(57)【要約】【課題】特に構成を一層簡素化させることができ、経済的に製造することを可能にする。【解決手段】発電セル１０は、樹脂枠付きＭＥＡ１２を第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６で挟持する。樹脂枠付きＭＥＡ１２は、電解質膜・電極構造体１２ａと樹脂枠部材５４とを接着により固定する。第１金属セパレータ１４には、酸化剤ガス流路２４の入口側端部に連なる入口バッファ部２６ａが設けられる。樹脂枠部材５４のブリッジ部５６ａには、酸化剤ガス入口連通孔１８ａと入口バッファ部２６ａとを連結する酸化剤ガス入口連結流路５８ａが形成される。【選択図】図５
2017050206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面に第１電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面に第２電極が設けられるとともに、前記第１電極の平面寸法は、前記第２電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定される段差ＭＥＡ、及び、前記固体高分子電解質膜の外周を周回して設けられる樹脂枠部材、を有する樹脂枠付きＭＥＡと、
前記樹脂枠付きＭＥＡの外形寸法よりも大きな外形寸法を有し、該樹脂枠付きＭＥＡの両側に積層されるセパレータと、
を備える燃料電池であって、
前記セパレータには、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、
前記反応ガス流路に連なるバッファ部と、
前記反応ガスを前記樹脂枠付きＭＥＡと前記セパレータとの積層方向に流通させる反応ガス連通孔と、
前記バッファ部と前記反応ガス連通孔との間に設けられる平坦状の連結部と、
が形成される一方、
前記樹脂枠部材には、前記連結部に当接するブリッジ部に、前記反応ガス連通孔と前記バッファ部とを連結する連結流路が形成されるとともに、
前記樹脂枠部材は、両面に当接する前記セパレータと接着剤により接合されてなることを特徴とする燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池において、前記樹脂枠部材は、前記段差ＭＥＡの外周端部を覆う断面コ字状を有し、
前記樹脂枠部材の一方の面には、一方の反応ガスである燃料ガスを流通させる燃料ガス連結流路が前記連結流路として形成されてなり、
前記樹脂枠部材の他方の面には、他方の反応ガスである酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連結流路が前記連結流路として形成されてなることを特徴とする燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂枠付きＭＥＡの両側にセパレータが積層される燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とを有している。
【０００３】
電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、発電セル（単位燃料電池）を構成している。この発電セルは、所定の数だけ積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００４】
電解質膜・電極構造体では、一方のガス拡散層が固体高分子電解質膜よりも小さな平面寸法に設定されるとともに、他方のガス拡散層が前記固体高分子電解質膜と同一の平面寸法に設定される、所謂、段差ＭＥＡを構成する場合がある。その際、比較的高価な固体高分子電解質膜の使用量を削減させるとともに、薄膜状で強度が低い前記固体高分子電解質膜を保護するために、種々の提案がなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されている燃料電池では、固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂枠部材が設けられた樹脂枠付きＭＥＡが採用されている。この燃料電池では、樹脂枠部材の一方の面には、発電領域外に位置して一方の反応ガス流路に連結される第１のバッファ部が形成されている。そして、樹脂枠部材の他方の面には、発電領域外に位置して他方の反応ガス流路に連結され、第１のバッファ部とは個別に構成される第２のバッファ部が形成されている。
【０００６】
このため、樹脂枠部材の両面には、それぞれ所望の形状を有する第１のバッファ部と第２のバッファ部とを個別に形成することができる。従って、第１の反応ガス流路及び第２の反応ガス流路には、それぞれ反応ガスを円滑に流通させることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２０１０８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、この種の樹脂枠付きＭＥＡを設ける燃料電池に関連してなされたものであり、特に構成を一層簡素化させることができ、経済的に製造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】
【０００９】
本発明に係る燃料電池は、樹脂枠付きＭＥＡと、前記樹脂枠付きＭＥＡの外形寸法よりも大きな外形寸法を有し、該樹脂枠付きＭＥＡの両側に積層されるセパレータと、を備えている。樹脂枠付きＭＥＡは、固体高分子電解質膜の一方の面に第１電極が設けられ、前記固体高分子電解質膜の他方の面に第２電極が設けられるとともに、前記第１電極の平面寸法は、前記第２電極の平面寸法よりも大きな寸法に設定される段差ＭＥＡを有している。段差ＭＥＡには、固体高分子電解質膜の外周を周回して樹脂枠部材が設けられている。
