(57)【要約】      （修正有）【課題】膜−電極接合体（ＭＥＡ）とセパレータからなる電気発生部を容易に整列してスタックの性能をさらに向上させ，さらに，膜−電極接合体とセパレータとの間のシーリング効果を向上させることの可能な構造を有する燃料電池システムのスタック，およびこれを用いた燃料電池システムを提供する。【解決手段】  膜−電極接合体１２と，膜−電極接合体１２が設置されるセパレータ１６とを含む電気発生部１１を複数積層してなる燃料電池システムのスタックであって，スタックは，セパレータ１６上の少なくとも一部分に線状に配置され，電気発生部１１を互いに結合して整列させる整列手段（アライナー）２０を含む。これにより，スタックの性能を向上させることができ，さらに，膜−電極接合体１２とセパレータ１６との間のシーリング効果を向上させることができる。【選択図】図３
2005216854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜−電極接合体と，前記膜−電極接合体が設置されるセパレータと，を含む電気発生部を複数積層してなる燃料電池システムのスタックであって，
前記セパレータの少なくとも一部分に線状に配置され，前記電気発生部を互いに結合して整列させる整列手段を含むことを特徴とする，燃料電池システムのスタック。
【請求項２】
前記整列手段は，
前記セパレータの一の面に形成される突起部と，
前記突起部に対応して前記セパレータの他の面に形成される凹溝部と，
を含むことを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項３】
前記整列手段は，前記セパレータの縁部に沿って形成されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項４】
前記整列手段は，一体に繋がって形成されることを特徴とする，請求項３に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項５】
前記整列手段は，分割されて間隔をおいて形成されることを特徴とする，請求項３に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項６】
前記整列手段は，直線状に形成されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項７】
前記突起部は，前記セパレータと一体に形成されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項８】
前記突起部の表面には，柔軟性を有するカバー層が形成されていることを特徴とする，請求項７に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項９】
前記突起部は，前記セパレータと別途に形成され，前記セパレータに着設されることを特徴とする，請求項２に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１０】
前記突起部は，柔軟性を有する材質で形成されることを特徴とする，請求項９に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１１】
前記整列手段は，
前記セパレータの一の面に形成される第１の突起部および第１の凹溝部と，
前記第１の突起部および前記第１の凹溝部に対応して，前記セパレータの他の面に形成される第２の凹溝部および第２の突起部と，
を含むことを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１２】
前記整列手段は，隣接する前記セパレータの一の面に形成された凹溝部および前記一の面に対向する面に形成された凹溝部に嵌合して結合されるスペーサであることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１３】
前記膜−電極接合体と前記セパレータとの間に，ガスケットが設置されることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１４】
前記セパレータは，
カーボングラファイト，炭素複合材，または金属のうちのいずれか一つの材質で形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システムのスタック。
【請求項１５】
水素と酸素との電気化学的な反応によって電気を発生させるスタックと；
前記スタックに燃料を供給する燃料供給部と；
前記スタックに空気を供給する空気供給部と；を含み，
前記スタックは，膜−電極接合体と，前記膜−電極接合体が設置されるセパレータと，を含む電気発生部を複数積層してなり，
前記セパレータの少なくとも一部分に線状に配置され，前記電気発生部を互いに結合して整列させる整列手段を含むことを特徴とする，燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料供給部と前記スタックとの間に改質器が配置され，
