(57)【要約】【課題】逆電位現象を解消することが可能な燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池は、電解質膜と電解質膜の一方の面に配置されたアノードと電解質膜の他方の面に配置されたカソードとを含む発電体と、発電体の両側に配置されたセパレータとを備える。発電体は、さらに、電解質膜の外周近傍において両面に配置されると共に、セパレータに当接して、当接した部分における気体の流通を抑制するシール部と、金属を用いて形成され、シール部よりも外側に位置する電解質膜のうちの少なくとも一部分において電解質膜の両面に配置された金属部と、導電性を有する材料を用いて形成され、金属部とカソード面側のセパレータとの間に配置されると共に、少なくとも一部が電解質膜よりも外側に突出するように金属部に接着されることによって、電解質膜と金属部とからなる湾曲構造の湾曲方向を一方向に制限する制限部とを備える。【選択図】図５
2012064540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の面に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の面に配置されたカソードとを含む発電体と、
前記発電体の両側に配置されたセパレータと、
を備え、
前記発電体は、さらに、
前記電解質膜の外周近傍において両面に配置されると共に、前記セパレータに当接して、当接した部分における気体の流通を抑制するシール部と、
金属を用いて形成され、前記シール部よりも外側に位置する前記電解質膜のうちの少なくとも一部分において前記電解質膜の両面に配置された金属部と、
導電性を有する材料を用いて形成され、前記金属部とカソード面側の前記セパレータとの間に配置されると共に、少なくとも一部が前記電解質膜よりも外側に突出するように前記金属部に接着されることによって、前記電解質膜と前記金属部とからなる湾曲構造の湾曲方向を一方向に制限する制限部と、
を備える、燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記発電体は、さらに、
導電性多孔質部材によって形成され、アノード面と一方の前記セパレータとの間、および、カソード面と他方の前記セパレータとの間にそれぞれ配置されるガス拡散層を備え、
前記制限部は、前記ガス拡散層の一部として構成されている、燃料電池。
【請求項３】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記金属部は、略矩形状の前記電解質膜の一辺もしくは、略矩形状の前記電解質膜の角部に配置されている、燃料電池。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項記載の燃料電池であって、
前記金属部は、金または白金を用いて形成されている、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス（例えば、水素）と酸化ガス（例えば、酸素）との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。燃料電池は、通常、電解質膜をアノードとカソードとで挟持した膜電極接合体、および、膜電極接合体の両側に形成されたガス拡散層を基本構造とする単セルを複数積層して構成さている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５７８５８号公報
【特許文献２】特開２００７−２１３８３０号公報
【特許文献３】特開２００８−１８６５９４号公報
【特許文献４】特開２００４−０５４０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような燃料電池のアノードにおいて、何らかの原因によって燃料ガスの供給状態に異常が生じた場合（例えば、アノードのガス流路に液水が滞留することによってアノード上を液水が局所的に覆った場合等）、アノード上で燃料ガスが局所的に欠乏する状態（以下、「水素欠」とも呼ぶ。）が発生し、燃料電池の電気化学反応が阻害される。
【０００５】
水素欠が発生した単セルでは、燃料ガスの酸化により生成するプロトンと電子が不足する。不足したプロトンと電子を補給するため、単セルでは、アノードに存在する水分あるいは電解質膜が保持している水分の電気分解が進行する。この際、当該単セルのアノードの電位は、水の電気分解電位まで上昇し、その結果、アノードとカソードの電位が逆転する逆電位現象が発生する。このような逆電位現象は、電極を構成する炭素材料の酸化腐食反応を進行させ、触媒劣化現象や、触媒反応面積の減少を引き起こす。
【０００６】
また、逆電位現象が継続し、アノードの電位がさらに高くなれば、アノードからカソードに流れる電流により発生した熱によって、電解質膜が損傷する。このような触媒劣化、触媒反応面積の減少、電解質膜の損傷によって、燃料電池の燃費性能の低下や、燃料電池の発電性能の低下を招くという問題があった。
