(57)【要約】【課題】本発明は、セパレータを分離する際の損傷の発生を抑制することを目的とする。【解決手段】燃料電池は、セパレータと、セパレータと隣接して配置される板状部材と、板状部材の表面に形成され、セパレータと当接する第１のシール部材と、板状部材の表面において第１のシール部材と一体的に形成され、セパレータと当接する第２のシール部材と、を備え、第２のシール部材とセパレータとの間の固着力が第１のシール部材とセパレータとの間の固着力よりも小さい。【選択図】図３
2012104262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
セパレータと、
前記セパレータと隣接して配置される板状部材と、
前記板状部材の表面に形成され、前記セパレータと当接する第１のシール部材と、
前記板状部材の表面において前記第１のシール部材と一体的に形成され、前記セパレータと当接する第２のシール部材と、を備え、
前記第２のシール部材と前記セパレータとの間の固着力が、前記第１のシール部材と前記セパレータとの間の固着力よりも小さい、燃料電池。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料電池において、
前記板状部材は、複数の開口部を備え、
前記第１のシール部材は、１以上の前記開口部を内側に含んだ環状の外形を備え、
前記第２のシール部材は、一方の端部が前記第１のシール部材と接続し、他方の端部が前記板状部材の外周部に向けて延伸する線状の外形を備えている、燃料電池。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料電池において、
前記板状部材は、長板状の外形を備え、
前記第２のシール部材は、前記板状部材の長手方向に沿って直線状に形成されている、燃料電池。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料電池において、
前記第１のシール部材は、前記板状部材に複数形成され、
前記第２のシール部材は、複数の前記第１のシール部材に対してそれぞれ形成されている、燃料電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記第２のシール部材の単位長さ当たりの前記セパレータとの接触面積は、前記第１のシール部材の単位長さ当たりの前記セパレータとの接触面積よりも小さい、燃料電池。
【請求項６】
請求項５に記載の燃料電池において、
前記セパレータは、前記第１のシール部材および前記第２のシール部材と当接する部分に溝部を備え、前記第２のシール部材と当接する溝部の深さは、前記第１のシール部材と当接する溝部の深さよりも深い、燃料電池。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の燃料電池において、
前記第２のシール部材の粘着力は、前記第１のシール部材の粘着力よりも小さい、燃料電池。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の燃料電池において、
前記板状部材は、セパレータである、燃料電池。
【請求項９】
燃料電池における、セパレータと板状部材との分離方法であって、
前記燃料電池は、前記板状部材の表面に形成される第１のシール部材と前記セパレータとの間の固着力が、前記板状部材の表面において前記第１のシール部材と一体的に形成される第２のシール部材と前記セパレータとの間の固着力よりも大きくなるように構成され、
前記分離方法は、
前記第２のシール部材と前記セパレータとを分離する工程と、
前記第２のシール部材を分離した後に、前記第１のシール部材と前記セパレータとを分離する工程と、を備えている分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池および燃料電池の分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体高分子型燃料電池等の燃料電池は、電解質膜および一対の電極（アノードおよびカソード）を含む発電体と、発電体の両側に配置されるセパレータにより構成された燃料電池セルを複数積層したスタック構造の形態で利用される。スタック構造の燃料電池には、ガスや冷却水が流通するマニホールドが内部に形成された内部マニホールド型の燃料電池が知られている。内部マニホールド型の燃料電池は、ガスや冷却水がマニホールドの外部にリークしないように、隣接するセパレータ同士の間や、隣接するセパレータと、発電体を含む形成部材との間に、シール部材（以下、ガスケットとも呼ぶ）が配置される。
【０００３】
この燃料電池において、例えば、一部の燃料電池セルに不良が見つかった場合には、不良の燃料電池セルを取り外すために隣接するセパレータ同士を分離する必要がある。しかし、燃料電池は、使用時に高温環境下におかれるため、ガスケットが溶融してセパレータと固着し、セパレータ同士の分離が困難になる場合があった。この問題を解決するためにセパレータの周縁に溝を設けることでセパレータ同士の分離を容易にする技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６３０９３号公報