前記改質器は，前記燃料供給部から供給された燃料を改質して水素を含むガスを生成し，前記ガスを前記スタックに供給することを特徴とする，請求項１５に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
高分子電解質型燃料電池方式であることを特徴とする，請求項１６に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
直接メタノール型燃料電池方式であることを特徴とする，請求項１５に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，燃料電池システムに関し，特に，膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）とセパレータとからなる複数の電気発生部を容易に整列（ａｌｉｇｎ）することができる構造を有するスタック，およびこれを採用した燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に，燃料電池は，メタノールや天然ガスなど炭化水素系の物質内に含まれている水素と酸素，または酸素を含んだ空気を燃料として起こる電気化学反応により，化学エネルギーを直接電気エネルギーに変化させる発電システムである。
【０００３】
このような燃料電池は，用いられる電解質の種類によって，１５０〜２００℃付近で作動するリン酸型燃料電池，６００〜７００℃の高温で作動する溶融炭酸塩型燃料電池，１，０００℃以上の高温で作動する固体酸化物型燃料電池，常温〜１００℃以下で作動する高分子電解質型およびアルカリ型燃料電池などに分類される。これらの燃料電池は，基本的に同じ原理によって作動するが，燃料の種類，作動温度，触媒，および電解質が異なる。
【０００４】
この中で，近年開発されている高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｃｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ）は，他の燃料電池と比べて出力特性が優れており，作動温度が低いのみならず速い始動および応答特性を有している。高分子電解質型燃料電池では，メタノール，エタノール，または天然ガスなどを改質して作った水素を燃料として使用して，例えば自動車に用いる移動用電源はもちろん，住宅，公共建物などに用いる分散用電源，および電子機器などに用いる小型電源など，その応用範囲が広いという長所を有している。
【０００５】
上記のような高分子電解質型燃料電池は，基本的に，スタック（ｓｔａｃｋ）と呼ばれる燃料電池本体（以下，‘スタック’と称する），燃料タンク，およびこの燃料タンクからスタックに燃料を供給するための燃料ポンプなどを含んで構成される。そして，燃料タンクに保存された燃料をスタックに供給する過程で燃料を改質して水素ガスを発生させ，その水素ガスをスタックに供給する改質器（ｒｅｆｏｒｍｅｒ）をさらに含んでなる。したがって，高分子電解質型燃料電池は，燃料ポンプのポンプ力により燃料タンクに保存された燃料を改質器に供給し，改質器が燃料を改質して水素ガスを発生させる。そして，スタックが水素ガスと酸素を電気化学的に反応させて，電気エネルギーを生産する。
【０００６】
一方，燃料電池は，水素を含有する液状の燃料を直接スタックに供給して発電させる直接メタノール型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＤＭＦＣ）方式を採用することもできる。このような直接メタノール型燃料方式の燃料電池は高分子電解質型燃料電池と異なり，改質器を必要としない。
【０００７】
上記のような燃料電池システムにおいて，電気を実質的に発生させるスタックは，膜−電極接合体（ＭＥＡ）とセパレータ（またはバイポーラプレート（Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｐｌａｔｅ））からなる単位セル（電気発生部）が数個〜数十個積層された構造となっている。膜−電極接合体は，電解質膜を隔ててアノード電極（燃料極または酸化電極ともいう）とカソード電極（空気極または還元電極ともいう）とが付着された構造を有する。セパレータは，燃料電池の反応に必要な酸素と水素ガスが供給される通路の役割と，各膜−電極接合体のアノード電極とカソード電極を直列に連結させる伝導体の役割とを同時に行う。したがって，このセパレータにより，アノード電極には水素ガスが供給され，カソード電極には酸素が供給される。この過程で，アノード電極では水素ガスの酸化反応が起こり，カソード電極では酸素の還元反応が起こるようになる。このとき生成される電子の移動により，電気と熱，そして水を同時に得ることができる。
【０００８】
