(57)【要約】【課題】液体燃料の漏洩や電解質膜から外部への揮散を防ぐことで、電子機器用の電源等として適し、かつ、長期保存性にも優れた燃料電池を提供すること。【解決手段】単位電池１１は、固体電解質膜２１を酸化剤極２３と燃料極２２とで挟むとともに、固体電解質膜２１の外周部を燃料極２２及び酸化剤極２３の外周部よりはみ出して配置された膜・電極構造体２０と、膜・電極構造体２０の燃料極２２にその当接面を当接させて配置されるとともに燃料が通流する第１の流路３２が形成された第１のセパレータ３０と、膜・電極構造体２０の酸化剤極２３にその当接面を当接させて配置されるとともに酸化剤が通流する第２の流路４２が形成された第２のセパレータ４０とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位電池を複数組み合わせて形成された燃料電池において、
前記単位電池は、固体電解質膜を膜状の酸化剤極と膜状の燃料極とで挟むとともに、前記固体電解質膜の外周部を前記燃料極及び酸化剤極の外周部よりはみ出して配置された膜・電極構造体と、
前記膜・電極構造体の燃料極にその当接面を当接させて配置されるとともに燃料が通流する第１の流路が形成された第１のセパレータと、
前記膜・電極構造体の酸化剤極にその当接面を当接させて配置されるとともに酸化剤が通流する第２の流路が形成された第２のセパレータとを備え、
前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部に対向する部分に形成され、前記固体電解質膜の外周部に圧縮変形された状態で当接されて気密となる内周シール第１部材と、
前記第２のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部に対向する部分に形成され、前記固体電解質膜の外周部に圧縮変形された状態で当接されて気密となる内周シール第２部材と、
前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部に対向する部分に形成され、前記第２のセパレータの当接面側に形成された外周シール第１部材と、
前記第２のセパレータの当接面の前記外周シール第１部材に対向する部分に形成され、前記外周シール第１部材に当接することで互いに圧縮変形された状態で気密となる外周シール第２部材とを具備することを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
前記内周シール第１部材と前記外周シール第１部材とが一体に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。
【請求項３】
前記内周シール第２部材と前記外周シール第２部材とが一体に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。
【請求項４】
前記内周シール第１部材又は前記内周シール第２部材のいずれか一方が凸状、他方が平面状に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。
【請求項５】
前記外周シール第１部材又は前記外周シール第２部材のいずれか一方が凸状、他方が平面状に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。
【請求項６】
前記第１のセパレータには、その表裏を貫通するとともに、前記第１の流路に連通する第１連通孔が形成され、
前記第２のセパレータには、その表裏を貫通するとともに、前記第２の流路に連通する第２連通孔が形成され、
前記外周シール第１部材は、前記第１連通孔の外側に配置された部位を有し、かつ、その稜線が略面一に形成されるとともに、前記第１連通孔の内側に配置された連通孔シール第１部材を具備することで前記第１連通孔を囲み、
前記外周シール第２部材は、前記第２連通孔の外側に配置された部位を有し、かつ、その稜線が略面一に形成されるとともに、前記連通孔シール第１部材に対向配置され、前記第２連通孔の内側に配置された連通孔シール第２部材を具備することで前記第２連通孔を囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記第１及び第２のセパレータの周縁部には厚さ方向に貫通するとともに、前記流路に連通する連通孔が設けられ、
前記第１のセパレータには、前記流路の前記連通孔との連絡路上を前記当接面と略面一に当て板が設けられ、
前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部に対向する部分に形成され、前記第２のセパレータの当接面側に形成された連通孔シール第１部材と、前記第２のセパレータの当接面の前記連通孔シール第１部材に対向する部分に形成され、前記連通孔シール第１部材に当接することで互いに圧縮変形された状態で気密となる連通孔シール第２部材とを具備し、
