(57)【要約】【課題】金属セパレータの耐食性を確保および接触抵抗の低減に好適な燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその製造方法を提供する。【解決手段】一対の電極触媒層４で電解質膜３を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層５を介在させて挟むことで燃料電池セル２を構成する金属製のセパレータ６であり、隣接する燃料電池セル２のセパレータ６と背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路８を形成して備える燃料電池のセパレータ６において、前記隣接して接触するセパレータ６Ａ、６Ｂ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路８を取囲む接触部位９において、燃料電池ガスおよび温調用媒体に対する浸透・透過を防止する不透過材１５を介在させて互いに溶接１０されるようにした。【選択図】図１
2007220403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層を介在させて挟むことで燃料電池セルを構成する金属製のセパレータであり、隣接する燃料電池セルのセパレータと背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路を形成して備える燃料電池のセパレータにおいて、
前記隣接して接触するセパレータ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位において、燃料電池ガスおよび温調用媒体の浸透・透過を防止する不透過材を介在させて互いに溶接されていることを特徴とする燃料電池のセパレータ。
【請求項２】
前記不透過材は、前記隣接して接触するセパレータ同士を接着して接合させる機能を備えていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項３】
前記セパレータは、その基材金属の表面に表面処理が施されており、前記不透過材は、温調用媒体を流通させる流路形成のために成形時に折り曲げられて前記流路に露出する肩部を含んで接着して配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項４】
前記不透過材は、少なくとも燃料電池の反応領域に積層される領域では電気的な導通性を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項５】
前記不透過材は、温調用媒体の浸透・透過を防止する一方、酸素を浸透・透過させるものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項６】
前記不透過材は、セパレータ同士を溶接するに先立って、溶接時に溶接部を中心として生ずる温度勾配により熱分解若しくは熱変性される領域を超えて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の燃料電池のセパレータ。
【請求項７】
一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層を介在させて金属製のセパレータにより挟むことで燃料電池セルを構成し、隣接して積層される燃料電池セルのセパレータ同士の背面を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路が形成される燃料電池スタックにおいて、
前記隣接して接触するセパレータ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位において、燃料電池ガスおよび温調用媒体に対する不透過材を介在させて互いに溶接されていることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層を介在させて挟むことで燃料電池セルを構成し、隣接する燃料電池セルのセパレータと背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路を形成する金属製からなる燃料電池セパレータの製造方法において、
前記隣接して接触するセパレータ同士の少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位に燃料電池ガスおよび温調用媒体の浸透・透過を防止する不透過材を配置し、
前記隣接するセパレータ同士を前記不透過材を介在させた状態で溶接箇所同士を接触させて溶接して一体化させることを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。
【請求項９】
一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層を介在させて挟むことで燃料電池セルを構成し、隣接する燃料電池セルのセパレータと背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路を形成する金属製からなる燃料電池セパレータの製造方法において、
前記隣接して接触するセパレータ同士の少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位であり且つ溶接時に溶接部を中心として生ずる温度勾配により熱分解若しくは熱変性される領域を超えて、燃料電池ガスおよび温調用媒体の浸透・透過を防止する不透過材を配置し、