しかし，従来のスタックは，構造的に膜−電極接合体とセパレータとを含む電気発生部を複数に積層するのが非常に難しいという欠点があった。特に，膜−電極接合体の電極部分とセパレータのガス流路チャンネルとを正確に整列する技術が，スタック全体の性能に大きな影響を与える。また，膜−電極接合体とセパレータとの間の隙間を通じて燃料ガスが漏洩することを防止するためのシーリング技術が非常に重要であることが認識されるようになってきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みて成されたもので，その目的は，膜−電極接合体（ＭＥＡ）とセパレータとからなる電気発生部を容易に整列してスタックの性能を向上させ，膜−電極接合体とセパレータとの間のシーリング効果を向上させることの可能な構造を有する燃料電池システムのスタック，およびこれを用いた燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，膜−電極接合体と，この膜−電極接合体が設置されるセパレータと，を含む電気発生部を複数積層してなる燃料電池システムのスタックであって，セパレータの少なくとも一部分に線状に配置され，電気発生部を互いに結合して整列させる整列手段（ａｌｉｇｎｅｒ）を含むことを特徴とする，燃料電池システムのスタックが提供される。
【００１１】
ここで，整列手段は，セパレータの一の面に形成される突起部と，この突起部に対応してセパレータの他の面に形成される凹溝部とを含むことができる。
【００１２】
また，整列手段は，セパレータの縁に沿って形成することができる。このとき，整列手段は，一体に繋がって形成したり，または，間隔をおいて分割されて形成したりすることができる。さらに，整列手段は，直線状に形成することもできる。
【００１３】
そして，突起部は，セパレータと一体に形成することができ，この突起部の表面には柔軟性を有するカバー層をさらに形成することができる。
【００１４】
また，突起部は，セパレータと別途に形成され，セパレータに付着することができる。このとき，突起部は，柔軟性を有する材質で形成することができる。
【００１５】
一方，整列手段は，セパレータの一の面に形成される第１の突起部および第１の凹溝部，第１の突起部および第１の凹溝部に対応してセパレータの他の面に形成される第２の凹溝部および第２の突起部を含んで構成することができる。
【００１６】
上記のように，セパレータの一の面に突起部を形成し，セパレータの他の面に突起部に対応する凹溝部を形成することにより，膜−電極接合体の電極部分とセパレータのガス流路チャンネルとを正確に整列することができる。さらに，膜−電極接合体とセパレータとの間のシーリング効果を高めることができる。
【００１７】
また，整列手段は，隣接するセパレータの一の面，および当該一の面に対向する面に形成された凹溝部に嵌合して結合されるスペーサを含んでなることもできる。
【００１８】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，水素と酸素の電気化学的な反応によって電気を発生させるスタックと，燃料をスタックに供給する燃料供給部と，空気をスタックに供給する空気供給部とを含み，スタックは，膜−電極接合体と，当該膜−電極接合体が設置されるセパレータと，を含む電気発生部を複数積層してなり，セパレータの少なくとも一部分に線状に配置され，電気発生部を互いに結合して整列させる整列手段を含んでなることを特徴とする燃料電池システムが提供される。
【００１９】
また，燃料電池システムは，燃料供給部とスタックとの間に配置され，燃料供給部から供給された燃料を改質して水素が含んだガスを生成し，当該ガスをスタックに供給する改質器をさらに含む。
【００２０】
燃料電池システムは，例えば，高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｃｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）方式からなることができる。また，直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）方式からなることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば，電気発生部を容易に整列する構造を有するので，スタックを製造する際に，膜−電極接合体の電極形成部位とセパレータのガス流路形成部位とを正確に整列させることによって，全体的なスタックの性能をさらに向上させることができ，さらに，互いに結合された電気発生部間の隙間より燃料ガスが漏洩することを予め防止することの可能な，燃料電池システムのスタックおよびこれを用いた燃料電池システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は，本実施形態にかかる燃料電池システムを示した概略図である。また，図２は，本実施形態にかかるスタックを示した分解斜視図である。
【００２４】
図１によれば，本実施形態にかかる燃料電池システムでは，水素を含有した燃料を改質して水素ガスを発生させ，その水素ガスと酸素とを電気化学的に反応させて生じる化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換させる高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ）方式を採用している。ここで，「燃料」とは，例えば，メタノール，エタノール，または天然ガスなどの炭化水素系の燃料などをいう。そして，酸素は，別途設けられる保存手段に保存された純粋な酸素ガスを用いることができ，酸素を含む外部空気をそのまま用いることもできる。以下では，酸素として，外部空気をそのまま用いる実施例について説明する。