【特許文献２】特開２００７−４２４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記技術によって、セパレータ同士の分離を容易にすることができても、分離の際にセパレータに加えられる応力によりセパレータが破損することがあった。
【０００６】
なお、この問題は、セパレータ同士を分離する場合に限定されず、セパレータと、隣接する形成部材とを分離する場合においても生じる問題であった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、セパレータを分離する際の損傷の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の態様また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、
セパレータと、
前記セパレータと隣接して配置される板状部材と、
前記板状部材の表面に形成され、前記セパレータと当接する第１のシール部材と、
前記板状部材の表面において前記第１のシール部材と一体的に形成され、前記セパレータと当接する第２のシール部材と、を備え、
前記第２のシール部材と前記セパレータとの間の固着力が、前記第１のシール部材と前記セパレータとの間の固着力よりも小さい、燃料電池。
【００１０】
この構成によれば、燃料電池は、第１のシール部材と一体的に形成されている第２のシール部材とセパレータとの間の固着力が、第１のシール部材とセパレータとの間の固着力よりも小さいため、第１のシール部材がセパレータに固着した場合であっても、第２のシール部材から分離することにより、セパレータを分離する際の損傷の発生を抑制することができる。
【００１１】
［適用例２］
適用例１に記載の燃料電池において、
前記板状部材は、複数の開口部を備え、
前記第１のシール部材は、１以上の前記開口部を内側に含んだ環状の外形を備え、
前記第２のシール部材は、一方の端部が前記第１のシール部材と接続し、他方の端部が前記板状部材の外周部に向けて延伸する線状の外形を備えている、燃料電池。
【００１２】
この構成によれば、第２のシール部材は、一方の端部が第１のシール部材と接続し、他方の端部が板状部材の外周部に向けて延伸する線状の外形を備えているため、板状部材の外周部からセパレータと板状部材とを分離することで、分離の際のセパレータの損傷の発生を抑制することができる。
【００１３】
［適用例３］
適用例２に記載の燃料電池において、
前記板状部材は、長板状の外形を備え、
前記第２のシール部材は、前記板状部材の長手方向に沿って直線状に形成されている、燃料電池。
【００１４】
この構成によれば、第２のシール部材は、板状部材の長手方向に沿って直線状に形成されているため、板状部材の長手方向からセパレータと板状部材とを分離することにより、分離の際のセパレータの損傷の発生を抑制することができる。
【００１５】
［適用例４］
適用例２または適用例３に記載の燃料電池において、
前記第１のシール部材は、前記板状部材に複数形成され、
前記第２のシール部材は、複数の前記第１のシール部材に対してそれぞれ形成されている、燃料電池。
【００１６】
この構成によれば、第２のシール部材は、複数の第１のシール部材に対してそれぞれ形成されているため、いずれの第１のシール部材がセパレータに固着した場合であっても、セパレータと板状部材とを分離する際のセパレータの損傷の発生を抑制することができる。
【００１７】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の燃料電池において、
前記第２のシール部材の単位長さ当たりの前記セパレータとの接触面積は、前記第１のシール部材の単位長さ当たりの前記セパレータとの接触面積よりも小さい、燃料電池。
【００１８】
この構成によれば、第１のシール部材と第２のシール部材のそれぞれの単位長さ当たりのセパレータとの接触面積に差異を設けることで、第２のシール部材とセパレータとの間の固着力を第１のシール部材とセパレータとの間の固着力よりも容易に小さくすることができる。
【００１９】
［適用例６］
適用例５に記載の燃料電池において、
前記セパレータは、前記第１のシール部材および前記第２のシール部材と当接する部分に溝部を備え、前記第２のシール部材と当接する溝部の深さは、前記第１のシール部材と当接する溝部の深さよりも深い、燃料電池。
【００２０】
この構成によれば、第１のシール部材と当接する溝部の深さと、第２のシール部材と当接する溝部の深さに差異を設けることで、第２のシール部材とセパレータとの間の固着力を第１のシール部材とセパレータとの間の固着力よりも容易に小さくすることができる。
【００２１】
［適用例７］
適用例１ないし適用例６のいずれかに記載の燃料電池において、
前記第２のシール部材の粘着力は、前記第１のシール部材の粘着力よりも小さい、燃料電池。
【００２２】
この構成によれば、第１のシール部材と第２のシール部材の粘着力に差異を設けることで、第２のシール部材とセパレータとの間の固着力を第１のシール部材とセパレータとの間の固着力よりも容易に小さくすることができる。
【００２３】
［適用例８］
適用例１ないし適用例７のいずれかに記載の燃料電池において、
前記板状部材は、セパレータである、燃料電池。