前記隣接するセパレータ同士を前記不透過材を介在させた状態で溶接箇所同士を接触させて溶接して一体化させることを特徴とする燃料電池セパレータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にガス拡散層を介在させて挟むことで燃料電池セルを構成する燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその製造方法に関し、特に、金属製パネルで構成するに好適な燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から燃料電池のセパレータとして、ガス流路等をプレス加工等により成形されたる金属セパレータを用いる燃料電池セルおよび燃料電池スタックが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷却媒体をそれぞれ専用の流路に沿って気密（液密）に流すため、電解質膜や電極構造体と金属セパレータとの間にシール部材を介装して気密性を維持するようにしている。そして、複数の燃料電池を積層してスタックを構成した場合には、走行時の振動や急停止または急発進時の衝撃等によって、セパレータの表面に変形、反り、うねり等が生じ、介装したシール材にずれが生じたり、面圧の低下や接触面積の低下等が引き起こされてシール性が悪化することがあるため、金属セパレータの電極または連通孔の周囲を覆ってシール部材を一体に形成し、さらに金属セパレータとシール部位との接触面積を大きくして振動などによる変形に強い燃料電池としている。
【特許文献１】特開２００４−２０７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来例では、電解質膜電極積層体のアノード極側にガス拡散層を介在させて接触し、アノードガス供給流路を形成したアノード側金属セパレータと、隣に隣接する電解質膜電極積層体のカソード極側にガス拡散層を介在させて接触し、カソードガス供給流路を形成したカソード側金属セパレータと、の夫々の背面を接触させて、両者間に冷却媒体の流路を形成するように構成しているが、前記両セパレータは燃料電池スタックとして構成する際の締付け荷重に基づく面圧により接触されるようにしており、両プレート間の電気抵抗（貫通抵抗）の低下に限界がある。
【０００５】
上記不具合を解消するようセパレータ同士を溶接により接合する場合には、溶接の条件によっては基材より耐食性が低下したり、更にセパレータ自体の表面に耐食性を目的とした表面処理が施されている場合には、溶接により表面処理が除去されて基材が露出して耐食性が低下するという問題が生ずる。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、金属セパレータの耐食性を確保および接触抵抗の低減に好適な燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその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】
【０００７】
本発明は、一対の電極触媒層で電解質膜を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層を介在させて挟むことで燃料電池セルを構成する金属製のセパレータであり、隣接する燃料電池セルのセパレータと背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路を形成して備える燃料電池のセパレータにおいて、前記隣接して接触するセパレータ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位において、燃料電池ガスおよび温調用媒体に対する浸透・透過を防止する不透過材を介在させて互いに溶接されるようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、隣接する燃料電池セルの金属製のセパレータと背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路を形成して備え、前記隣接して接触するセパレータ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路を取囲む接触部位において、燃料電池ガスおよび温調用媒体に対する浸透・透過を防止する不透過材を介在させて互いに溶接されるようにしたため、表面処理の除去や母材の耐食性低下を来たす溶接部への温調用媒体の浸透を前記不透過材により遮断でき、溶接部の腐食を防止して金属製のセパレータの耐食性を確保しつつその接触抵抗を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の燃料電池のセパレータおよび燃料電池スタック並びにその製造方法の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るセパレータによる燃料電池セルを積層した燃料電池スタックの要部断面図であり、図２は図１に使用するセパレータの平面図である。
【００１０】