【００２５】
本実施形態にかかる燃料電池システムは，燃料と空気の供給を受けて電力を発生するスタック１０と，燃料を保存し，当該燃料をスタック１０に供給する燃料供給部３０と，スタック１０と燃料供給部３０との間で燃料供給部３０から供給される燃料を改質して水素ガスを生成する改質器５０と，外部空気をスタック１０に供給する空気供給部３２と，を含んで構成される。
【００２６】
そして，この燃料電池システムには，スタック１０から生成された直流電気を交流電気に変換する直流交流変圧機および制御装置と，発電過程で発生した熱を放出するための放熱装置と，をさらに含むこともできる。
【００２７】
本実施形態では，液状のメタノール燃料を直接スタック１０に供給する直接メタノール型燃料電池（ＤＭＦＣ：Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｔｈａｎｏｌ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）方式のシステムでも構成できる。このような直接メタノール型燃料方式の燃料電池では，高分子電解質型燃料電池と異なり，改質器５０を必要としない。
【００２８】
以下，本実施形態にかかる高分子電解質型燃料電池システムについて説明する。なお，改質器５０は，通常の高分子電解質型燃料電池に採用される改質器の構成と同一であるため，その詳細な説明は省略する。また，燃料供給部３０は，水素を含有する燃料が保存される燃料タンク（図示せず）と，燃料タンク内に保存された燃料を所定のポンプ力を利用して改質器５０に供給する燃料ポンプ（図示せず）と，を含むものとする。
【００２９】
スタック１０は，改質器５０によって改質された水素ガスと空気の供給を受け，酸化／還元反応を誘導する。電気エネルギーを発生させる複数の電気発生部１１と，当該複数の電気発生部１１を積層して整列させる際，互いに隣接する各電気発生部１１を正確に一列に積層するためのアライナー（整列手段）２０と，を備える。
【００３０】
上記電気発生部１１は，電気を発生させる主要部分であって，水素ガスと空気を酸化／還元させる膜−電極接合体（ＭＥＡ）１２と，水素ガスと空気とを膜−電極接合体１２に供給するためのセパレータ１６とからなる一つの単位セルを意味する。
【００３１】
膜−電極接合体１２は，アノード電極１５とカソード電極１４との間に電解質膜１３を介してなる。アノード電極１５は，水素ガスを電子と水素イオンに変換させる触媒層と，電子と水素イオンとが円滑に移動できるための支持層とで構成される。カソード電極１４は，空気中の酸素を電子と酸素イオンに変換させる触媒層と，電子と酸素イオンとが円滑に移動できるための支持層とで構成される。そして，電解質膜１３は，例えば，厚さが５０〜２００μｍである固体ポリマー電解質であって，アノード電極１５の触媒層で生成された水素イオンを，カソード電極１４の触媒層に移動させるイオン交換の媒体として機能する。
【００３２】
セパレータ１６は，膜−電極接合体１２のアノード電極１５とカソード電極１４とを直列に連結する伝導体の役割と，膜−電極接合体１２の酸化／還元反応に必要な水素ガスと空気を実質的に供給する通路の役割とを同時に行っている。
【００３３】
このため，セパレータ１６の表面には，膜−電極接合体１２の酸化／還元反応に必要な水素ガスおよび空気を供給するための移動通路である流路チャンネル１７が形成される。
【００３４】
このようなセパレータ１６は，例えば，カーボングラファイト（ｃａｒｂｏｎ  ｇｒａｐｈｉｔｅ）や炭素複合材（ｃａｒｂｏｎ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）または金属材質などで構成することができる。
【００３５】
一方，膜−電極接合体１２を隔てたセパレート１６の間には，各セパレータ１６の流路チャンネル１７を通じて供給される反応ガス（水素ガスおよび空気）が外部に漏洩するのを防止するために，ガスケット１８が設置される。
【００３６】
上記の構成を有するスタック１０は，次の反応式１に示す反応によって電気，熱，および水を生成する。
【００３７】
（反応式１）
正極反応：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ−
負極反応：１／２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ
全体反応：Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ＋電流＋熱
【００３８】
反応式１によれば，セパレータ１６を通じて膜−電極接合体１２のアノード電極１５に水素ガスが供給され，カソード電極１４に空気が供給される。水素ガスがアノード電極１５に流れると，触媒層で水素が電子とプロトン（水素イオン）に分解される。プロトンが電解質膜１３を通じて移動すれば，触媒の作用により，カソード電極１４で電子と酸素イオン，および移動したプロトンが結合して水を生成する。ここで，アノード電極１５で生成された電子は電解質膜１３を通じて移動されず，外部回路を通じてカソード電極１４に移動する。このような過程を経て電気，水，および熱を生成する。