【００１０】
セパレータには、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、前記反応ガス流路に連なるバッファ部と、が形成されている。セパレータには、さらに反応ガスを樹脂枠付きＭＥＡとセパレータとの積層方向に流通させる反応ガス連通孔と、バッファ部と前記反応ガス連通孔との間に設けられる平坦状の連結部と、が形成されている。
【００１１】
一方、樹脂枠部材には、連結部に当接するブリッジ部に、反応ガス連通孔とバッファ部とを連結する連結流路が形成されるとともに、前記樹脂枠部材は、両面に当接するセパレータと接着剤により接合されてなる。
【００１２】
また、この燃料電池では、樹脂枠部材は、段差ＭＥＡの外周端部を覆う断面コ字状を有することが好ましい。その際、樹脂枠部材の一方の面には、一方の反応ガスである燃料ガスを流通させる燃料ガス連結流路が連結流路として形成されてなる。樹脂枠部材の他方の面には、他方の反応ガスである酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連結流路が連結流路として形成されてなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、セパレータには、バッファ部が設けられる一方、樹脂枠部材のブリッジ部には、反応ガス連通孔と前記バッファ部とを連結する連結流路が形成されている。従って、樹脂枠部材には、バッファ部を設けることがないため、前記樹脂枠部材において、荷重増等により前記バッファ部に偏力が作用するという現象が惹起することがない。
【００１４】
これにより、樹脂枠部材に割れが惹起したり、クロスリーク等の性能低下が発生したりすることを、確実に抑制することが可能になる。このため、特に燃料電池全体の構成を一層簡素化させることができ、前記燃料電池を経済的に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る発電セルの要部分解斜視説明図である。
【図２】前記発電セルの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記発電セルを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図４】前記発電セルを構成する樹脂枠付きＭＥＡの正面説明図である。
【図５】前記発電セルの、図１中、Ｖ−Ｖ線断面図である。
【図６】前記発電セルの、図１中、ＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る発電セル（燃料電池）１０は、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に複数積層されて燃料電池スタックを構成する。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。
【００１７】
発電セル１０は、樹脂枠付きＭＥＡ（樹脂枠付き電解質膜・電極構造体）１２を第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６で挟持する。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、横長（又は縦長）の長方形状を有するとともに、樹脂枠付きＭＥＡ１２の外形寸法よりも大きな外形寸法を有する（図１参照）。
【００１８】
第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板をプレス成形して断面が凹凸に構成される。なお、第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６に代えて、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。
【００１９】
第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６の長辺方向である矢印Ｂ方向の一端縁部には、矢印Ａ方向（積層方向）に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔１８ａは、酸化剤ガス（他方の反応ガス）、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス出口連通孔２０ｂは、燃料ガス（一方の反応ガス）、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２０】
第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。燃料ガス入口連通孔２０ａは、燃料ガスを供給し、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂは、酸化剤ガスを排出する。
【００２１】
第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ側に、矢印Ａ方向に互いに連通して冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔２２ａが上下に設けられる。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６の短辺方向の両端縁部には、燃料ガス入口連通孔２０ａ側に、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔２２ｂが上下に設けられる。