【０００７】
本発明は、逆電位現象を解消することが可能な燃料電池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】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
燃料電池であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の面に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の面に配置されたカソードとを含む発電体と、
前記発電体の両側に配置されたセパレータと、
を備え、
前記発電体は、さらに、
前記電解質膜の外周近傍において両面に配置されると共に、前記セパレータに当接して、当接した部分における気体の流通を抑制するシール部と、
金属を用いて形成され、前記シール部よりも外側に位置する前記電解質膜のうちの少なくとも一部分において前記電解質膜の両面に配置された金属部と、
導電性を有する材料を用いて形成され、前記金属部とカソード面側の前記セパレータとの間に配置されると共に、少なくとも一部が前記電解質膜よりも外側に突出するように前記金属部に接着されることによって、前記電解質膜と前記金属部とからなる湾曲構造の湾曲方向を一方向に制限する制限部と、
を備える、燃料電池。
このような構成とすれば、電解質膜のシール部よりも外側に位置する一部分において両面に金属部が配置され、カソード面側のセパレータと金属部との間には導電性を有する材料を用いて形成された制限部が、その少なくとも一部が電解質膜よりも外側に突出するように、金属部に接着されている。このため、燃料電池の動作中にアノード側の電位が高くなる逆電位現象が発生した際、アノード側とカソード側の電位差によって電解質膜と金属部とからなる湾曲構造が湾曲し、金属部に接着された導電性の制限部がカソード側のセパレータに接触することで、アノード側からカソード側へと電流を流すことが可能となる。この結果、逆電位現象を解消することが可能な燃料電池を提供することができる。
【００１０】
［適用例２］
適用例１記載の燃料電池であって、
前記発電体は、さらに、
導電性多孔質部材によって形成され、アノード面と一方の前記セパレータとの間、および、カソード面と他方の前記セパレータとの間にそれぞれ配置されるガス拡散層を備え、
前記制限部は、前記ガス拡散層の一部として構成されている、燃料電池。
このような構成とすれば、ガス拡散層の一部を、制限部として機能させることができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または２記載の燃料電池であって、
前記金属部は、略矩形状の前記電解質膜の一辺もしくは、略矩形状の前記電解質膜の角部に配置されている、燃料電池。
このような構成とすれば、金属部は、略矩形状の電解質膜の一辺もしくは角部に配置されているため、逆電位現象の発生時に湾曲構造における湾曲をしやすくすることができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれか一項記載の燃料電池であって、
前記金属部は、金または白金を用いて形成されている、燃料電池。
このような構成とすれば、逆電位現象の発生時に電解質膜を湾曲させる力を発現する電極となる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能である。例えば、燃料電池、燃料電池システム、それらを備える移動体等の態様で実現することができる。また、本発明は、上述した種々の特徴を必ずしも全て備えている必要はなく、その一部を省略して構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池の概略構成を示す説明図である。
【図２】発電体をアノード側から見た場合の平面構成を示す説明図である。
【図３】燃料電池の電位が正常状態である場合の単セルの側面構成を示す説明図である。
【図４】燃料電池の電位が正常状態・異常状態それぞれの場合についてＩＣＰＦ構造（イオン導電性高分子ゲル構造）に生じる力の向きを説明するための説明図である。
【図５】燃料電池の電位が異常状態である場合の単セルの側面構成を示す説明図である。
【図６】第２実施例における発電体をアノード側から見た場合の平面構成を示す説明図である。
【図７】第３実施例における燃料電池の電位が正常状態である場合の単セルの側面構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
【００１６】
Ａ．第１実施例：
