．６）および１ｍｏｌ／Ｌ（ｐＨ＝−０．３）に調整した希硫酸を用いた。
二酸化炭素を含むガスをガスバブリングした純水による洗浄では、液化二酸化炭素ボンベから供給される二酸化炭素ガスを洗浄液中にバブリングさせた。
液温は、洗浄時の液温を６０℃、８０℃、１００℃のいずれかに調整し、また、洗浄時間は、５時間、１０時間、１５時間のいずれかとした。
【００５３】
表１〜５に記載の材料から作製され、それぞれの表に記載の条件で洗浄されたガスケットについて、溶出試験を行った。また、溶出液の電気伝導度を測定した。なお、表中材料の欄に記載された数値は配合比率（重量比）を表し、以下の表に置いても同様である。
【表１】
2005026104.tif 000002
【００５４】
【表２】
2005026104.tif 000003
【００５５】
【表３】
2005026104.tif 000004
【００５６】
【表４】
2005026104.tif 000005
【００５７】
【表５】
2005026104.tif 000006
【００５８】
上記の洗浄処理をしたガスケットを用いて高分子電解質型燃料電池を作製し、連続発電試験を行った。すなわち、燃料電池を８５℃に保持し、一方の電極側に８３℃の露点となるよう加湿・加温した水素ガスを、もう一方の電極側に７８℃の露点となるように加湿・加温した空気を供給した。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、約９６Ｖの電池開放電圧を得た。
この電池を燃料利用率８５％、酸素利用率５０％、電流密度０．７Ａ／ｃｍ２の条件で連続発電試験を行い、発電開始２４時間経過後の平均電圧と１０，０００時間経過後の平均電圧とを計測し、両者の電圧の差を求めた。
以上の結果を表６〜８に示す。
【００５９】
【表６】
2005026104.tif 000007
【００６０】
【表７】
2005026104.tif 000008
【００６１】
【表８】
2005026104.tif 000009
【００６２】
実施例１では、フッ素ゴムを材料として用いることで、フッ化物イオン以外のイオン種および有機物の溶出量が低いガスケットを作製することができた。このガスケットを用いたときの連続発電試験における電圧変化は７．１Ｖであった。フッ化物イオンは、図３および４から分かるように、電極である白金に対して性能劣化を引き起こさない。このことから、ガスケットから溶出する物質以外の要素に起因する電池特性の低下は、約７．０Ｖであることがわかった。
【００６３】
比較例１〜５では、ＴＯＣ、ＮＨ４＋、Ｃｌ−、Ｂｒ−、ＳＯ３２−について、それぞれの溶出量が高いガスケットを用いて燃料電池を作製して発電試験を行った。その結果、１０，０００時間後には初期に比べて１６Ｖ以上電圧が低下した。また、比較例１のように、大きな電圧低下により１０，０００時間まで連続発電試験が不可能となる場合もあった。このことから、ガスケットから溶出するイオンや有機物はそれぞれ独立して電池特性を低下させることがわかった。
【００６４】
溶出液の電気伝導度と、燃料電池の電圧変化に着目すると、実施例１にあるように、フッ化物イオンの存在により、電気伝導度と電圧変化の相関性が悪くなるため、ガスケットの適否を判断するための因子としては、電気伝導度は不適当である。
【００６５】
比較例１〜５のガスケットに対し、条件を変えた洗浄処理を行うことで、実施例７〜２６、比較例６〜４５のように各成分の溶出量が異なるガスケットを得た。
実施例１、２、７、１２、１７、２２および比較例１、６、１１、１６、２１、２６、３１、３６、４１のＴＯＣの溶出量を比較すると、ＴＯＣの溶出量が３００μｇ以下では、電池特性の低下を引き起こさないことが分かる。
【００６６】
実施例１、３、８、１３、１８、２３および比較例２、７、１２、２２、２７、３２、３７、４２のＮＨ４＋の溶出量を比較すると、ＮＨ４＋の溶出量が５０μｇ以下では、電池特性の低下を引き起こさないことが分かる。
実施例１、４、９、１４、１９、２４および比較例３、８、１３、２３、２８、３３、３８、４３のＣｌ−の溶出量を比較すると、Ｃｌ−の溶出量が５０μｇ以下では、電池特性の低下を引き起こさないことが分かる。