【００２２】
図３に示すように、第１金属セパレータ１４の樹脂枠付きＭＥＡ１２に向かう面１４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路２４が形成される。酸化剤ガス流路２４は、互いに並列する複数本の波状流路溝（直線状流路溝でもよい）２４ａを有する。
【００２３】
酸化剤ガス流路２４の入口側端部には、発電領域外に位置して入口バッファ部２６ａが連なる一方、前記酸化剤ガス流路２４の出口側端部には、発電領域外に位置して出口バッファ部２６ｂが連なる。入口バッファ部２６ａ及び出口バッファ部２６ｂは、それぞれ複数個のエンボスを有するが、前記エンボスとともに、又は該エンボスに代えて、複数本のライン状凸部を有してもよい。
【００２４】
面１４ａには、入口バッファ部２６ａと酸化剤ガス入口連通孔１８ａとの間に位置して平坦状の入口連結部２８ａが設けられる。面１４ａには、出口バッファ部２６ｂと酸化剤ガス出口連通孔１８ｂとの間に位置して平坦状の出口連結部２８ｂが設けられる。
【００２５】
図１に示すように、第２金属セパレータ１６の樹脂枠付きＭＥＡ１２に向かう面１６ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路３２が設けられる。燃料ガス流路３２は、互いに並列する複数本の波状流路溝（直線状流路溝でもよい）３２ａを有する。
【００２６】
燃料ガス流路３２の入口側端部には、発電領域外に位置して入口バッファ部３４ａが連なる一方、前記燃料ガス流路３２の出口側端部には、発電領域外に位置して出口バッファ部３４ｂが連なる。入口バッファ部３４ａ及び出口バッファ部３４ｂは、それぞれ複数個のエンボスを有するが、前記エンボスとともに、又は該エンボスに代えて、複数本のライン状凸部を有してもよい。
【００２７】
面１６ａには、入口バッファ部３４ａと燃料ガス入口連通孔２０ａとの間に位置して平坦状の入口連結部３６ａが設けられる。面１６ａには、出口バッファ部３４ｂと燃料ガス出口連通孔２０ｂとの間に位置して平坦状の出口連結部３６ｂが設けられる。なお、第２金属セパレータ１６を貫通する複数個の孔部を設けるとともに、前記孔部の上流側と下流側とで面１６ａ、１６ｂに溝部を設けてもよい。
【００２８】
互いに隣接する第１金属セパレータ１４の面１４ｂと第２金属セパレータ１６の面１６ｂとの間には、冷却媒体流路４２が形成される。冷却媒体流路４２は、冷却媒体入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２２ｂに連通する。冷却媒体流路４２は、酸化剤ガス流路２４が形成された第１金属セパレータ１４の裏面形状と、燃料ガス流路３２が形成された第２金属セパレータ１６の裏面形状とが重なり合って形成される。
【００２９】
図１及び図２に示すように、第１金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、この第１金属セパレータ１４の外周端部を周回して、第１シール部材４４が一体化される。第２金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、この第２金属セパレータ１６の外周端部を周回して、第２シール部材４６が一体化される。
【００３０】
第１シール部材４４は、図２及び図３に示すように、面１４ａ側に設けられ、隣接する第２金属セパレータ１６の第２シール部材４６の平坦面に当接する凸状シール４４ａを有する。凸状シール４４ａは、図３に示すように、酸化剤ガス流路２４、酸化剤ガス入口連通孔１８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔１８ｂを囲繞するとともに、これらを連通させる。
【００３１】
図２に示すように、第２シール部材４６は、面１６ａ側に設けられ、第１シール部材４４の平坦面に当接する凸状シール４６ａを有する。図１に示すように、凸状シール４６ａは、燃料ガス流路３２、燃料ガス入口連通孔２０ａ及び燃料ガス出口連通孔２０ｂを囲繞する。
【００３２】
第１シール部材４４及び第２シール部材４６には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３３】
樹脂枠付きＭＥＡ１２は、図２に示すように、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体１２ａを備える。段差ＭＥＡとは、一方の電極の平面寸法と他方の電極の平面寸法とが異なる、すなわち、段差を有するＭＥＡである。詳細は、後述する。
【００３４】
電解質膜・電極構造体１２ａは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）４８を有する。固体高分子電解質膜４８の一方の面には、カソード電極（第１電極）５０が設けられるとともに、前記固体高分子電解質膜４８の他方の面には、アノード電極（第２電極）５２が設けられる。固体高分子電解質膜４８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用してもよい。
【００３５】
アノード電極５２の平面寸法（外形寸法）は、固体高分子電解質膜４８及びカソード電極５０の平面寸法（外形寸法）よりも小さな寸法を有する。カソード電極５０は、固体高分子電解質膜４８と、同一の平面寸法に設定される。なお、上記の構成に代えて、カソード電極５０は、固体高分子電解質膜４８及びアノード電極５２よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。その際、アノード電極５２は、第１電極となり、カソード電極５０は、第２電極となる。