図１は、燃料電池の概略構成を示す説明図である。図２は、発電体をアノード側から見た場合の平面構成を示す説明図である。本実施例における燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、１つのセル（単セル１０）を複数積層したスタック構造を有している。なお、図１では、燃料電池の構成をわかりやすく示すために、１つのセルのみを示し、他のセルの図示を省略している。
【００１７】
図１に示すように、単セル１０は、発電体１００と、カソード側セパレータ４１０と、アノード側セパレータ４２０とを備えている。発電体１００は、電解質膜１０２と、カソード１１２と、アノード１１４と、カソード側拡散層１２２と、アノード側拡散層１２４と、カソード側金属部２０２と、アノード側金属部２０４と、シール部ＳＬとを備えている。
【００１８】
電解質膜１０２は、略矩形状を有し、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜１０２としては、例えばナフィオン（デュポン社の登録商標）を用いることができる。カソード１１２およびアノード１１４は、電解質膜１０２の両面にそれぞれ配置されている。カソード１１２とアノード１１４とを総称して「電極触媒層」とも呼ぶ。これらの電極触媒層は、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金、或いは白金と他の金属から成る合金を備えた多孔質体であり、ガス透過性を備えている。
【００１９】
カソード側金属部２０２は、略矩形状の電解質膜１０２の一辺であって、カソード１１２が設けられている位置よりも外側に、カソード１１２とは重ならないように帯状に配置されている電極である。同様に、アノード側金属部２０４は、略矩形状の電解質膜１０２の一辺であって、アノード１１４が設けられている位置よりも外側に、アノード１１４とは重ならないように帯状に配置されている電極である。カソード側金属部２０２と、アノード側金属部２０４とは、電解質膜１０２の両面の対応する位置に配置されている。なお、カソード側金属部２０２とアノード側金属部２０４とを総称して「金属部」とも呼ぶ。
【００２０】
金属部は、上述のように、電解質膜１０２の両面に配置された金属の層である。金属部は、電気メッキ、化学メッキ、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着等の方法で形成することができる。また、金属部は、例えば、金、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム等の金属を用いて形成することができるが、後述のＩＣＰＦ構造における湾曲性を向上させるためには、金または白金を用いることが好ましい。なお、発電体１００の製造工程において、電極触媒層と、金属部との形成順序は、どちらを先にしてもよい。
【００２１】
制限部としてのカソード側拡散層１２２は、略矩形状を有し、カソード１１２およびカソード側金属部２０２の電解質膜１０２との接触面と反対側の面に配置されている。カソード側拡散層１２２は、図１のような断面構造で見た場合に、カソード側金属部２０２に接している側の端部ＣＦが、電解質膜１０２の対応する側の端部よりも外側に突出するような状態でカソード１１２およびカソード側金属部２０２に接着されている。
【００２２】
アノード側拡散層１２４は、略矩形状を有し、アノード１１４およびアノード側金属部２０４の電解質膜１０２との接触面と反対側の面に配置されている。アノード側拡散層１２４は、図１のような断面構造で見た場合に、アノード側金属部２０４に接している側の端部ＡＦが、アノード側金属部２０４の対応する側の端部と同じ位置、もしくは、アノード側金属部２０４の対応する側の端部よりも中心側に位置するように配置されている。なお、アノード側拡散層１２４は、アノード１１４およびアノード側金属部２０４に接着されていなくてもよい。
【００２３】
なお、カソード側拡散層１２２と、アノード側拡散層１２４とを総称して「ガス拡散層」とも呼ぶ。ガス拡散層は、ガス透過性および電子伝導性を有する導電性多孔質部材によって構成されており、例えば、カーボンペーパーなどの炭素材料や、発泡金属、金属メッシュなどの金属部材によって形成することができる。ガス拡散層は、電極反応に用いられる反応ガス（酸化ガスおよび燃料ガス）を面方向（燃料電池の積層方向に略直交する方向）に拡散させる層である。
【００２４】
なお、電解質膜１０２および電解質膜１０２の両面に形成された電極触媒層をＭＥＡ（Membrane Electrode Assembly）とも呼ぶ。さらに、ＭＥＡの両面にガス拡散層が形成されたものをＭＥＧＡ（Membrane-Electrode＆Gas. Diffusion Layer Assembly）とも呼ぶ。
【００２５】
カソード側セパレータ４１０は、発電体１００のカソード側の面に配置されている。アノード側セパレータ４２０は、発電体１００のアノード側の面に配置されている。カソード側セパレータ４１０と、アノード側セパレータ４２０とを総称して「セパレータ」とも呼ぶ。セパレータは、ガスを透過しない緻密質であると共に導電性を有する材料、例えば圧縮成型された緻密質カーボン、金属、導電性樹脂により形成されている。なお、セパレータは、燃料ガス流路や酸化ガス流路を有するセパレータとし、後述のガス流路層を省略してもよい。