図１に示すように、燃料電池スタック１は、複数の燃料電池セル２Ａ、２Ｂ、・・・を直列に積層するとともに、積層方向の両端に図示しないエンドプレートを配置して、図示しないタイロッドにより積層方向に荷重を加えて固定することにより、積層されている燃料電池セル２Ａ、２Ｂ、・・・に所定の締め付け荷重を付与して構成される。燃料電池搭載自動車へ搭載する燃料電池スタック１は、単位ユニットとする燃料電池セル２を、例えば、３００〜４００個、図１に示すように、直列で積層する。
【００１１】
前記燃料電池セル２Ａ、２Ｂ、・・・は、電解質膜３の反応領域の両面に夫々の極の電極触媒層４を配置して電解質膜電極積層体を構成し、この電解質膜電極積層体を挟持するように夫々の極のガス拡散層５を配置する一方、電解質膜３の反応領域を囲む周辺領域に図示しないガスケットを配置し、これらを第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂで挟持することにより構成される。
【００１２】
前記第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂは、燃料電池の作動条件や電池内環境を考慮して、例えば、公知のオーステナイト系、フェライト系、マルテンサイト系等のステンレス鋼板、若しくは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの主成分組成を適宜変更した改良鋼板、更には、上記ステンレス鋼を基材として耐食性若しくは導通性の向上を目的とした表面処理（めっき処理等）を実施したステンレス鋼板等の金属板が使用される。これら金属板は、厚さが、例えば、０．１〜１．０［ｍｍ］程度に設定され、流路等の形状を型彫りした金型によりプレス成形することにより製作される。
【００１３】
前記第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂは、プレス成形により形成した凸部および凹部により、夫々ガス拡散層５と接する面側には、アノードガスとしての例えば、水素（若しくは、カソードガスとしての例えば、空気）を入口マニホールドから導入してガス拡散層に供給し且つ反応に利用されなかったガスを出口マニホールドに排出するガス流路７が形成されており、背面側には、スタック温調用の流体が入口マニホールドから出口マニホールドに向かって流れる流路８が形成されている。
【００１４】
前記隣合う単位ユニットとしての燃料電池セル２Ａ、２Ｂ同士は、金属製のアノード側セパレータ６Ａとカソード側セパレータ６Ｂとの背面同士を接触させることで電気的な導通性を持たせることで、電気的に直列に接続している。これらの背面同士が接触されるセパレータ６Ａ、６Ｂ同士は、後述するように、背面に形成される流路７間の凸状となって隣接するセパレータ６Ａ、６Ｂ同士で互いに接触する縁部分（リブ平面９）を複数箇所に亘って溶接１０（シーム溶接、スポット溶接、若しくは、レーザビーム溶接）により接合することにより、電気的な導通性を高めている。そして、前記金属製のアノード側セパレータ６Ａとカソード側セパレータ６Ｂとの背面同士の間には、各セパレータ６Ａ、６Ｂの背面に設けられた流路８を経由させて温調用流体が流される。この温調用流体は、十分に高い電気抵抗値を有することが望ましく、燃料電池搭載自動車に使用される場合には、低温下でも凍結しない不凍液であることが望ましい。
【００１５】
前記第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂの背面は、図２に示すように、温調流体が入口マニホールド１１Ａから出口マニホールド１１Ｂに向かって流れる複数の流路８が形成されている。この複数の流路８を形成している溝同士の間の縁部分を形成しているリブ平面９の背面に形成された溝は、アノードガス若しくはカソードガスが流されるガス流路７を構成している。第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂの周縁部分には、前記温調流体の入口マニホールド１１Ａおよび出口マニホールド１１Ｂの他に、アノードガスおよびカソードガスのための入口マニホールド１２Ａ、１３Ａおよび出口マニホールド１２Ｂ、１３Ｂが夫々形成されている。
【００１６】
本実施形態の金属セパレータ６では、前記隣接して接触する２枚の第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ同士を溶接して接合する場合に、前記温調用流体の流路８同士の間の凸状となっているリブ平面９同士を接合させる。図３は、前記流路８のリブ平面９同士を溶接する場合における溶接形態の一例を示すものである。即ち、互いに接するリブ平面９同士を、連続した溶接１０により線状に接合させたり（Ｗ１参照）、点状の溶接点１０を多数連ねて接合させたり（Ｗ２参照）、更には、前記両者の溶接形態を合せた鎖線状に接合させたり（Ｗ３参照）することができる。いずれの場合においても、これらの溶接点１０若しくは溶接線１０は、流路８間のリブ平面９の幅方向の中央においてリブ平面９の長手方向に配列される。セパレータ６に配列される流路８の幅並びに流路間のリブ平面９の幅は、燃料電池の使用方法や使用条件によって異なるため、リブ平面９の長さおよび幅に合せて使い分けることができる。
【００１７】