【００６７】
実施例１、５、１０、１５、２０、２５および比較例４、９、１４、２４、２９、３４、３９、４４のＢｒ−の溶出量を比較すると、Ｂｒ−の溶出量が２０μｇ以下では、電池特性の低下を引き起こさないことが分かる。
また、実施例１、６、１１、１６、２１、２６および比較例５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５のＳＯ３２−の溶出量を比較すると、ＳＯ３２−の溶出量が１０μｇ以下では、電池特性の低下を引き起こさないことが分かる。
【００６８】
以上の結果から、それぞれのイオン及び有機物の溶出成分について、溶出量の許容量となる基準値が明らかとなった。また、溶出液の電気伝導度と電池電圧の差に着目すると、ＴＯＣやフッ化物イオンの存在により電気伝導度と電池特性との相関性が低いため、電気伝導度はガスケットの適否を判断するための因子としては不適当である。
【００６９】
洗浄液へ浸漬させる洗浄条件において、実施例２〜２６および比較例６〜４５の結果から、液温を８０℃以上、洗浄時間を１０時間以上とすると、各溶出成分を前述した基準値以下にできることが確認された。
また、純水中に硫酸あるいは炭酸を供給してｐＨを低くした場合、アンモニウムイオンに関して、洗浄効果が高まることが確認された。それ以外の溶出成分については溶出量の変化は見られなかった。しかしながら、比較例２１〜２５において、ｐＨ＝−０．６の洗浄液では洗浄前後でのガスケットの重量変化が１％以上となり、ガスケットの材料に化学的な劣化が引き起こされたため、溶出試験を行うことができなかった。以上の結果から、洗浄液のｐＨは−０．３〜７．０の間であれば良いことが確認された。
【００７０】
《実施例２７〜３２、比較例４６〜５０》
次に、表９および１０に記載の材料を用い、既述の実施例と同様の条件でガスケットを作製した。そして、表９および表１０に記載の条件でガスケットを洗浄した。ただし、ここでは、超音波洗浄機を用いてガスケットを洗浄した。
【００７１】
【表９】
2005026104.tif 000010
【００７２】
【表１０】
2005026104.tif 000011
【００７３】
前記の材料には以下のものを使用した。
ＥＰＤＭ（Ｓ加硫）（ＪＳＲ  ＥＰ、ＪＳＲ（株）製）
難燃剤Ａ（塩素化パラフィン）（トヨパラックス、東ソー（株）製）
超音波洗浄機には、東京超音波技研（株）製の酸対応超音波洗浄機（ＰＵＣ−０７１５）を用いた。この洗浄機は、フッ酸、王水、塩酸、硫酸などの強酸に対する耐性を有する。また、洗浄機の振動板は、耐食性に優れ、かつ、添加剤をまったく含まない純粋なＰＶＤＦ樹脂からなる等の特徴を有することから、本発明で使用する洗浄機として適当である。
【００７４】
洗浄方法は、洗浄機にガスケットを入れ、ガスケットが完全に没するように洗浄液を注ぎ入れた後、超音波洗浄機のスイッチを入れて所定時間保持した。洗浄液が純水の場合、前述した溶出試験と同様のものを使用した。また、洗浄液が硫酸の場合、上記純水に市販の特級濃硫酸を加えて濃度を１ｍｏｌ／Ｌに調整した希硫酸を用いた。洗浄時の液温は、不純物の溶出を防ぐために石英管に入れたヒーターを洗浄液中に投入することで、６０℃、８０℃および９５℃のいずれかに制御した。また、洗浄時間は、０．５時間、１時間および２時間のいずれかとした。
【００７５】
次に、洗浄後のガスケットの溶出試験と溶出液の電気伝導度の測定を行った。また、洗浄後のガスケットを用いて上記と同様にして燃料電池を作製し、上記と同条件で連続発電試験を行った。結果を表１１に示す。
【００７６】
【表１１】
2005026104.tif 000012
【００７７】
比較例４６より、Ｓ加硫によるＥＰＤＭと難燃剤である塩素化パラフィンからなるガスケットの溶出試験は、全ての溶出成分で基準値を上回った。さらに、このガスケットを用いて組み立てた燃料電池の連続発電試験では、電圧の降下速度が速く、転極する単セルが発生したため１０，０００時間に達する前に試験を中止した。