【００２６】
シール部ＳＬは、電解質膜１０２の外周近傍において、電解質膜１０２の両面に配置されている。具体的には、シール部ＳＬは、電解質膜１０２上の電極触媒層と金属部とを仕切り、かつ、電解質膜１０２の周囲を取り囲むような位置に配置されている（図２）。シール部ＳＬは、例えば、ガス拡散層を形成したＭＥＡに対して、シール性を確保することが可能な材料（例えば、ゴム、樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等）を液状化したものを流し込むことによって形成する。シール部ＳＬは、カソード側セパレータ４１０およびアノード側セパレータ４２０のそれぞれに当接して、セル内部からの燃料ガスや酸化ガスの漏出を抑制するとともに、燃料電池内において燃料ガスと酸化ガスとが混合することを抑制する機能を有する。
【００２７】
以上の各部材よりなる単セル１０は、その積層方向（Ｄ方向、Ｕ方向）に所定の押圧力が掛かった状態で保持される。なお、単セル１０の外周部には、単セル内燃料ガス流路、および、単セル内酸化ガス流路におけるガスシール性を確保するために、ガスケット等のシール部材が配置されている。
【００２８】
また、図１では図示を省略しているが、燃料電池は、発電体とセパレータとの間に、ガス流路層を備えている。ガス流路層は、アノード側とカソード側とにそれぞれ配置され、反応ガスを面方向に拡散させつつ流動させるガス流路として機能する。ガス流路層は、金属板を加工して製造される。
【００２９】
同様に、図１では図示を省略しているが、燃料電池は、いずれも燃料電池を積層方向に貫通する燃料ガス供給マニホールドと、燃料ガス排出マニホールドと、酸化ガス供給マニホールドと、酸化ガス排出マニホールドとを備えている。
【００３０】
燃料電池に対して供給された燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールドを介して各セルのアノード側のガス流路層に分配され、さらに発電体１００のアノード側に供給されて発電体１００おける電気化学反応に利用される。反応に利用されなかった燃料ガスは、燃料ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。また、燃料電池に対して供給された酸化ガスは、酸化ガス供給マニホールドを介して各セルのカソード側のガス流路層に分配され、さらに発電体１００のカソード側に供給されて発電体１００おける電気化学反応に利用される。反応に利用されなかった酸化ガスは、酸化ガス排出マニホールドを介して外部に排出される。燃料ガスとしては、例えば水素ガスが用いられ、酸化ガスとしては、例えば空気が用いられる。
【００３１】
なお、燃料電池は、さらに、冷却媒体が供給される冷却媒体供給マニホールドと、冷却媒体が排出される冷却媒体排出マニホールドとを備えることとしてもよい。冷却媒体としては、例えば水、エチレングリコール等の不凍水、空気などが用いられる。
【００３２】
図３は、燃料電池の電位が正常状態である場合の単セル１０の側面構成を示す説明図である。図３は、図１のＡ部を拡大して示している。図３において波線で示すように、本実施例における単セル１０は、電解質膜１０２の両側に金属部（カソード側金属部２０２、アノード側金属部２０４）を形成したイオン導電性高分子ゲル構造（ＩＣＰＦ：Ionic Conducting Polymer Film、以降「ＩＣＰＦ構造」、または、「湾曲構造」とも呼ぶ。）を備えている。このようなＩＣＰＦ構造では、電解質膜１０２の含水状態において両金属部の間に電位差が掛かった場合に、電解質膜１０２が湾曲することが知られている。
【００３３】
図４は、燃料電池の電位が正常状態・異常状態それぞれの場合について、ＩＣＰＦ構造に生じる力の向きを説明するための説明図である。まず、燃料電池の電位が正常状態の場合（正常時）、例えば、単セル１０のカソード側には約１Ｖ、アノード側には０Ｖの電位が掛かる。このとき、カソード側金属部２０２とアノード側金属部２０４との間にも同様の電位差が発生するため、ＩＣＰＦ構造には、Ｕ方向に湾曲する力が働く。しかし、図３のように、ＩＣＰＦ構造は、制限部としてのカソード側拡散層１２２およびカソード側セパレータ４１０に当接しているため、電解質膜１０２は湾曲しない。すなわち、制限部としてのカソード側拡散層１２２は、ＩＣＰＦ構造の湾曲方向を一方向に制限する。
【００３４】
