(57)【要約】【課題】セルのガス流路における圧損が大きい場合にこれを小さくする。【解決手段】セル内ガス流路１６のマニホールド１２との接続部に封止部２０を形成したものを予めいくつか設けておく。そして、ガス流路の圧損が大きい場合に、セパレータ１０のマニホールド１２近傍において貫通口２２を設ける。これによって、当該ガス流路１６がマニホールド１２に接続されることになり、ガス流路圧損を減少することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のセパレータによって、膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）を挟んで形成される燃料電池セルであって、
前記セパレータには、セル内にガスを流通するためのセル内ガス流路が凹状の溝として複数形成されると共に、セパレータの端部には穴としてセル外ガス流路であるマニホールドが形成され、
前記複数のセル内ガス流路と前記マニホールドとの接続部近傍は、シーリングプレートによって前記複数のセル内ガス流路の溝に蓋がされ、
前記複数のセル内ガス流路と前記マニホールドの接続部の一部には、セル内ガス流路と前記マニホールドとの間は封止部によって封止されている、
ことを特徴とする燃料電池セル。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池セルにおいて、前記セル内ガス流路と前記マニホールド間にガスを流通する際の圧損が大きい場合には、前記封止部が設けられているセル内ガス流路と前記マニホールドの接続部において、セパレータに穴を開け、セル内ガス流路と前記マニホールドとをセパレータの外部空間を介し連通することを特徴とする燃料電池セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一対のセパレータによって、膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）を挟んで形成される燃料電池セル、特にセル内ガス流路とセル外ガス流路であるマニホールドとの接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高効率でクリーンなエネルギー源として燃料電池が知られている。この燃料電池は、固体高分子膜を電解質膜として用いその両側にアノード側拡散層とカソード側拡散層を形成した膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）の両側をセパレータで挟んで単位セルを構成し、これを多数積層して所望の出力を得ている。
【０００３】
このように燃料電池セルを多数利用する場合、これら燃料電池セルの能力はできるだけ、同一である方が好ましい。そこで、通常は１つ１つの燃料電池セルについて検査をして、適正なもののみを採用する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４２５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、燃料電池セルにおいて、ガス流路における圧損が高いセルがある。すなわち、燃料電池セルでは、アノードガス拡散層およびカソードガス拡散層には、外部からのガスが流通されるが、そのガス流通の際の抵抗が大きくなってしまうセルがある。
【０００６】
ガスは、供給側マニホールドからセパレータに凹状の溝として形成されたセル内ガス流路を介し、ガス拡散層に流通され、セル内ガス流路を介し排出側マニホールドに至る。ここで、セパレータの形状が異なっていたり、ＭＥＡの厚みが異なっていると、ガス流通における圧損が変化する。また、ＭＥＡを挟み込みながらの一対のセパレータの接着するセル化時において、流路に接着剤がはみ出すとガス流路が閉塞されたりして、ガス流通の圧力損失（圧損）が変化する。
【０００７】
特に、燃料電池セルは接着によって形成するため、その後分解手直しなどはできず、不良品はそのまま廃棄するしかない。
【０００８】
本発明は、圧損の高いセルについて、その圧損を減少する手法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一対のセパレータによって、膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）を挟んで形成される燃料電池セルであって、前記セパレータには、セル内にガスを流通するためのセル内ガス流路が凹状の溝として複数形成されると共に、セパレータの端部には穴としてセル外ガス流路であるマニホールドが形成され、前記複数のセル内ガス流路と前記マニホールドとの接続部近傍は、シーリングプレートによって前記複数のセル内ガス流路の溝に蓋がされ、前記複数のセル内ガス流路と前記マニホールドの接続部の一部には、セル内ガス流路と前記マニホールドとの間は封止部によって封止されている、ことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によれば、上記燃料電池セルにおいて、前記セル内ガス流路と前記マニホールド間にガスを流通する際の圧損が大きい場合には、前記封止部が設けられているセル内ガス流路と前記マニホールドの接続部において、セパレータに穴を開け、セル内ガス流路と前記マニホールドとをセパレータの外部空間を介し連通する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、製作されたセルについて、ガス流通抵抗が大きい場合に、封止部によって封止されたセル内ガス流路をセパレータ１０に設けた連通口を介しマニホールドに接続する。これによって、圧損を減少して、当該セルが利用可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、セパレータ１０の要部平面図であり、セルの外側から見た図であり、図１（ｂ）はマニホールド１２に近い部分の断面図である。