【００２４】
この構成によれば、セパレータ同士を分離する際の損傷の発生を抑制することができる。
【００２５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の製造方法、燃料電池の分解方法、燃料電池におけるセパレータと板状部材との分離方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施例における燃料電池の全体構成を説明するための説明図である。
【図２】第１実施例における単セルの概略構成を表わす断面模式図である。
【図３】アノード側セパレータ３００の冷却流路側面を説明するための説明図である。
【図４】第１実施例におけるシール部材および分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。
【図５】第２実施例におけるシール部材および分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。
【図６】変形例１における分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。
【図７】変形例２における分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００２８】
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池の構成：
図１は、第１実施例における燃料電池の全体構成を説明するための説明図である。燃料電池１００は、エンドプレート１１０と、絶縁板１２０と、集電板１３０と、単セル１４０とを備え、積層された複数の単セル１４０の両側にそれぞれ集電板１３０、絶縁板１２０およびエンドプレート１１０がこの順に配置されている。燃料電池１００としては種々の種類の燃料電池を用いることが可能であるが、本実施例では、燃料電池１００として固体高分子型燃料電池を用いている。燃料電池１００は、複数の単セル１４０が積層されたスタック構造を有している。単セル１４０は燃料電池１００における発電を行う単位モジュールであり、水素ガスと空気に含まれる酸素との電気化学反応により発電を行う。
【００２９】
エンドプレート１１０、絶縁板１２０、集電板１３０、および、単セル１４０は、それぞれ複数の開口部を備えている。燃料電池１００は、エンドプレート１１０、絶縁板１２０、集電板１３０、および、単セル１４０が積層されることで、これらの開口部が連通して構成された複数のマニホールドを備えている。具体的には、燃料電池１００は、燃料電池１００に供給された水素を含有するガス（アノード供給ガス）を各単セル１４０に分配するアノードガス供給マニホールド１５２と、燃料電池１００に供給された酸素を含む空気（カソード供給ガス）を各単セル１４０に分配するカソードガス供給マニホールド１６２と、各単セル１４０から排出される発電に利用されなかった水素を含有するガス（アノード排ガス）を集めて燃料電池１００の外部に排出するアノードガス排出マニホールド１５４と、各単セル１４０から排出される発電に利用されなかった酸素を含む空気（カソード排ガス）を集めて燃料電池１００の外部に排出するカソードガス排出マニホールド１６４と、燃料電池１００に供給された冷媒を各単セル１４０に分配する冷媒供給マニホールド１７２と、各単セル１４０から排出される冷媒を集めて燃料電池１００の外部に排出する冷媒排出マニホールド１７４と、を備えている。
【００３０】
図２は、第１実施例における単セルの概略構成を表わす断面模式図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面に該当する。燃料電池１００の単セル１４０は、電解質膜２１２の各面にアノード２１４およびカソード２１５の電極が形成された膜電極接合体（ＭＥＡとも呼ばれる）２１０を一部に含む発電体２００を、一対のセパレータ（アノード側セパレータ３００およびカソード側セパレータ４００）によって挟持した構成を有している。発電体２００は、アノード２１４の外側に配置されたアノード側拡散層２２６と、カソード２１５の外側に配置されたカソード側拡散層２２７と、を含んでいる。アノード側拡散層２２６およびカソード側拡散層２２７は、ＭＥＡ２１０を両側から挟むように配置され、それぞれ反応ガスとしての水素ガスもしくは空気を拡散させつつアノード２１４やカソード２１５に供給する。
【００３１】
電解質膜２１２は、フッ素系樹脂材料あるいは炭化水素系樹脂材料で形成された固体高分子膜であり、湿潤状態において良好なプロトン導電性を有する。電解質膜２１２の周縁部には支持部材２１３が電解質膜２１２と一体的に形成されている。カソード２１５およびアノード２１４は、例えば、電気化学反応を進行する触媒金属（例えば白金）を担持したカーボン粒子（触媒担持担体）と、プロトン伝導性を有する高分子電解質（例えばフッ素系樹脂）を含んで構成されている。
【００３２】