図５は、燃料電池の電位が異常状態である場合の単セル１０の側面構成を示す説明図である。図５は、図１のＡ部を拡大して示している。燃料電池の電位が異常状態、すなわち、逆電位状態である場合、例えば、単セル１０のカソード側には約１Ｖ、アノード側には約２Ｖの電位が掛かる（図４）。このとき、カソード側金属部２０２とアノード側金属部２０４との間にも同様の電位差が発生するため、ＩＣＰＦ構造には、正常時とは逆方向、すなわち、Ｄ方向に湾曲する力が働く。このため、ＩＣＰＦ構造はＤ方向へ湾曲する。この際、カソード側金属部２０２に接着されたカソード側拡散層１２２についても、ＩＣＰＦ構造の湾曲に伴って、Ｄ方向へ湾曲する。
【００３５】
この結果、図５に示すように、制限部としてのカソード側拡散層１２２の端部ＣＦが、アノード側セパレータ４２０に接触する。カソード側拡散層１２２は、電子伝導性を有する導電性多孔質部材によって構成されているため、カソード側拡散層１２２とアノード側セパレータ４２０とが接触する部分において、アノード側からカソード側へと電流を流すことが可能となり、逆電位状態を解消することができる。単セル１０の逆電位が解消されると、ＩＣＰＦ構造にはＵ方向に湾曲する力が働くため、ＩＣＰＦ構造は、図３に示す状態へ戻る。
【００３６】
以上のように、第１実施例によれば、電解質膜１０２のシール部ＳＬよりも外側に位置する一部分において、電解質膜１０２の両面に金属部（カソード側金属部２０２、アノード側金属部２０４）が配置され、カソード側セパレータ４１０と金属部２０２との間には、導電性を有する材料を用いて形成された制限部（カソード側拡散層１２２の一部）が、その少なくとも一部（端部ＣＦ）が電解質膜１０２よりも外側に突出するように金属部２０２に接着されている。このため、燃料電池の動作中にアノード側の電位が高くなる逆電位現象が発生した際、アノード側とカソード側の電位差によって電解質膜１０２と金属部とからなる湾曲構造（ＩＣＰＦ構造）が湾曲し、カソード側金属部２０２に接着された導電性の制限部がセパレータ４２０に接触することで、アノード側からカソード側へと電流を流すことが可能となる。この結果、逆電位現象を解消することが可能な燃料電池を提供することができる。
【００３７】
さらに、第１実施例では、カソード側拡散層１２２の一部を制限部として機能させているため、単セル１０製造時の部品数を減らすことができる。
【００３８】
さらに、第１実施例では、金属部（カソード側金属部２０２、アノード側金属部２０４）は、略矩形状の電解質膜１０２の一辺に帯状に配置されることとしているため、逆電位現象の発生時に湾曲構造（ＩＣＰＦ構造）を湾曲しやすくすることができる。
【００３９】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、金属部の形状を変化させた実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施例と異なる構成および動作を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施例と同様の構成部分については先に説明した第１実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４０】
図６は、第２実施例における発電体１００ａをアノード側から見た場合の平面構成を示す説明図である。図２に示した第１実施例の違いは、金属部（カソード側金属部、アノード側金属部２０４ａ）の形状と、金属部が配置されている位置のみであり、他の構成や動作については第１実施例と同様である。第２実施例におけるアノード側金属部２０４ａは、略正方形状を有し、略矩形状の電解質膜１０２の角部であって、アノード１１４が設けられている位置よりも外側に、アノード１１４とは重ならないように配置されている。また、カソード側金属部も同様に、略正方形状を有し、電解質膜１０２を挟んでアノード側金属部２０４ａと対応する位置に配置されている。
【００４１】
第２実施例のような構成としても、第１実施例と同様に、電解質膜１０２のシール部ＳＬよりも外側に位置する一部分において、電解質膜１０２の両面に金属部（カソード側金属部、アノード側金属部２０４ａ）が配置され、カソード側セパレータとカソード側金属部との間には、導電性を有する材料を用いて形成された制限部（カソード側拡散層１２２の角部ＣＰ：図６）が、電解質膜１０２よりも外側に突出するようにカソード側金属部に接着されている。このため、燃料電池の動作中にアノード側の電位が高くなる逆電位現象が発生した際、アノード側とカソード側の電位差によって電解質膜１０２と金属部とからなる湾曲構造（ＩＣＰＦ構造）が湾曲し、カソード側金属部に接着された導電性の制限部がセパレータに接触することで、アノード側からカソード側へと電流を流すことが可能となる。この結果、逆電位現象を解消することが可能な燃料電池を提供することができる。
【００４２】
さらに、第２実施例によれば、金属部を形成する面積を少なくすることができるため、単セル１０ａ製造時のコストを低減することができる。