前記内周シール第１部材及び前記連通孔シール第１部材の稜線が前記当て板の上を通るように形成され、かつ、前記外周シール第１部材の稜線は前記当て板の外側を通ることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記第２のセパレータには、前記流路の前記連通孔との連絡路上を前記当接面と略面一に当て板が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
前記当て板がチタン材製であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の燃料電池。
【請求項１０】
前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つは硬度が３５°以上６０°以下のゴム材製であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項１１】
前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つは硬度が４０°以上５０°以下のゴム材製であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項１２】
前記ゴム材の変形率が２０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記ゴム材の変形率が２５％以上３５％以下であることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池。
【請求項１４】
前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つはエチレンプロピレンゴム材であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項１５】
前記第１及び第２のセパレータの少なくとも一方はカーボン材であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項１６】
前記カーボン材の表面の１０点平均粗さが１μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池。
【請求項１７】
前記カーボン材の表面の１０点平均粗さが３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料を燃料に用いる燃料電池に関し、特に電子機器等に用いられるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＯＡ機器、オーディオ機器、無線機器等の各種機器は、半導体技術の発達と共に小型化され、さらにポータブル性が要求されている。このような要求を満足するための電源としては、手軽な一次電池や二次電池等が使用されている。しかし、一次電池や二次電池は、機能上使用時間に制限があり、このような電池を用いたＯＡ機器等では当然使用時間が限定される。
【０００３】
一次電池を使用した場合、電池の放電が終った後に、電池を交換してＯＡ機器等を動かすことはできるものの、その重量に対して使用時間が短く、ポータブルな機器には不向きである。また、二次電池では放電が終ると充電できる半面、充電のための電源が必要なため使用場所が制限されるのみならず、充電に時間がかかるという欠点がある。特に、二次電池を組み込んだＯＡ機器等では、電池の放電か終っても電池を交換することが困難なため、機器の使用時間の制限は免れない。このように、各種小型機器を長時間作動させるには、従来の一次電池や二次電池の延長では対応が難しく、より長時間の作動に向いた電池が要求されている。
【０００４】
このような問題の一つの解決策として、最近、燃料電池が注目されている。燃料電池は、燃料と酸化剤を供給するだけで発電することができるという利点を有するだけでなく、燃料のみ交換すれば連続して発電できるという利点を有しているため、小型化が出来れば消費電力が小さいＯＡ機器等の小型機器の作動に極めて有利なシステムといえる。特に、燃料としてアルコール等の炭化水素系の液体を用いる燃料電池は、安全に高エネルギー密度の燃料を持ち運ぶことができるため、電子機器用の燃料電池として有望である（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−７４５３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した燃料電池であると次のような問題があった。すなわち、電子機器用の燃料電池に液体燃料を用いる場合、燃料電池から液体燃料や蒸気が漏れると、電子機器の故障の原因になる。特に、ポータブル機器用燃料電池のような比較的低温で動作する燃料電池では、そのイオン導電性の高さから、電解質として含水状態でプロトン導電性を示す固体電解質膜を用いることが多い。さらに、燃料電池では、一般的に活物質である燃料と空気が混ざり合ったり外部に漏れたりしないように、電解質膜をシール部材で挟んでシールする。しかし、この状態では電解質膜の端面が外気に晒されるため、そこから電解質膜中の水分が蒸気として揮散し、電子機器に悪影響を及ぼす問題があった。