アノード側セパレータ３００およびカソード側セパレータ４００は、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材など、ガス不透過の導電性部材によって形成されている。アノード側セパレータ３００およびカソード側セパレータ４００は、表面にガスや液体が流通する流路を形成するための凹凸形状を有している。アノード側セパレータ３００は、アノード側拡散層２２６との間に、アノード供給ガスやアノード排ガスが流通するアノードガス流路ＡＧＣを形成する。カソード側セパレータ４００は、カソード側拡散層２２７との間に、カソード供給ガスやカソード排ガスが流通するカソードガス流路ＣＧＣを形成する。
【００３３】
また、アノード側セパレータ３００およびカソード側セパレータ４００は、アノード側拡散層２２６もしくはカソード側拡散層２２７と接する面（以後「ガス流路側面」とも呼ぶ）と反対の面（以後「冷媒流路側面」とも呼ぶ）を互いに接触させた状態で重ねて配置され、アノード側セパレータ３００と、カソード側セパレータ４００との間に冷媒が流通する冷媒流路ＬＦＣを形成する。アノード側セパレータ３００と、カソード側セパレータ４００との間には、シール部材５００が配置され、冷媒流路ＬＦＣを流通する冷媒が燃料電池１００の外部に流出することを抑制している。本実施例では、シール部材５００は、アノード側セパレータ３００の冷媒流路側面に形成され、アノード側セパレータ３００とカソード側セパレータ４００とを積層したときに、シール部材５００がカソード側セパレータ４００により押圧されることによりシールが形成される。シール部材５００の詳細についてさらに図３、図４を用いて説明する。
【００３４】
Ａ−２．シール部材の構成：
図３は、アノード側セパレータ３００の冷却流路側面を説明するための説明図である。図３は、図２のＢ−Ｂ断面に該当する。アノード側セパレータ３００は、長方形の板状の外形を備え、長手方向の両端部に上述したマニホールドを形成するための開口部ｏｐが複数形成されている。また、アノード側セパレータ３００は、中央部に冷媒流路ＬＦＣを形成するための溝状の冷媒流路形成部３１０を備えている。
【００３５】
シール部材５００は、環状の外形を備え、アノード側セパレータ３００の冷却流路側面上に複数形成されている。各シール部材５００は、１以上の開口部ｏｐを環の内側に含むようにそれぞれ配置されている。具体的には、各シール部材５００のうち、４つのシール部材５００は、アノードガス供給マニホールド１５２、カソードガス供給マニホールド１６２、アノードガス排出マニホールド１５４、および、カソードガス排出マニホールド１６４を構成する開口部ｏｐの外周部をそれぞれ囲むように配置されている。また、１つのシール部材５００は、冷媒供給マニホールド１７２、および、冷媒排出マニホールド１７４を構成する２つの開口部ｏｐと、冷媒流路形成部３１０とを内側に含むように配置されている。
【００３６】
また、各シール部材５００には、それぞれ分離用シール部材５１０が一体的に形成されている。分離用シール部材５１０は、アノード側セパレータ３００の長手方向に沿って直線状に形成され、一方の端部がシール部材５００と接続され、他方の端部がアノード側セパレータ３００の外周部３００ｅに向かって延伸した外形を備えている。各分離用シール部材５１０は、アノード側セパレータ３００の外周部３００ｅとシール部材５００との間にそれぞれ配置されている。
【００３７】
分離用シール部材５１０は、シール部材５００の両側に配置されたアノード側セパレータ３００とカソード側セパレータ４００とを分離する際に、シール部材５００とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との分離を容易にするための分離誘導部材である。上述したように、シール部材５００とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面は、燃料電池１００において単セル１４０をスタックしたときの締結力によりシールが形成される。しかし、この締結力により、シール部材５００は、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面と固着するため、例えば、隣接する単セル１４０同士を分離するときに、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面にシール部材５００が固着してカソード側セパレータ４００が破損する虞があった。分離用シール部材５１０は、この破損を抑制するための部材である。分離用シール部材５１０は、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力よりも小さい。
【００３８】
燃料電池１００において、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力を、シール部材５００とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力よりも小さくする方法は、種々の方法により実現することが可能である。本実施例では、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面において、シール部材５００や分離用シール部材５１０が当接する部分に形成されている溝部の深さを変化させることにより、シール部材５００および分離用シール部材５１０の固着力に差異を設けている。具体的には図４を用いて説明する。
【００３９】