【００７８】
実施例２７〜２９および比較例４７、４８の結果より、洗浄時の液温は８０℃以上、洗浄時間は１時間以上であれば、各溶出成分を基準値以下にできることが確認された。洗浄時間については、ガスケットを洗浄液に浸漬させているだけの状態に比べ、超音波による振動を与えることで、溶出成分の抽出速度を１０倍速くすることができた。
また、実施例３０〜３２および比較例４９、５０の結果より、洗浄液を硫酸としても電池特性の低下を引き起こさないことが確認された。
【００７９】
《実施例３３〜３５、比較例５１〜５４》
次に、表１２および１３に記載の材料を用い、既述の実施例と同様の条件でガスケットを作製した。そして、表１２および１３に記載の条件でガスケットを洗浄した。ただし、ここでは、ガスケットを加湿ガスに暴露することにより洗浄した。
【００８０】
【表１２】
2005026104.tif 000013
【００８１】
【表１３】
2005026104.tif 000014
【００８２】
前記の材料には以下のものを使用した。
ＥＰＤＭ（Ｓ加硫）（ＪＳＲ  ＥＰ、ＪＳＲ（株）製）
難燃剤Ａ（塩素化パラフィン）（トヨパラックス、東ソー（株）製）
洗浄方法については、上部および下部の二箇所にバルブをつけた幅１５ｃｍ、奥行き５ｃｍ、深さ３０ｃｍの耐圧容器中に、１０ｍｌの純水とガスケットとを入れて密閉後、８０℃または１２０℃に保持した恒温層中で５時間、１０時間、１５時間のいずれかの時間保持した。
【００８３】
ここでは、洗浄ガスとして、二酸化炭素を用いた。容器中のガスを空気から二酸化炭素に入れ替える際には、ガスケットを入れた容器中に純水を充満させた後、上部バルブより二酸化炭素を入れつつ、下部バルブから純水を排水することにより、容器中のガスを二酸化炭素に置換した。
【００８４】
次に、洗浄後のガスケットの溶出試験と溶出液の電気伝導度の測定を行った。また、洗浄後のガスケットを用いて上記と同様にして燃料電池を作製し、上記と同条件で連続発電試験を行った。結果を表１４に示す。
【００８５】
【表１４】
2005026104.tif 000015
【００８６】
実施例３３〜３５より、ガスケットを加湿ガス中に暴露し、適切な温度と、時間で保持すると、各溶出成分を基準値以下にできることが確認された。
実施例３３、３５および比較例５１、５３の結果より、各溶出成分を基準値以下にするには、８０℃以上のガス温度、１０時間以上の洗浄時間が必要であることがわかった。また、実施例３４および比較例５２、５４の結果より、洗浄に用いるガスは二酸化炭素などの酸性ガスでも問題なく使用できることがわかった。
【００８７】
《実施例３６〜４４、比較例５５〜６３》
次に、表１５および１６に記載のポリマー材料および添加物を組み合わせて、既述の実施例と同様の条件でガスケットを作製した。液状シリコーンゴムなどの液状材料については、図６または７に示したセパレータの表面に塗布し、その塗膜により図１０または１１に示す形状のガスケットを形成した。洗浄方法は、実施例６と同様とし、８０℃の純水中に１０時間浸漬させた。液状のガスシールについては、セパレータの表面に塗布してセパレータと一体にガスケットを形成し、これを洗浄水に没するように漬け、洗浄した。
【００８８】
【表１５】
2005026104.tif 000016
【００８９】
【表１６】
2005026104.tif 000017
【００９０】
前記の材料には以下のものを使用した。
フッ素ゴム（バイトン、デュポン（株）製）
ＥＰＤＭ（Ｓ加硫）（ＪＳＲ  ＥＰ、ＪＳＲ（株）製）
熱可塑性エラストマー（グリラックスＡ、大日本インキ化学工業（株）製）
ブタジエンゴムラテックス（ＪＳＲ０７００、ＪＳＲ（株）製）
液状シリコンゴム（ＫＥ、信越化学工業（株）製）
液状フッ素ゴム（ダイセルＧ、ダイキン工業（株）製）
【００９１】
難燃剤Ａ（塩素化パラフィン）（トヨパラックス、東ソー（株）製）
難燃剤Ｂ（テトラブロモ無水フタル酸）（ＦＭ２００、グレートレークスケミカル社製）
可塑剤Ａ（フタル酸エステル）（ＤＯＰ、（株）ジェイ・プラス製）