また、本実施形態の金属セパレータ６では、前記溶接に先立ち、前記リブ平面９同士の接触表面に流体不透過材１５を塗布する等して配置した後、溶接が実施される。流体不透過材１５としては、加水分解を生じない熱硬化性樹脂であるシリコーン樹脂を主成分とするシール材やシリコーン樹脂を主成分とする樹脂材に銀粉を混合して導電性を向上させたシール材が使用される。シリコーン樹脂以外であっても、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂をはじめとする公知の加水分解を生じない熱硬化性樹脂を用いてもよい。
【００１８】
また、導電性を高めるために、銀の粉末に代えて、他の貴金属の粉末を用いてもよく、更には、銅やカーボンといった導電性フィラーを加えてもよい。前記シール材自体に接着機能を持たせるようにしてもよく、この接着機能により溶接前の２枚のセパレータ６Ａ、６Ｂ同士を固定することができ、溶接作業を容易にすることができる。また、不透過材１５自身がセパレータ６Ａ、６Ｂに接着されることで、セパレータ６Ａ、６Ｂ間の流路８に流れる温調流体によって脱離することを抑えることができる。
【００１９】
さらに、不透過材１５によるシール材として、温調用媒体の浸透および透過を防止するが、酸素は浸透および透過することができる材料により構成することにより、水や窒素、水素などのガスの透過は抑えることができるが、酸素などの酸化剤を通せるようにさせ、2枚のセパレータ６Ａ、６Ｂを接しさせる隙間における隙間腐食を防止できる。
【００２０】
前記シール材の塗布形態としては、図４に示すように、溶接形態が多数の点状に連ねられる場合においては、溶接点１０を含んでリブ平面９の接触表面に連続して塗布したり（Ａ参照）、溶接点１０毎に溶接点１０を取囲んで円形状に塗布したり（Ｂ参照）、リブ平面９の接触表面の全面に塗布したり（Ｃ参照）することができる。また、溶接形態が線状に形成される場合においては、溶接線１０を挟んでその両側のリブ平面９の接触表面に塗布したり（Ｄ参照）、溶接線１０を含むリブ平面９の接触表面の全面に塗布する（Ｅ参照）ことで、配置することができる。流体不透過材１５の塗布形態はいずれの形態でもよいが、実際のリブ平面９の幅や量産を考慮すると、実際的には、溶接部位１０（点または線）を挟む両側のリブ平面９の接触表面に塗布するか若しくはリブ平面９の接触表面の全面に塗布して配置することが望ましい。
【００２１】
以上のように、流体不透過材１５によるシール材をリブ平面９の接触表面に塗布した第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを、両者の周縁部にガスケットを配置した状態で、リブ平面９の接触表面同士を接触させて接合させると、接触表面に塗布された不透過材１５によるシール材の接着力により、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂが接着されて一体化する。この状態において、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂのリブ平面９同士を、図３に示すいずれかの形態で溶接する。溶接により生ずる熱は、溶接点１０若しくは溶接線１０周りの不透過材１５を熱分解させたり熱変性させたりする。従って、熱分解されたり熱変性される領域を含んで更にその外側領域まで不透過材１５を塗布しておくことにより、不透過材１５の機能を損なわない領域を残しておくようにする。
【００２２】
溶接により一体化された第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂは、加熱炉若しくは高周波加熱により、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂのリブ平面９に挟まれた不透過材１５によるシール材を硬化処理して、一体となった第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂが完成される。そして、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂの周縁部分の外側に配置されるガスケットを夫々配置して、電極触媒層４およびガス拡散層５を電解質膜３の両側に夫々積層した電解質膜積層体と交互に積層することで、燃料電池セル２および燃料電池スタック１を構成することができる。
【００２３】
図５はリブ平面９同士が溶接された第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂの断面図である。リブ平面９の一方は、例えば、アノードガス供給用の流路７に形成され、他方は、カソードガス供給用の流路７に形成される。リブ平面９同士の間の溝同士は互いに対向して閉じられて、温調用流体の流路８に形成される。
【００２４】
ここに示す第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂは、０．１〜０．５［ｍｍ］程度の薄板を金型によりプレス成形して形成したものである。プレス成形においては、板材の折曲げ部はある程度の曲率半径のアール（Ｒ）部Ｒが形成される。このアール部Ｒは、その内側表面においては圧縮変形され、外側表面においては引張り変形される。したがって、板材に表面処理が施されている場合には、その表面処理層が板材とともに引張り変形されると、表面処理層に亀裂や割れが発生する場合がある。特に、常時温調用流体に接触している温調用流体流路８に露出されているアール部Ｒにおいては、表面処理の欠陥部がある場合、基材の耐食性が劣るため金属イオンの溶出が発生し、時間の経過と共に流路８内を流れる温調媒体の導電率を上昇させる。この温調媒体の導電率が極端に上昇された場合には、温調媒体自体が導体として作用して、各積層して配置されている温調用媒体通路８を構成する金属セパレータ６Ａ、６Ｂとの間を電気的に導通させる不具合が懸念される。