図４は、第１実施例におけるシール部材および分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。図４（Ａ）は、シール部材付近における燃料電池の断面構成を例示した説明図である。図４（Ａ）は、図３のＣ−Ｃ断面に該当する。図４（Ｂ）は、分離用シール部材の基端部付近における燃料電池の断面構成を例示した説明図である。図４（Ｂ）は、図３のＤ−Ｄ断面に該当する。図４（Ｃ）は、分離用シール部材の先端部付近における燃料電池の断面構成を例示した説明図である。図４（Ｃ）は、図３のＥ−Ｅ断面に該当する。
【００４０】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施例では、分離用シール部材５１０の一方の端部であって、シール部材５００に接続されている基端部の高さＨ２と、分離用シール部材５１０の他方の端部である先端部の高さＨ３は、それぞれシール部材５００の高さＨ１と等しい（Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３）。一方、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面において、分離用シール部材５１０の基端部と接する部分に形成された溝部４００ｇｓ１の深さＤ２は、分離用シール部材５１０の先端部と接する部分に形成された溝部４００ｇｓ２の深さＤ３よりも浅く、シール部材５００と接する部分に形成された溝部４００ｇｆの深さＤ１よりも深い（Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１）。また、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３は、溝部４００ｇｓ１の深さＤ２、および、溝部４００ｇｆの深さＤ１よりも値が大きく、溝部４００ｇｓ２の深さＤ３よりも値が小さい（Ｄ３＞Ｈ１＝Ｈ２＝Ｈ３＞Ｄ２＞Ｄ１）。
【００４１】
この構成により、単セル１４０が複数スタックされた燃料電池１００は、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｓ１と接触する分離用シール部材５１０の単位長さ当たりの接触面積が、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｆと接触するシール部材５００の単位長さ当たりの接触面積よりも小さくなる。よって、燃料電池１００は、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力よりも小さくなる。なお、分離用シール部材５１０は、先端部がカソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｓ２と接触していないため、先端部は、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｓ２と固着しない。
【００４２】
なお、本実施例では、溝部４００ｇｆと溝部４００ｇｓ１との間の深さ、および、溝部４００ｇｓ１と溝部４００ｇｓ２との間の深さは、連続的に変化するように形成されている。よって、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間だの固着力は、分離用シール部材５１０の基端部から先端部にかけて徐々に小さくなるように形成されている。また、分離用シール部材５１０の基端部とカソード側セパレータ４００との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力と近似するように形成されている。
【００４３】
Ａ−３．単セルの分離方法：
上述した燃料電池１００において、隣接する単セル１４０同士を分離する方法について説明する。隣接する単セル１４０同士の分離は、アノード側セパレータ３００の長手方向の一方の端辺側からカソード側セパレータ４００の分離を開始し、他方の端辺側へ向かって順にカソード側セパレータ４００を分離することによりおこなわれる。
【００４４】
アノード側セパレータ３００からカソード側セパレータ４００の分離を開始すると、まず、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との分離が開始される。分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００の分離は、分離用シール部材５１０の先端部側から基端部側にかけて順におこなわれる。すなわち、分離用シール部材５１０において、カソード側セパレータ４００との間の固着力が小さい側から固着力の大きい側にかけて順におこなわれる。
【００４５】
分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との分離が完了すると、連続してシール部材５００とカソード側セパレータ４００との分離が開始される。このとき、シール部材５００と分離用シール部材５１０とは一体的に形成されているため、カソード側セパレータ４００から分離された分離用シール部材５１０の基端部がシール部材５００を引っ張るようにしてシール部材５００がカソード側セパレータ４００から分離される。このように、固着力の近似した分離用シール部材５１０の基端部と、カソード側セパレータ４００との分離に連続して、シール部材５００と、カソード側セパレータ４００との分離がおこなわれるため、カソード側セパレータ４００とシール部材５００との分離の際に、シール部材５００の固着力により、カソード側セパレータ４００が破損することを抑制することができる。