【００３６】
カソード電極５０及びアノード電極５２は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、例えば、固体高分子電解質膜４８の両面に形成される。
【００３７】
樹脂枠付きＭＥＡ１２は、固体高分子電解質膜４８の外周を周回して接合される樹脂枠部材５４を備える。樹脂枠部材５４は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）等で構成される。樹脂枠部材５４は、さらにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィン等で構成される。
【００３８】
樹脂枠部材５４は、図１及び図４に示すように、電解質膜・電極構造体１２ａの外周端部を覆う断面コ字状を有する。電解質膜・電極構造体１２ａは、段差ＭＥＡを構成するため、断面コ字状の樹脂枠部材５４と強固に接合することができる。樹脂枠部材５４の矢印Ｂ方向一端には、矢印Ｂ方向外方に突出するブリッジ部（突起部）５６ａ、５６ｂが上下に形成される。樹脂枠部材５４の矢印Ｂ方向他端には、矢印Ｂ方向外方に突出するブリッジ部（突起部）５６ｃ、５６ｄが上下に形成される。
【００３９】
図１、図３及び図５に示すように、ブリッジ部５６ａは、樹脂枠部材５４の一方の面５４ａ側で、第１金属セパレータ１４の入口連結部２８ａに当接する。入口連結部２８ａに当接するブリッジ部５６ａには、酸化剤ガス入口連通孔１８ａと入口バッファ部２６ａとを連結する酸化剤ガス入口連結流路５８ａが形成される。酸化剤ガス入口連結流路５８ａは、ブリッジ部５６ａの面を、互いに上下方向に平行し且つ矢印Ｂ方向に向かってスリット状に切り欠いた複数本の溝部により構成される。
【００４０】
図１及び図３に示すように、ブリッジ部５６ｄは、樹脂枠部材５４の一方の面５４ａ側で、第１金属セパレータ１４の出口連結部２８ｂに当接する。出口連結部２８ｂに当接するブリッジ部５６ｄには、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂと出口バッファ部２６ｂとを連結する酸化剤ガス出口連結流路５８ｂが形成される。酸化剤ガス出口連結流路５８ｂは、ブリッジ部５６ｄの面を、互いに上下方向に平行し且つ矢印Ｂ方向に向かってスリット状に切り欠いた複数本の溝部により構成される。
【００４１】
図１、図４及び図６に示すように、ブリッジ部５６ｃは、樹脂枠部材５４の他方の面５４ｂ側で、第２金属セパレータ１６の入口連結部３６ａに当接する。入口連結部３６ａに当接するブリッジ部５６ｃには、燃料ガス入口連通孔２０ａと入口バッファ部３４ａとを連結する燃料ガス入口連結流路６０ａが形成される。燃料ガス入口連結流路６０ａは、ブリッジ部５６ｃの面を、互いに上下方向に平行し且つ矢印Ｂ方向に向かってスリット状に切り欠いた複数本の溝部により構成される。
【００４２】
図１及び図４に示すように、ブリッジ部５６ｂは、樹脂枠部材５４の他方の面５４ｂ側で、第２金属セパレータ１６の出口連結部３６ｂに当接する。出口連結部３６ｂに当接するブリッジ部５６ｂには、燃料ガス出口連通孔２０ｂと出口バッファ部３４ｂとを連結する燃料ガス出口連結流路６０ｂが形成される。燃料ガス出口連結流路６０ｂは、ブリッジ部５６ｂの面を、互いに上下方向に平行し且つ矢印Ｂ方向に向かってスリット状に切り欠いた複数本の溝部により構成される。
【００４３】
図２に示すように、樹脂枠部材５４は、一方の面５４ａに当接する第１金属セパレータ１４と接着剤６２ａにより接合される。樹脂枠部材５４は、他方の面５４ｂに当接する第２金属セパレータ１６と接着剤６２ｂにより接合される。接着剤６２ａ、６２ｂとしては、例えば、液状シールやホットメルト剤が用いられる。
【００４４】
このように構成される発電セル１０の動作について、以下に説明する。
【００４５】
先ず、図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔１８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔２０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔２２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【００４６】
このため、酸化剤ガスは、図３及び図５に示すように、酸化剤ガス入口連通孔１８ａから第１金属セパレータ１４の入口連結部２８ａに供給される。入口連結部２８ａには、樹脂枠部材５４のブリッジ部５６ａが当接するとともに、前記ブリッジ部５６ａには、酸化剤ガス入口連結流路５８ａが形成されている。従って、酸化剤ガスは、図５に示すように、酸化剤ガス入口連結流路５８ａを流通して入口バッファ部２６ａから酸化剤ガス流路２４に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体１２ａのカソード電極５０に供給される。
【００４７】
一方、燃料ガスは、図１及び図６に示すように、燃料ガス入口連通孔２０ａから第２金属セパレータ１６の入口連結部３６ａに供給される。入口連結部３６ａには、樹脂枠部材５４のブリッジ部５６ｃが当接するとともに、前記ブリッジ部５６ｃには、燃料ガス入口連結流路６０ａが形成されている。従って、燃料ガスは、図６に示すように、燃料ガス入口連結流路６０ａを流通して入口バッファ部３４ａから燃料ガス流路３２に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体１２ａのアノード電極５２に供給される。