【０００６】
例えば図５に示す燃料電池１００は、燃料極１０１、酸化剤極１０２に固体電解質膜１０３の外周部１０３ａがはみ出した形で挟持され、膜・電極構造体１０４が形成される。この膜・電極構造体１０４が２枚のセパレータ１０５，１０６に挟持されて、単位電池を形成する。このような燃料電池１００では、セパレータ１０５，１０６と固体電解質膜１０３のはみ出し部分１０３ａとの間にシールで挟んで、液体燃料や空気が外部に漏れるのを防いでいたが、固体電解質膜１０３の端部１０３ａが外気に晒されていたため、固体電解質膜１０３中の水分が外部に蒸気として漏れていた。
【０００７】
そこで本発明は、電子機器に悪影響を及ぼす液体燃料の漏洩や電解質膜から外部への揮散を防ぐことで、電子機器用の電源等として適し、かつ、長期保存性にも優れた燃料電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の燃料電池は次のように構成されている。
【０００９】
（１）単位電池を複数組み合わせて形成された燃料電池において、前記単位電池は、固体電解質膜を膜状の酸化剤極と膜状の燃料極とで挟むとともに、前記固体電解質膜の外周部を前記燃料極及び酸化剤極の外周部よりはみ出して配置された膜・電極構造体と、前記膜・電極構造体の燃料極にその当接面を当接させて配置されるとともに燃料が通流する第１の流路が形成された第１のセパレータと、前記膜・電極構造体の酸化剤極にその当接面を当接させて配置されるとともに酸化剤が通流する第２の流路が形成された第２のセパレータとを備え、前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部の内周側に対向する部分に形成され、前記固体電解質膜の外周部の内周側に圧縮変形された状態で当接されて気密となる内周シール第１部材と、前記第２のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部の内周側に対向する部分に形成され、前記固体電解質膜の外周部の内周側に圧縮変形された状態で当接されて気密となる内周シール第２部材と、前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部の外周側に対向する部分に形成され、前記第２のセパレータの当接面側に形成された外周シール第１部材と、前記第２のセパレータの当接面の前記外周シール第１部材に対向する部分に形成され、前記外周シール第１部材に当接することで互いに圧縮変形された状態で気密となる外周シール第２部材とを具備することを特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第１部材と前記外周シール第１部材とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
（３）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第２部材と前記外周シール第２部材とが一体に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
（４）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第１部材又は前記内周シール第２部材のいずれか一方が凸状、他方が平面状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
（５）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記外周シール第１部材又は前記外周シール第２部材のいずれか一方が凸状、他方が平面状に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
（６）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記第１のセパレータには、その表裏を貫通するとともに、前記第１の流路連通する第１連通孔が形成され、前記第２のセパレータには、その表裏を貫通するとともに、前記第２の流路連通する第２連通孔が形成され、前記外周シール第１部材は、前記第１連通孔の外側に配置された部位を有し、かつ、その稜線が略面一に形成されるとともに、前記第１連通孔の内側に配置された連通孔シール第１部材を具備することで前記第１連通孔を囲み、前記外周シール第２部材は、前記第２連通孔の外側に配置された部位を有し、かつ、その稜線が略面一に形成されるとともに、前記連通孔シール第１部材に対向配置され、前記第２連通孔の内側に配置された連通孔シール第２部材を具備することで前記第２連通孔を囲んでいることを特徴とする。
【００１５】