【００４３】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、制限部とガス拡散層とを独立して備える形態について説明する。なお、以下では、第１実施例と異なる構成および動作を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施例と同様の構成部分については先に説明した第１実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４４】
図７は、第３実施例における燃料電池の電位が正常状態である場合の単セル１０ｂの側面構成を示す説明図である。図３に示した第１実施例との違いは、カソード側拡散層１２２の代わりにカソード側拡散層１２２ｂを備える点と、さらに、制限部材２１０を備える点のみであり、他の構成や動作については第１実施例と同様である。
【００４５】
第３実施例におけるカソード側拡散層１２２ｂは、アノード側拡散層１２４と同じ形状を有し、アノード側拡散層１２４に対応する位置に配置されている。具体的には、カソード側拡散層１２２ｂは、略矩形状を有し、カソード１１２およびカソード側金属部２０２の電解質膜１０２との接触面と反対側の面に配置されている。カソード側拡散層１２２ｂは、図７のような断面構造で見た場合に、カソード側金属部２０２に接している側の端部ＣＦが、カソード側金属部２０２の対応する側の端部と同じ位置、もしくは、カソード側金属部２０２の対応する側の端部よりも中心側に位置するように配置されている。
【００４６】
制限部材２１０は、金属部よりも幅広な帯状の平面状に形成され、カソード側金属部２０２の電解質膜１０２との接触面とは反対側の面に接着されている。制限部材２１０は、図７のような断面構造で見た場合に、カソード側拡散層１２２ｂと近接する端部とは逆側の端部ＴＦが、電解質膜１０２の対応する側の端部よりも外側に突出するような状態でカソード側金属部２０２に接着されている。制限部材２１０は、電子伝導性を有する部材（例えば、カーボンペーパーなどの炭素材料や、発泡金属等の金属部材）によって形成されている。
【００４７】
第３実施例のような構成としても、第１実施例と同様の効果を得ることができる。さらに、第３実施例によれば、カソード側拡散層と、アノード側拡散層とを同じの形状にすることができる。
【００４８】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００４９】
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、燃料電池を構成する単セルを構成する各部の材料を特定している。しかし、各部の材料は、上記例示の材料に限定されるものではなく、適正な種々の材料を用いることができる。また、上記実施例の燃料電池は固体高分子型燃料電池であるとしているが、本発明は他の種類の燃料電池（例えば、ダイレクトメタノール形燃料電池やリン酸形燃料電池）にも適用可能である。
【００５０】
Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、金属部（カソード側金属部／アノード側金属部）と電極触媒層（カソード／アノード）とは重ならないように配置されているものとした。しかし、これらは重なるように配置されてもよい。例えば、電解質膜に対して電極触媒層を形成した後に、電極触媒層の上から金属部を形成することもできる。逆に、電解質膜に対して金属部を形成した後に、金属部の上から電極触媒層を形成することもできる。なお、ＩＣＰＦ構造における屈曲性の観点からは、後者の方が好ましい。
【００５１】
Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、燃料電池の動作時におけるアノード側電位と、カソード側電位についての具体的な数値を例示して説明した。しかし、ＩＣＰＦ構造は電解質膜の含水状態において金属部間に電位差が掛かった場合に湾曲することが可能であり、上記実施例で説明した電位差に限られない。
【符号の説明】
【００５２】
１０…単セル
１０ｂ…単セル
１００…発電体
１００ａ…発電体
１０２…電解質膜
１１２…カソード
１１４…アノード
１２２…カソード側拡散層
１２２ｂ…カソード側拡散層
１２４…アノード側拡散層
２０２…カソード側金属部
２０４…アノード側金属部
２０４ａ…アノード側金属部
２１０…制限部材
３０２…ガス流路層
３０４…ガス流路層
４１０…カソード側セパレータ
４２０…アノード側セパレータ
ＣＦ…端部
ＡＦ…端部
ＴＦ…端部
ＳＬ…シール部
ＣＰ…端部
【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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【図６】
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【図７】
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