【００４６】
本実施例におけるアノード側セパレータ３００は、特許請求の範囲における「板状部材」に該当する。本実施例におけるカソード側セパレータ４００は、特許請求の範囲における「セパレータ」に該当する。本実施例におけるシール部材５００は、特許請求の範囲における「第１のシール部材」に該当する。本実施例における分離用シール部材５１０は、特許請求の範囲における「第２のシール部材」に該当する。
【００４７】
以上説明したように、本実施例の燃料電池１００によれば、シール部材５００より固着力の小さい分離用シール部材５１０がシール部材５００と一体的に形成されているため、シール部材５００がカソード側セパレータ４００などのセパレータと固着している場合であっても、分離用シール部材５１０から順に分離することにより、セパレータの損傷の発生を抑制することができる。
【００４８】
具体的には、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との分離に連続して、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との分離がおこなわれるため、分離用シール部材５１０がシール部材５００を引っ張るようにしてシール部材５００がカソード側セパレータ４００から分離される。これにより、カソード側セパレータ４００とシール部材５００との分離の際に、シール部材５００の固着力により、カソード側セパレータ４００が破損することを抑制することができる。
【００４９】
また、本実施例では、カソード側セパレータ４００に対する固着力がシール部材５００と近似している分離用シール部材５１０の基端部と、カソード側セパレータ４００との分離に連続して、シール部材５００と、カソード側セパレータ４００との分離がおこなわれるため、カソード側セパレータ４００とシール部材５００との分離の際に、シール部材５００の固着力により、カソード側セパレータ４００が破損することをより抑制することができる。また、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００の分離は、カソード側セパレータ４００との間の固着力が小さい側から固着力の大きい側にかけて順におこなわれるため、シール部材５００と固着力の近似した分離用シール部材５１０の基端部と、カソード側セパレータ４００との分離の際に、カソード側セパレータ４００が損傷することを抑制することができる。
【００５０】
本実施例の燃料電池１００によれば、分離用シール部材５１０は、一方の端部（基端部）がカソード側セパレータ４００と接続し、他方の端部（先端部）がアノード側セパレータ３００の外周部３００ｅに向けて延伸する線状の外形を備えているため、アノード側セパレータ３００とカソード側セパレータ４００とを分離する際に、カソード側セパレータ４００の破損の発生を抑制することができる。具体的には、分離用シール部材５１０が上記構成を備えることにより、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との分離が分離用シール部材５１０の先端部側から基端部側にかけて順におこなわれる。これにより、分離用シール部材５１０およびシール部材５００において、カソード側セパレータ４００との間の固着力が小さい側から固着力の大きい側にかけて順に分離をおこなうことができ、セパレータの損傷の発生を抑制することができる。
【００５１】
Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面に形成されている溝部の深さを変化させることにより、シール部材５００および分離用シール部材５１０の固着力に差異を設けている燃料電池について説明したが、第２実施例では、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さを変化させることによりシール部材５００および分離用シール部材５１０の固着力に差異を設けている燃料電池について説明する。第２実施例における燃料電池は、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面に形成されている溝部の深さと、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さ以外については第１実施例と同様であるため、説明を省略する。以下では、第１実施例と異なる点のみについて説明する。
【００５２】
Ｂ−１．シール部材の構成：
図５は、第２実施例におけるシール部材および分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。図５（Ａ）は、図４（Ａ）と対応している。図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）と対応している。図５（Ｃ）は、図４（Ｃ）と対応している。
【００５３】