（７）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記第１及び第２のセパレータの周縁部には厚さ方向に貫通するとともに、前記流路に連通する連通孔が設けられ、前記第１のセパレータには、前記流路の前記連通孔との連絡路上を前記当接面と略面一に当て板が設けられ、前記第１のセパレータの当接面の前記固体電解質膜の外周部に対向する部分に形成され、前記第２のセパレータの当接面側に形成された連通孔シール第１部材と、前記第２のセパレータの当接面の前記連通孔シール第１部材に対向する部分に形成され、前記連通孔シール第１部材に当接することで互いに圧縮変形された状態で気密となる連通孔シール第２部材とを具備し、前記内周シール第１部材及び前記連通孔シール第１部材の稜線が前記当て板の上を通るように形成され、かつ、前記外周シール第１部材の稜線は前記当て板の外側を通ることを特徴とする。
【００１６】
（８）上記（７）に記載された燃料電池であって、前記第２のセパレータには、前記流路の前記連通孔との連絡路上を前記当接面と略面一に当て板が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
（９）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記当て板がチタン材製であることを特徴とする。
【００１８】
（１０）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つは硬度が３５°以上６０°以下のゴム材製であることを特徴とする。
【００１９】
（１１）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つは硬度が４０°以上５０°以下のゴム材製であることを特徴とする。
【００２０】
（１２）上記（１０）に記載された燃料電池であって、前記ゴム材の変形率が２０％以上５０％以下であることを特徴とする。
【００２１】
（１３）上記（１０）に記載された燃料電池であって、前記ゴム材の変形率が２５％以上３５％以下であることを特徴とする。
【００２２】
（１４）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記内周シール第１部材、前記内周シール第２部材、前記外周シール第１部材、前記外周シール第２部材の少なくとも１つはエチレンプロピレンゴム材であることを特徴とする。
【００２３】
（１５）上記（１）に記載された燃料電池であって、前記第１及び第２のセパレータの少なくとも一方はカーボン材であることを特徴とする。
【００２４】
（１６）上記（１５）に記載された燃料電池であって、前記カーボン材の表面の１０点平均粗さが１μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする。
【００２５】
（１７）上記（１５）に記載された燃料電池であって、前記カーボン材の表面の１０点平均粗さが３μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、電子機器に悪影響を及ぼす液体燃料の漏洩や電解質膜から外部への揮散を防ぐことで、電子機器用の電源等として適し、かつ、長期保存性にも優れたもの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】
【００２７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る燃料電池１０に組み込まれた単位電池１１の要部を模式的に示す縦断面図、図２は単位電池１１に組み込まれた第１セパレータ３０を示す平面図、図３は単位電池１１に組み込まれた第２セパレータ４０を示す平面図である。なお、図１は図２及び図３におけるＸ―Ｘ線の位置で切断して矢印方向に見た断面図に相当する。
【００２８】
燃料電池１０は、例えば携帯型パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載されるものであり、単位電池１１を多数積層して構成されている。単位電池１１は、膜・電極構造体２０と、この膜・電極構造体２０を挟んで配置された第１セパレータ３０と、第２セパレータ４０とを備えている。
【００２９】
膜・電極構造体２０は、固体電解質膜２１と、この固定電解質膜２１を挟む酸化剤極２２及び燃料極２３とを備えている。固体電解質膜２１の外周部２１ａは酸化剤極２２及び燃料極２３の外周部よりはみ出して配置されている。固体電解質膜２１は、含水状態でプロトン導電性を示す性質を有している。
【００３０】
第１セパレータ３０は、図１及び図２に示すように、板状のセパレータ本体３１を備え、このセパレータ本体３１には、図１中上面側に開口した流路（第１の流路）３２と、表裏面を貫通して設けられ空気や液体燃料の供給源（不図示）が接続された連通孔（第１連通孔）３３が設けられている。セパレータ本体３１は、例えばカーボン材で形成されている。
【００３１】