【００２５】
このため、前述のように、表面処理された板材をプレス成形して金属セパレータ６に構成する場合においては、図５（Ｂ）に示すように、リブ平面９のみならずアール部Ｒも含めて一部流路の壁面も覆うように、不透過材１５を塗布して配置する。このようにすると、不透過材１５が表面処理の欠陥部と温調媒体との接触を防止して、基材の耐食性を維持させる効果を持つ。
【００２６】
ここで、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ間の電気的な導通性の評価実験を行った。実験に使用する金属セパレータとしては、燃料電池の作動条件や電池内環境を考慮して、オーステナイト系ステンレス鋼（ＪＩＳＧ４３０３  ＳＵＳ３１６Ｌ）を基材とした厚さ０．１〜０．５［ｍｍ］程度のステンレス鋼板を金型を用いてセパレータ形状にプレス成形し、得られた金属成形体の表面に金メッキしたプレートを夫々用意した。
【００２７】
そして、夫々の金属セパレータ６Ａ、６Ｂについて、図６に示すように互いに背面のリブ平面９を接触させて、以下に記載した比較例１および２と、実施例１および２による方法で接合させた第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを構成した。
【００２８】
（比較例１）
前記で用意した第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを、そのリブ平面９を接触させて一体化させたものを比較例１とした。
【００２９】
（比較例２）
前記で用意した第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを、そのリブ平面９同士を接触させ、スポット溶接１０により一体化させたものを比較例２とした。
【００３０】
（実施例１）
前記で用意した第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを、そのリブ平面９に流体不透過材１５としてシリコーン樹脂を主成分とする熱硬化性のシール材を塗布し、その後にそのリブ平面９同士を接触させ、スポット溶接１０により一体化させ、介在されているシール剤を加熱硬化させたものを実施例１とした。
【００３１】
（実施例２）
前記で用意した第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを、そのリブ平面９に流体不透過材１５としてシリコーン樹脂を主成分とする熱硬化性の樹脂材に銀粉を混合した導電性を持たせたシール材を塗布し、その後にそのリブ平面９同士を接触させ、スポット溶接１０により一体化させ、介在されているシール剤を加熱硬化させたものを実施例２とした。
【００３２】
次いで、実施例１、２および比較例１、２で得られた金属セパレータ６Ａ、６Ｂについて、図７に示す導電性の貫通抵抗測定手段２０により積層されている第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ間の貫通抵抗（プレート自身の体積抵抗＋プレート間の接触抵抗）を計測した。計測は、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂを厚板からなる端子板２１により挟み、端子板２１間の加える圧縮荷重を徐々に増加させつつ、端子板２１間に電流Ｉ（Ａ）を流した場合の端子板２１間の電圧値Ｖ（V）とからオームの法則に基づいて抵抗値Ｒ（Ω）を算出した。
【００３３】
図８は比較例１、２および実施例１、２における抵抗値の変化を示したものである。
【００３４】
図８によれば、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ同士を圧縮荷重を加えて接触させた比較例１では、圧縮荷重が低い領域では貫通抵抗値が大きく、圧縮荷重を高めるに連れて貫通抵抗値が低下する傾向を示したが、得られた貫通抵抗値が大幅に高い値を示した。また、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ同士を接触させるのみであるため、両者間の隙間に温調用流体が入り込み隙間腐食が予想され、また、プレス成形時に折曲げアール部Ｒに生じた微小亀裂等により基材が露出している場合には腐食を進行させることが予想される。
【００３５】
比較例２では、第１および第２金属セパレータ６Ａ、６Ｂ同士がリブ平面９同士で溶接されているため、貫通抵抗値が非常に小さくなり、且つ圧縮荷重の増加に対する貫通抵抗値の変化も少なくなっている。しかしながら、溶接箇所１０が温調用流体から遮断されていないために、両者間の隙間に温調用流体が入り込む隙間腐食の発生が予測されるのに加えて、溶接部１０の基材露出部における腐食発生という問題が予想される。
【００３６】
実施例１では、第１および第２セパレータ６Ａ、６Ｂ同士がリブ平面９同士で溶接されているのみの比較例２に対して不透過材１５の介在により、若干だが貫通抵抗値が上昇している結果となった。しかしながら、不透過材１５により溶接箇所１０が温調用流体から遮断されているため、溶接部１０の耐食性や隙間腐食を改善できることが予想できる。
【００３７】