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施例では、分離用シール部材５１０の基端部の高さＨ５は、分離用シール部材５１０の先端部の高さＨ６よりも高く、シール部材５００の高さＨ４よりも低い（Ｈ４＞Ｈ５＞Ｈ６）。一方、カソード側セパレータ４００において、シール部材５００および分離用シール部材５１０と接する部分に形成された溝部４００ｇｇの深さは、Ｄ４で一定である。また、溝部４００ｇｇの深さＤ４は、シール部材５００の高さＨ４、および、分離用シール部材５１０の基端部の高さＨ５よりも値が小さく、分離用シール部材５１０の先端部の高さＨ６よりも値が大きい（Ｈ４＞Ｈ５＞Ｄ４＞Ｈ６）。
【００５４】
この構成によっても、第１実施例と同様に、燃料電池１００は、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｇと接触する分離用シール部材５１０の単位長さ当たりの接触面積が、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｇと接触するシール部材５００の単位長さ当たりの接触面積よりも小さくなる。よって、燃料電池１００は、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力よりも小さくなる。なお、分離用シール部材５１０は、先端部がカソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｇと接触していないため、先端部は、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｇと固着しない。
【００５５】
なお、本実施例では、分離用シール部材５１０の高さは、先端部から基端部にかけて連続的に高くなるように形成されている。また、分離用シール部材５１０の基端部からシール部材５００までの間の高さについても、連続的に変化するように形成されている。よって、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間だの固着力は、分離用シール部材５１０の基端部から先端部にかけて徐々に小さくなるように形成されている。また、分離用シール部材５１０の基端部とカソード側セパレータ４００との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力と近似するように形成されている。
【００５６】
以上説明したように、本実施例の燃料電池１００によれば、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力を、シール部材５００とカソード側セパレータ４００の冷媒流路側面との間の固着力よりも小さくする方法は、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面に形成されている溝部の深さを変化させる方法に限定されず、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さを変化させることによっても実現することができる。この場合であっても、固着力がより小さい分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との分離に連続して、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との分離がおこなわれるため、カソード側セパレータ４００とシール部材５００との分離の際に、シール部材５００の固着力により、カソード側セパレータ４００が破損することを抑制することができる。
【００５７】
Ｃ．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。
【００５８】
Ｃ１．変形例１：
本実施例では、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力よりも小さくするために、カソード側セパレータ４００の冷媒流路側面に形成されている溝部の深さを変化させる構成や、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さを変化させる構成について説明したが、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくする方法は上記に限定されず、他の方法によっても実現することができる。
【００５９】
図６は、変形例１における分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。図６に示すように、カソード側セパレータ４００の溝部４００ｇｈにおいて、分離用シール部材５１０と接触する接触面Ｂｏにテフロン（登録商標）等の表面処理を施して分離用シール部材５１０が剥離しやすいようにすることで分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくすることができる。また、接触面Ｂｏに微少の凹凸を設けることによっても、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくすることができる。また、分離用シール部材５１０と固着しにくい部材をインサート成形することにより接触面Ｂｏを構成してもよい。