【００４８】
これにより、電解質膜・電極構造体１２ａでは、カソード電極５０に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて、発電が行われる。
【００４９】
次いで、カソード電極５０に供給されて消費された酸化剤ガスは、図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１４の出口バッファ部２６ｂから酸化剤ガス出口連結流路５８ｂを流通する。さらに、酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂに排出され、矢印Ａ方向に流通される。
【００５０】
同様に、アノード電極５２に供給されて消費された燃料ガスは、図１及び図４に示すように、第２金属セパレータ１６の出口バッファ部３４ｂから燃料ガス出口連結流路６０ｂを流通する。そして、燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２０ｂに排出され、矢印Ａ方向に流通される。
【００５１】
また、図１に示すように、上下一対の冷却媒体入口連通孔２２ａに供給された冷却媒体は、第１金属セパレータ１４と第２金属セパレータ１６との間の冷却媒体流路４２に導入される。冷却媒体は、各冷却媒体入口連通孔２２ａから冷却媒体流路４２に供給され、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向に移動して樹脂枠付きＭＥＡ１２を冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、上下一対の冷却媒体出口連通孔２２ｂに排出される。
【００５２】
この場合、本実施形態では、例えば、図１及び図３に示すように、第１金属セパレータ１４には、酸化剤ガス流路２４の入口側端部に連なる入口バッファ部２６ａが設けられている。一方、樹脂枠部材５４のブリッジ部５６ａには、酸化剤ガス入口連通孔１８ａと入口バッファ部２６ａとを連結する酸化剤ガス入口連結流路５８ａが形成されている。
【００５３】
さらに、第１金属セパレータ１４には、酸化剤ガス流路２４の出口側端部に連なる出口バッファ部２６ｂが設けられている。一方、樹脂枠部材５４のブリッジ部５６ｄには、酸化剤ガス出口連通孔１８ｂと出口バッファ部２６ｂとを連結する酸化剤ガス出口連結流路５８ｂが形成されている。
【００５４】
このため、樹脂枠部材５４には、入口バッファ部及び出口バッファ部を設けることがない。従って、樹脂枠部材５４において、荷重増等により入口バッファ部及び出口バッファ部に偏力が作用するという現象が惹起することがない。
【００５５】
これにより、樹脂枠部材５４に割れが惹起したり、クロスリーク等の性能低下が発生したりすることを、確実に抑制することが可能になる。このため、特に発電セル１０全体の構成を一層簡素化させることができ、前記発電セル１０を経済的に製造することが可能になるという効果が得られる。なお、燃料ガス流路３２側では、上記の酸化剤ガス流路２４側と同様の効果が得られる。
【００５６】
また、発電セル１０は、１枚のＭＥＡを一対のセパレータにより挟持して構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、第１金属セパレータ、第１樹脂枠付きＭＥＡ、第２金属セパレータ、第２樹脂枠付きＭＥＡ及び第３セパレータの順に積層された発電ユニットを有し、各発電ユニット間に冷却媒体流路が形成される、所謂、間引き冷却構造の燃料電池を採用してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０…発電セル                        １２…樹脂枠付きＭＥＡ
１２ａ…電解質膜・電極構造体          １４、１６…セパレータ
１８ａ…酸化剤ガス入口連通孔          １８ｂ…酸化剤ガス出口連通孔
２０ａ…燃料ガス入口連通孔            ２０ｂ…燃料ガス出口連通孔
２２ａ…冷却媒体入口連通孔            ２２ｂ…冷却媒体出口連通孔
２４…酸化剤ガス流路                  ２６ａ、３４ａ…入口バッファ部
２６ｂ、３４ｂ…出口バッファ部        ２８ａ、３６ａ…入口連結部
２８ｂ、３６ｂ…出口連結部            ３２…燃料ガス流路
４２…冷却媒体流路                    ４４、４６…シール部材
４８…固体高分子電解質膜              ５０…カソード電極
５２…アノード電極                    ５４…樹脂枠部材
５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ…ブリッジ部
５８ａ…酸化剤ガス入口連結流路        ５８ｂ…酸化剤ガス出口連結流路
６０ａ…燃料ガス入口連結流路          ６０ｂ…燃料ガス出口連結流路
６２ａ、６２ｂ…接着剤
【図１】
2017050206.tif 000003
【図２】
2017050206.tif 000004
【図３】
2017050206.tif 000005
【図４】
2017050206.tif 000006
【図５】
2017050206.tif 000007
【図６】
2017050206.tif 000008