可塑剤Ｂ（トリメリット酸エステル）（トリメックス、花王（株）製）
【００９２】
次に、洗浄後のガスケットの溶出試験と溶出液の電気伝導度の測定を行った。また、洗浄後のガスケットを用いて上記と同様にして燃料電池を作製し、上記と同条件で連続発電試験を行った。結果を表１７に示す。
【００９３】
【表１７】
2005026104.tif 000018
【００９４】
比較例５５〜６３の各ガスケットについて、洗浄を行っていない場合には、溶出する成分により大きく電池性能が低下した。一方、洗浄を行った実施例３６〜４４のガスケットでは、溶出成分の量が低減され、電池特性の低下も約７Ｖに抑制することができた。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料電池のガスケットから溶出するＴＯＣ、アンモニウムイオン、塩化物イオン、臭化物イオン、および亜硫酸イオンの量を所定の基準値以下に制御することにより、燃料電池の長期連続運転における特性劣化を抑制することが可能である。
【００９６】
また、ガスケットの構成材料として、既述の成分の溶出量が基準値以下である材料を用いて構成材料を洗浄処理するか、またはガスケットを成形後に洗浄処理をすることにより、上記特性を有するガスケットを作製することが可能となる。従って、安価で、加工性と成形性に優れた樹脂を材料に用いてガスケットを製造することが可能となり、燃料電池のガスケットの生産性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸化還元反応の試験を行うための装置の概略構成を示す図である。
【図２】白金電極による酸素還元電流に対する塩化物イオンの影響を示す図である。
【図３】白金電極による酸素還元電流に対する各種イオンの影響を示す図である。
【図４】白金電極による水素還元電流に対する各種イオンの影響を示す図である。
【図５】ガスケットに含まれている塩化物イオンの溶出試験の結果を示す図である。
【図６】カソード側セパレータの正面図である。
【図７】アノード側セパレータの正面図である。
【図８】カソード側セパレータの背面図である。
【図９】ＭＥＡのアノード側から見た正面図である。
【図１０】カソード側ガスケットの正面図である。
【図１１】アノード側ガスケットの正面図である。
【符号の説明】
１０  カソード側セパレータ
１１ａ、２１ａ、３１ａ、６１ａ  酸化剤ガスの入口側マニホールド孔
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、６１ｂ  酸化剤ガスの出口側マニホールド孔
１２ａ、２２ａ、３２ａ、５２ａ  燃料ガスの入口側マニホールド孔
１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、５２ｂ  燃料ガスの出口側マニホールド孔
１３ａ、２３ａ、３３ａ、５３ａ、６３ａ  冷却水の入口側マニホールド孔
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ、５３ｂ、６３ｂ  冷却水の出口側マニホールド孔
１４、２４、２７  凹部
１５、２５、２８  リブ
１６、２６  ガス流路
１９、２９、５９、６９  仕切部
２０  アノード側セパレータ
３０  水素イオン伝導性高分子電解質膜
５０  カソード側ガスケット
６０  アノード側ガスケット
【図１】
2005026104.tif 000019
【図２】
2005026104.tif 000020
【図３】
2005026104.tif 000021
【図４】
2005026104.tif 000022
【図５】
2005026104.tif 000023
【図６】
2005026104.tif 000024
【図７】
2005026104.tif 000025
【図８】
2005026104.tif 000026
【図９】
2005026104.tif 000027
【図１０】
2005026104.tif 000028
【図１１】
2005026104.tif 000029