実施例２では、電気導通性を有する流体不透過材１５が用いられているため、実施例１の溶接部１０の耐食性や隙間腐食の改善効果に加えて、導通面積が増加されているため、接触抵抗値が最も低減されたものとなっている。
【００３８】
なお、上記実施形態において、不透過材１５によるシール材の塗布等による配置範囲として、溶接部位１０を含んで少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路８を取囲む接触部位９において配置するものについて説明したが、図示はしないが、溶接部位１０を中心として生ずる温度勾配により不透過材１５によるシール材の熱分解若しくは熱変性される領域には、このシール材を配置しないようにしてもよく、また、温調用媒体を流通させる流路８を取囲む接触部位９の所定の幅寸法の領域にのみシール材を配置してもよい。
【００３９】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００４０】
（ア）  本発明は、一対の電極触媒層４で電解質膜３を挟んで構成した電解質膜電極積層体を、更にその両側からガス拡散層５を介在させて挟むことで燃料電池セル２を構成する金属製のセパレータ６であり、隣接する燃料電池セル２のセパレータ６と背面同士を接触させて、両者間に温調用媒体を流通させる流路８を形成して備える燃料電池のセパレータ６において、前記隣接して接触するセパレータ６Ａ、６Ｂ同士は、少なくとも前記温調用媒体を流通させる流路８を取囲む接触部位９において、燃料電池ガスおよび温調用媒体に対する浸透・透過を防止する不透過材１５を介在させて互いに溶接１０されるようにした。このため、表面処理の除去や母材の耐食性低下を来たす溶接部１０への温調用媒体の浸透を前記不透過材１５により遮断でき、溶接部１０の腐食を防止して、金属製のセパレータ６の耐食性を確保しつつその接触抵抗を低減させることができる。
【００４１】
（イ）前記不透過材１５として、前記隣接して接触するセパレータ６Ａ、６Ｂ同士を接着して接合させる機能を備えているものである場合には、溶接接合前の２枚の金属製のセパレータ６Ａ、６Ｂ同士を接合固定することができ、その後の溶接作業を容易にすることができる。さらに、不透過材１５自身がセパレータ６に接着することで、セパレータ６Ａ、６Ｂ間に流れる温調用媒体によって脱離することを抑えることができる。
【００４２】
（ウ）セパレータ６は、その基材金属の表面に表面処理が施されており、前記不透過材１５は、温調用媒体を流通させる流路８形成のために成形時に折り曲げられて前記流路８に露出する肩部Ｒを含んで接着して配置されることにより、セパレータ６の防食効果を向上させることができる。セパレータ６表面に耐食性や導通性の向上を目的とした表面処理が施されている場合、プレス成形によって板材に凹凸を形成すると、折り曲げ部Ｒでは表面処理に亀裂や穴が開き、母材が露出する可能性があり、温調用媒体が接触すると母材の腐食を引き起こす可能性がある。しかし、折り曲げ部Ｒにガスや液体流体に対する不透過材が接着などにより配置されるので、温調用媒体との接触が遮断され、セパレータ６の防食効果が向上する。
【００４３】
（エ）少なくとも燃料電池の反応領域に積層される領域に配置される不透過材１５に、電気的な導通性を持たせることにより、セパレータ６Ａ、６Ｂ同士は部分的もしくは接触点全体を溶接接合１０しているので接触抵抗の増加は発生しないが、導通面の面積を増加させることになり、結果として貫通抵抗を低減することができる。
【００４４】
（オ）不透過材１５として、温調用媒体の浸透・透過を防止する一方、酸素を浸透・透過させるものとすることにより、セパレータ６Ａ、６Ｂ同士の隙間に生ずる隙間腐食を防止させることができる。
【００４５】
（カ）不透過材１５を、セパレータ６Ａ、６Ｂ同士を溶接するに先立って、溶接時に溶接部１０を中心として生ずる温度勾配により熱分解若しくは熱変性される領域を超えて配置することにより、不透過材１５の機能を損なわない領域を残し、溶接部１０の腐食を防止して、金属製のセパレータ６の耐食性を確保しつつその接触抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係るセパレータによる燃料電池セルを積層した燃料電池スタックの要部断面図。
【図２】同じく図１に使用するセパレータの平面図。
【図３】セパレータの溶接形態を示す説明図。
【図４】シール材の種々な塗布形態（Ａ）〜（Ｅ）を示す説明図。
【図５】リブ平面同士が溶接された第１および第２金属セパレータの断面図（Ａ）および改良されたシール材塗布範囲を示す断面図。
【図６】比較例１、２および実施例１、２の概略断面図。
【図７】貫通抵抗計測方法を示す概略図。
【図８】比較例１、２および実施例１、２の貫通抵抗計測結果を示す特性図。
【符号の説明】
【００４７】
１  燃料電池スタック
２、２Ａ、２Ｂ  燃料電池セル
３  電解質膜
４  電極触媒層
５  ガス拡散層
６、６Ａ、６Ｂ  金属セパレータ
７  ガス流路
８  温調用媒体の流路
９  リブ平面
１０  溶接点、溶接線
１５  不透過材
【図１】
2007220403.tif 000003
【図２】
2007220403.tif 000004
【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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