【００６０】
Ｃ２．変形例２：
変形例１では、カソード側セパレータ４００の接触面Ｂｏに種々の加工を施すことにより分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくする構成について説明したが、分離用シール部材５１０の表面に種々の処理を施して表面の粘着力を低下させることにより、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくすることができる。
【００６１】
図７は、変形例２における分離用シール部材付近の断面構成を例示した説明図である。分離用シール部材５１０の表面部Ｓｕにテフロン等の表面処理を施してカソード側セパレータ４００から剥離しやすいようにすることで分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくすることができる。すなわち、分離用シール部材５１０の表面部Ｓｕの粘着力を低下させることにより分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力を小さくすることができる。分離用シール部材５１０の表面部Ｓｕの粘着力を低下させる方法は上記に限定されず、例えば、表面部Ｓｕに微少の凹凸を設けることによっても表面部Ｓｕの粘着力を低下させることができる。
【００６２】
Ｃ３．変形例３：
本実施例では、カソード側セパレータ４００の溝部の深さ、もしくは、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さを連続的に変化させた燃料電池について説明しているが、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力が、シール部材５００とカソード側セパレータ４００との間の固着力よりも小さくなる構成であれば、分離用シール部材５１０とカソード側セパレータ４００との間の固着力は、分離用シール部材５１０の先端部と基端部とで変化させる必要はなく、一定であってもよい。すなわち、第１実施例において、分離用シール部材５１０と接触するカソード側セパレータ４００の溝部の深さは、シール部材５００と接触する溝部の深さより深ければ、深さは一定であってもよい。また、第２実施例において、分離用シール部材５１０の高さは、シール部材５００の高さより低ければ、先端部と基端部が同じ高さであってもよい。また、カソード側セパレータ４００の溝部の深さ、および、シール部材５００および分離用シール部材５１０の高さは、断続的に変化する構成であってもよい。
【００６３】
Ｃ４．変形例４：
本実施例では、シール部材５００および分離用シール部材５１０は、アノード側セパレータ３００の冷媒流路側面に形成されているが、シール部材５００および分離用シール部材５１０は、カソード側セパレータ４００の媒流路側面に形成されていてもよい。また、本実施例では、シール部材５００および分離用シール部材５１０は、アノード側セパレータ３００とカソード側セパレータ４００との間に配置されているが、シール部材５００および分離用シール部材５１０は、発電体２００とアノード側セパレータ３００、もしくは、発電体２００とカソード側セパレータ４００との間に配置されていてもよい。具体的には、例えば、シール部材５００および分離用シール部材５１０は、電解質膜２１２の周縁部に形成された支持部材２１３の表面に形成され、アノード側セパレータ３００もしくはカソード側セパレータ４００と接触する構成であってもよい。この場合であっても、発電体２００とアノード側セパレータ３００、もしくは、発電体２００とカソード側セパレータ４００との間の分離の際に、セパレータが破損することを抑制できる。
【００６４】
Ｃ５．変形例５：
本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、シール部材５００と分離用シール部材５１０とを有する燃料電池の製造方法、シール部材５００と分離用シール部材５１０とを有する燃料電池の分解方法、シール部材５００と分離用シール部材５１０とを有する燃料電池におけるセパレータと板状部材との分離方法等の形態で実現することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１００…燃料電池
１１０…エンドプレート
１２０…絶縁板
１３０…集電板
１４０…単セル
１５２…アノードガス供給マニホールド
１５４…アノードガス排出マニホールド
１６２…カソードガス供給マニホールド
１６４…カソードガス排出マニホールド
１７２…冷媒供給マニホールド
１７４…冷媒排出マニホールド
２００…発電体
２１２…電解質膜
２１３…支持部材
２１４…アノード
２１５…カソード
２２６…アノード側拡散層
２２７…カソード側拡散層
３００…アノード側セパレータ
３１０…冷媒流路形成部
４００…カソード側セパレータ
５００…シール部材
５１０…分離用シール部材
【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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