この連通孔３３と流路３２とは連絡路３２ａを介して繋がっている。セパレータ本体３１の図１中上面は、前記燃料極２３に当接する当接面３４が形成されており、連絡路３２ａの当接面３４側には、当て板３５が設けられている。当て板３５は例えばチタン材で形成されている。チタン材は、耐食性が良く、燃料電池の性能低下を引き起こすイオンの溶出が少ない。
【００３２】
また、当接面３４には、流路３２の周囲の、膜・電極構造体２０の電解質膜のはみ出し部分に対向する部分には内周シール第１部材３６が設けられ、この内周シール第１部材３６の外側には、外周シール第１部材３７が設けられている。外周シール第１部材３７には、連通孔３３の周囲を囲むための連通孔シール第１部材３９が略面一状に繋がっている。内周シール第１部材３６と連通孔シール第１部材３９の稜線は当て板３５の内側を通っているが、外周シール第１部材３７の稜線は当て板３５の外側を通っている。
【００３３】
第２セパレータ４０は、図１及び図３に示すように、板状のセパレータ本体４１を備え、このセパレータ本体４１には、図１中下面側に開口した流路（第２の流路）４２と、表裏面を貫通して設けられ空気や液体燃料の供給源（不図示）が接続された連通孔（第２連通孔）４３が設けられている。セパレータ本体４１は、例えばカーボン材で形成されている。
【００３４】
この連通孔４３と流路４２とは連絡路４２ａを介して繋がっている。セパレータ本体４１の図１中下面は、前記燃料極２３に当接する当接面４４が形成されており、連絡路４２ａの当接面４４側には、当て板４９が設けられている。当て板４９は例えばチタン材で形成されている。チタン材は、耐食性が良く、燃料電池の性能低下を引き起こすイオンの溶出が少ない。
【００３５】
また、当接面４４には、内周シール第１部材３６、外周シール第１部材３７に対向する位置には平面シール部材（内周シール第２部材及び外周シール第２部材）４５が設けられている。連通孔４３の周囲には連通孔シール第２部材４６が形成されている。
【００３６】
上述した内周シール第１部材３６、外周シール第１部材３７、連通孔シール第１部材３９、平面シール部材４５、連通孔シール第２部材４６は、例えばゴム材製であり、耐メタノール性に優れたエチレンプロピレンゴム材（ＥＰＤＭ）を用いることがより好ましい。
【００３７】
また、ゴム材の硬度が３５°以上６０°以下にすることが好ましい。これ以下の硬度であると圧縮永久歪が大きくなり、経時的に部材の面圧が下がってシールが漏れる可能性がある。これ以上の硬度であると部材を変形させるために必要な締め付け圧力が高くなり、締め付け構造が大きくなるためである。さらに好ましくは４０°以上５０°以下である。
【００３８】
さらに、ゴム材の変形率が２０％以上５０％以下にすることが好ましい。これ以下の変形率であると部材の寸法精度によりシールの面圧が弱いところが出てきてシール漏れが生じる可能性がある。これ以上の変形率であると締め付け圧が高くなり、また、変形によりゴムが裂ける可能性があるためである。さらに好ましくは２５％以上３５％以下である。
【００３９】
このように構成された燃料電池１０では、次のようにして発電が行われる。すなわち、供給源より液体燃料及び空気が連通孔３３，４３を介して各単位電池１１に供給される。燃料は第１セパレータ３０の流路３２に導入され、空気は第２セパレータ４０の流路４２に導入され、固体電解質膜２１において発電が行われる。
【００４０】
発電中に当て板３５の端部から液体燃料が漏れた場合であっても、外周シール第１部材３７と平面シール部材４５の稜線及び連通孔シール第１部材３９と連通孔シール第２部材４６の稜線の外側に漏れることは無いので、電子機器に影響を及ぼすことはない。
【００４１】
また、固体電解質膜２１の外側が外周シール第１部材３７と平面シール部材４５で気密状態となっているので、蒸気を電池内部に封じ込めることが可能となる。このため、発電中に蒸気が外部に漏れて電子機器に影響を及ぼすことを防止できるとともに、発電停止時には固体電解質膜２１の含水量を一定以上に保つことができ、固体電解質膜２１が乾いて内部抵抗が高くなる等の性能低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、ゴム材製のシール部材同士で固体電解質膜２１を挟持しているため、ゴム材の圧縮永久歪以下に変形率を設計することで、弾性力により長期間シールに必要な面圧を確保できる。
【００４３】
例えば、膜・電極構造体とセパレータとの間の気密性を向上させるために、二重シールを設けるとともに、一方の内周シールと対向する部材を多孔体電極とすると、多孔体である電極には弾性力が無いため、スタックの締付圧により時間と共に潰れて変形が生じ、シールに必要な面圧を確保できなくなり、シールが破れてしまう虞がある。
【００４４】
また、本実施の形態では、外周シール第１部材３７と平面シール部材４５、連通孔シール第１部材３９と平面シール部材４５のように、ゴム材製のシール部材同士を圧接する構造となっている。このため、両側のシール部材が変形することで接触面積を広く確保することができるうえ、横方向の振動に対してもシール部材自体が変形して追随し、接触面がずれない。このため、シールが破れることが無い。特に一方が平面状、他方が舌片状であると横方向の振動に追随しやすい。さらに、一方が凹状、他方がこの凹状に喰いこむ凸状とすると、横ズレの発生を防止でき、シールが破れる可能性が低くなる。