【００３９】
一方，整列手段であるアライナー２０は，電気発生部１１を複数に積層する際，膜−電極接合体１２のカソード電極１４，アノード電極１５が形成された部分と，セパレータ１６で流路チャンネル１７が形成された部分とが正確に合うように，電気発生部１１を整列させるためのものである。
【００４０】
つまり，カソード電極１４，アノード電極１５が形成された部分と流路チャンネル１７が形成された部分とが正しく整列されないと，流路チャンネル１７に沿って供給される反応ガスの流れと圧力が不安定になる。これにより，電流と温度の分布が不均一となって局部的な電気および熱的過負荷を招くため，燃料電池の効率低下はもちろん，寿命が短縮する恐れがある。また，アライナー（整列手段）２０は，直線のような線状にセパレータ１６の少なくとも一部分に形成される。ここで，アライナー２０の形状は，必ずしも直線に限られず，曲線のような他の形状に形成されてもよい。
【００４１】
次に，アライナー２０について詳細に説明する。図３は，電気発生部１１がアライナー２０によって整列された状態を示した断面図である。ここで，図３では，スタック１０において，２個の電気発生部１１がアライナー２０によって整列されて結合した状態を示している。
【００４２】
以下の説明では，説明の便宜上，図３を基準に，紙面上において下側に位置するセパレータを第１セパレータ１６Ａ，図３の紙面上において上側に位置するセパレータを第２セパレータ１６Ｂと称する。
【００４３】
アライナー２０は，互いに隣接するセパレータ１６の相対的位置に各々形成される突起部２１と凹溝部２２とを備える。これにより，互いに隣接するセパレータ１６が相補的に結合するように積層されるようになる。
【００４４】
ここで，突起部２１は，第１セパレータ１６Ａの上面縁部に沿って一体に突出形成されることができる。また，突起部２１は，第１セパレータ１６Ａの縁部分を膨らむように加工することによって形成することができる。突起部２１の断面形状は，例えば，図３に示すように半楕円形にすることができ，三角形や四角形など様々な形状とすることもできる。
【００４５】
このような突起部２１の表面部分には，図４に示すように，柔軟性を有する高分子物質で形成されたカバー層３０をさらに形成することができる。
【００４６】
突起部２１は，膜−電極接合体１２がセパレータ１６に付着する際，流路チャンネル１７が形成された部位に正確に接するようにガイドする役割を果たす。また，カバー層３０は，電気発生部１１が互いに結合する際，その結合面の間に対するシーリング効果を最大限に高めるために備えられたものである。
【００４７】
また，凹溝部２２は，突起部２１に対向する第２セパレータ１６Ｂの下面縁部に沿って，突起部２１と実質的に嵌合する，凹部形状の溝である。
【００４８】
このような突起部２１と凹溝部２２は，スタック１０を構成する全てのセパレータ１６が互いに結合されるために，第１セパレータ１６Ａの下面縁部には凹溝部２２が，第２セパレータ１６Ｂの上面縁部には突起部２１が形成される。
【００４９】
したがって，上述した構成により，各々の電気発生部１１に対し，セパレータ１６の流路チャンネル１７形成面に膜−電極接合体１２を密着させる場合，この膜−電極接合体１２は，突起部２１によってガイドされながら，この突起部２１の内側領域，つまり，流路チャンネル１７形成領域に容易に位置することができる。これにより，流路チャンネル１７の形成面に正確に位置することができる。
【００５０】
また，スタック１０形成のため，各々の電気発生部１１を積層する場合，例えば，第１セパレータ１６Ａの突起部２１と第２セパレータ１６Ｂの凹溝部２２とを嵌合させる。これにより，数〜数十個の単位電池１１を，簡単な方法で一列に整列することができるようになる。
【００５１】
次に，本実施形態にかかるアライナーの変形例について説明する。
【００５２】
（第１の変形例）
図５に示されたアライナー４０は，前述のように，突起部４２と凹溝部４４を含む構成からなる。このとき，セパレータ１６の縁部に形成される突起部４２は，前述のように，セパレータ１６と一体に形成されておらず，別途形成されてセパレータ１６の縁部に付着されている構成となっている。
【００５３】
ここで，突起部４２は，柔軟性の優れた高分子材質で形成されるのが好ましい。これにより，シーリング効果をより高めることができる。
【００５４】
（第２の変形例）
次に，図６Ａおよび図６Ｂに示されたアライナー５０は，セパレータ１６の上面に形成される突起部５２とセパレータ１６の下面に形成される凹溝部５４とは，各々，上述のセパレータ１６のように，セパレータ１６の縁に沿って，一体となるように繋がって形成されてはいない。本変形例にかかる突起部５２と凹溝部５４のように，例えば，セパレータ１６の４つの隅角部（コーナー部）にあたる部分に突起部５２と凹溝部５４とを形成せず，所定の間隔をおいてセパレータ１６の各辺に沿って分割して形成することもできる。なお，便宜上，図６Ａおよび図６Ｂにおいて，セパレータ１６上に形成される流路チャンネル１７の記載を省略した。
【００５５】
（第３の変形例）