【００１４】
セパレータ１０の隅に近い部分には、長丸状の穴があけられ、ここがマニホールド１２になっている。すなわち、セルを構成するセパレータ１０には、同一の位置にマニホールド１２が形成され積層されたときに、マニホールド１２が連続してガス流路になる。
【００１５】
このセパレータ１０のセルの外側となる面のマニホールド１２の周囲には、これを取り囲むようにガスケット１４が配置されている。従って、ガスケット１４の内周がシールラインとなり、その内側がマニホールド１２に連通する空間になっている。
【００１６】
また、セパレータ１０のセルの内側となる面には、セル内ガス流路１６が凹状の溝として形成されている。そして、セル内ガス流路１６は、シーリングプレート１８によって蓋をされている。さらに、複数のセル内ガス流路１６の中の少なくとも１つ（図示では５つの中の２つ）には、封止部２０が形成され、マニホールド１２との接続が断たれている。
【００１７】
そして、何らかの理由で、ガス流路の圧損が大きい場合には、封止部２０が形成されたセル内ガス流路１６のシーリングラインのマニホールド側のセパレータ１０に図２に示すように貫通口２２をあける。例えば、ドリルなどで、セルの外側から貫通口２２をあける。これによって、セル内ガス流路１６は、貫通口２２を介しセルの外側空間と連通される。この外側空間は、シーリングラインのマニホールド１２側であり、貫通口２２によってセル内ガス流路１６がマニホールド１２と接続されることになる。
【００１８】
図３には、２つのセルを積層した場合におけるマニホールド１２の近傍の断面図が示されている。燃料電池セル３０は、２つのセパレータ１０を貼り合わせて形成されている。２つのセパレータ１０は、周辺部において、接着剤３２によって接続され、内部が電池セルとして機能する。内部側には、アノード側ガス拡散層４０ａ、カソード側ガス拡散層４０ｃとで電解質膜４０ｂを挟んで積層したＭＥＡ４０が配置されている。なお、ＭＥＡ４０はその端部において、電解質膜４０ｂのみが伸びており、この電解質膜４０ｂが一対のセパレータ１０に挟み込まれて固定されている。また、セパレータ１０のセル内部側は、多数の凹状の溝が形成され、ガス流路となっており、溝の土手に当たる部分においてＭＥＡ４０を支持している。
【００１９】
図３においては、ＭＥＡ４０の下側がアノード側ガス拡散層４０ａであり、マニホールド１２はアノード側のセル内ガス流路１６と連通されるが、図３の上の燃料電池セル３０においては連通部分に封止部２０が形成されており、アノード側のセル内ガス流路１６とマニホールド１２は、封止部２０によって接続が断たれている。例えば、セル内ガス流路６を８つ設けた場合に、封止部２０の設けたセル内ガス流路１６を２つ程度設けておく。そして、ほとんどのセル３０については、６つのセル内ガス流路１６がマニホールド１２に接続することで、所定の圧損となり、なんら作業を行う必要はない。しかし、中には何らかの理由で圧損が大きくなるものが発生する。そのようなセルについてのみ、貫通口２２をあける処理を行う。
【００２０】
一方、図３の上のセルにおいては、ガスケット１４よりマニホールド１２側のアノード側のセパレータ１０に貫通口２２が形成されている。従って、アノード側のセル内ガス流路１６は貫通口２２を介し、セパレータ１０の外側空間を経てマニホールド１２と接続されることになる。すなわち、封止部２０によって封止されたセル内ガス流路１６のシーリングラインよりマニホールド１２側のセパレータ１０に貫通口２２を設けることで、セル内ガス流路１６がマニホールド１２と接続されることになり、ガス流路が増える。従って、セルのガス流路についての圧損を減少することができ、圧損が大きいセルを不良品として廃棄せず利用することができる。
【００２１】
図４には、カソード側のセル内ガス流路１６を貫通口２２を設ける例が示されている。この例も図３の例と同様に、封止部２０によって封止されたセル内ガス流路１６のシーリングラインよりマニホールド１２側のセパレータ１０に貫通口２２を設けることで、セル内ガス流路１６をマニホールド１２と接続している。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、製作された燃料電池セル３０について、ガス流通抵抗を検査し、抵抗が所定以上（圧損が所定以上）であった場合に、封止部２０によって封止されたセル内ガス流路１６のシーリングラインよりマニホールド１２側のセパレータ１０に貫通口２２を設ける。これによって、圧損を減少して、当該燃料電池セル３０が利用可能になる。
【００２３】
通常の場合、製作された燃料電池セル３０の圧損は、図５に示すように、ほぼ正規分布で分布する。そして、圧損が所定以上高い不良品について、上述の処理を行うことで、これらを良品として利用可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】マニホールド付近の平面および断面構成を示す図である。
【図２】貫通口の形成を示す図である。
【図３】アノード側セル内ガス通路とマニホールドの接続を説明する断面図である。
【図４】カソード側セル内ガス通路とマニホールドの接続を説明する断面図である。
【図５】セルの圧損の分布を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  セパレータ、１２  マニホールド、１４  ガスケット、１６  セル内ガス流路、１８  シーリングプレート、２０  封止部、２２  貫通口、３０  燃料電池セル、３２  接着剤、４０  ＭＥＡ、４０ａ  アノード側ガス拡散層、４０ｂ  電解質膜、４０ｃ  カソード側ガス拡散層。
【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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