【００４５】
これに対し、一方の外周シールに当接する部材が他方のセパレータとすると、締付けで変形するのはシール部材だけとなるので、シール面の接触面積が少なくなる。このため、ポータブル機器に使用した場合に振動等によりセパレータとシール部材の位置ズレが生じてシールが破れる可能性がある。さらに、セパレータ材料を金属とした場合は、金属表面は平滑であるため、一体成形したとしてもシール部材と金属との界面の密着性が悪く、セパレータと内周シール部材、外周シール部材、及び連通孔シール部材との界面において横振動などにより位置ズレが生じてシールが破れる可能性がある。
【００４６】
さらにセパレータ部材３１，４１として表面粗さが後述する範囲の適当なカーボン材製のものを用いた場合、セパレータ部材３１，４１表面に凹凸ができるため、シール部材を一体成形した場合にゴムがセパレータ表面の凹凸に食い込んで密着強度が上がり、振動に対するシール強度が高くなる。なお、表面粗さＲｚ（１０点平均粗さ）は１μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。すなわち、これ以下の粗さであるとシール部材をセパレータ部材３１，４１上に一体成型する際の密着性が悪くなる。これ以上の粗さであるシール部材とセパレータ部材３１，４１との間に隙間が出来てシール漏れを生ずるためである。さらに好ましくは３μｍ以上１０μｍ以下である。
【００４７】
また、内周シール第１部材３６、外周シール第１部材３７、連通孔シール第１部材３９を凸形状にし、対向する平面シール部材４５及び連通孔シール第２部材４６を平面状にすることで、積層時の位置ズレでシールが破れる危険性を回避することができる。さらに、低いゴム硬度の材料を用いれば平面で固体電解質膜２１と密着するので、含水状態の変化による固体電解質膜２１の平面方向の膨張・収縮を抑えることができ、シールが破れるのを防ぐことができる。
【００４８】
また、内周シール第１部材３６と外周シール第１部材３７及び平面シール部材４５が一体に成型されている。このようにすることによって、内周シール第１部材３６と外周シール第１部材３７及び平面シール部材４５が一体となってセパレータに密着するので、スタックの積層面に並行に応力がかかったり、流路３２，４２を流れる流体に過剰な圧力がかかったりしてもシール部材が位置ズレを起こしにくくすることができる。
【００４９】
本実施の形態に係る燃料電池１０と、図５に示した燃料電池１００とを比較する。外周シールを設けたシール構造で、５ｃｍ×５ｃｍの電極面積の単位電池１１を２０枚積層してスタックを構成した。シール用の部材には硬度４０°のＥＰＤＭを使用した。この燃料電池に、燃料として２Ｍのメタノール水溶液と空気を供給し、８０℃のスタック温度で１０時間発電を行い、外気に漏れてくる蒸気を結露させて回収した。
【００５０】
この結果、外周シール第１部材及び外周シール第２部材を設けた燃料電池１０では、１０時間の発電で外気に漏れた水蒸気は回収されなかったが、外周シール部材を設けなかった燃料電池１００では約６ｇの水蒸気が回収された。このことから、本発明のシール形状にすることで、燃料電池１０の外部に液体燃料や蒸気が漏れないことがわかる。
【００５１】
図４は上述した単位電池１１の変形例を示す要部断面図である。なお、図４において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。上述した平面シール部材４５は、内周シール第２部材と外周シール第２部材とが一体成型されていたものであるが、本変形例では内周シール第２部材４７と外周シール第２部材４８とを独立して形成するようにした。このように構成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００５２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る燃料電池に組み込まれた単位電池を示す縦断面図。
【図２】同単位電池に組み込まれた第１セパレータを示す平面図。
【図３】同単位電池に組み込まれた第２セパレータを示す平面図。
【図４】同単位電池の変形例を示す要部断面図。
【図５】従来の燃料電池に組み込まれた単位電池の一例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０…燃料電池、１１…単位電池、２０…膜・電極構造体、２１…固体電解質膜、２２…酸化剤極、２３…燃料極、３０…第１セパレータ、４０…第２セパレータ。
【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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