また，図７Ａおよび図７Ｂに示されたアライナー６０は，セパレータ１６の上面に形成される突起部６２とセパレータ１６の下面に形成される凹溝部６４とを，各々セパレータ１６の隅角部（コーナー部）に形成されている。つまり，突起部６２と突起部６２に対応する凹溝部６４とがセパレータ１６に部分的に位置して形成される場合である。この形成位置は必ずしも隅角部に限定されず，セパレータ１６の縁部に沿ったいずれの部位にも形成可能である。さらに，このとき，突起部６２と凹溝部６４は，セパレータ１６の縁部に沿って規則的または非規則的に所定の間隔をおいて複数に形成することも可能である。なお，図７Ａおよび図７Ｂにおいても，セパレータ１６上に形成される流路チャンネル１７の記載を省略した。
【００５６】
（第４の変形例）
そして，図８に示されたアライナー７０は，セパレータ１６の上面縁部に第１の突起部７２と第１の凹溝部７４とを各々形成している。また，セパレータ１６の下面縁には第１の突起部７２と第１の凹溝部７４にそれぞれ対応する第２の凹溝部７２’と第２の突起部７４’とが形成されている。このように，セパレータ１６の一の面に，突起部と凹溝部とを形成してもよい。
【００５７】
以上，第１の実施形態について説明した。次に，第２の実施形態について説明する。
【００５８】
（第２の実施形態）
図９は，本実施形態にかかるアライナーによって構成されたスタックを示した部分断面図である。
【００５９】
図９によれば，本実施形態にかかるアライナー８０は，互いに隣接するセパレータ１６には各々，凹溝部１６ａが形成されている。そして，この形成された凹溝部１６ａに，スペーサ８２が嵌合して結合されている。
【００６０】
つまり，スペーサ８２は，複数の電気生成部１１が積層される際，互いに対向するように位置する凹溝部１６ａに嵌合されながら電気生成部１１を整列させる。
【００６１】
このとき，スペーサ８２は，その断面を，例えば四角形状に形成することができるが，必ずしもこれに限られるわけではなく，例えば，円形状であってもよい。
【００６２】
このようなスペーサ８２は，電気発生部１１の間で反応ガスの漏れを防止する機能を有する。さらに，複数の電気発生部１１が積層される場合，各々のセパレータ１６に作用する外力を緩衝する機能も有する。
【００６３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は，燃料電池システムに適用可能であり，特に膜−電極接合体とセパレータとからなる複数の電気発生部を容易に整列することができる構造を有するスタック，およびこれを採用した燃料電池システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】第１の実施形態にかかる燃料電池システムを示した概略図である。
【図２】図１に示す燃料電池システムのスタックを示す分解斜視図である。
【図３】図２に示す整列手段を説明するための部分断面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる整列手段の変形例について説明するための部分断面図である。
【図５】第１の実施形態にかかる整列手段の第１の変形例を説明するための部分断面図である。
【図６Ａ】第１の実施形態にかかる整列手段の突起部を説明するための部分断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示す整列手段の凹溝部の第２の変形例を説明するための部分断面図である。
【図７Ａ】第１の実施形態にかかる整列手段の突起部の第３の変形例を説明するための部分断面図である。
【図７Ｂ】図７Ａに示す整列手段の凹溝部を説明するための部分断面図である。
【図８】第１の実施形態にかかる整列手段の第４の変形例を説明するための部分断面図である。
【図９】第２の実施形態にかかる整列手段を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０    スタック
１１    電気発生部
１２    膜−電極接合体
１３    電解質膜
１４    カソード電極
１５    アノード電極
１６    セパレータ
１７    流路チャンネル
１８    ガスケット
２０，４０，５０，６０，７０，８０      アライナー
２１，４２，５２，６２，７２，７４’    突起部
２２，４４，５４，６４，７４，７２’    凹溝部
３０    燃料供給部
３２    空気供給部
５０    改質器
８２    スペーサ
【図１】
2005216854.tif 000003
【図２】
2005216854.tif 000004
【図３】
2005216854.tif 000005
【図４】
2005216854.tif 000006
【図５】
2005216854.tif 000007
【図６Ａ】
2005216854.tif 000008
【図６Ｂ】
2005216854.tif 000009
【図７Ａ】
2005216854.tif 000010
【図７Ｂ】
2005216854.tif 000011
【図８】
2005216854.tif 000012
【図９】
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