(57)【要約】【課題】薄型化が可能で、接触抵抗の増加を抑制することができる燃料電池を提供する。【解決手段】燃料電池は、膜電極接合体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡを挟むように配置された第１及び第２ガス拡散層と、これらをそれぞれ介してＭＥＡを挟むように配置された第１及び第２セパレータと、を備える単セルが、複数積層されたスタックを含む。第１単セルの第１セパレータは、第２単セルの第２セパレータと対向する複数の第１凹部と、複数の第１凹部と表裏一体で第１ガス拡散層側に突出する複数の第１凸部とを備える。第２単セルの第２セパレータは、第１単セルの第１セパレータと対向する複数の第２凹部と、複数の第２凹部と表裏一体で第２ガス拡散層側に突出する複数の第２凸部とを備える。少なくとも一部の第１凹部が、複数の第２凹部のうちの少なくとも２つの第２凹部と重なることで形成される連通路が、冷却媒体の流路を構成している。【選択図】図１
2017162659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質膜及び前記電解質膜を挟むように配置された一対の電極層を含む膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟むように配置された第１ガス拡散層及び第２ガス拡散層と、
前記第１ガス拡散層及び前記第２ガス拡散層をそれぞれ介して前記膜電極接合体を挟むように配置された第１セパレータ及び第２セパレータと、
を備える単セルが、複数積層されたスタックを含む燃料電池であって、
前記複数の単セルから選択された互いに隣接する２つの第１単セル及び第２単セルにおいて、前記第１単セルの前記第１セパレータと、前記第２単セルの前記第２セパレータとは当接しており、
前記第１単セルの前記第１セパレータは、前記第２単セルの前記第２セパレータと対向する複数の第１凹部と、前記複数の第１凹部と表裏一体で、かつ前記第１ガス拡散層側に突出する複数の第１凸部と、を備え、
前記第２単セルの前記第２セパレータは、前記第１単セルの前記第１セパレータと対向する複数の第２凹部と、前記複数の第２凹部と表裏一体で、かつ前記第２ガス拡散層側に突出する複数の第２凸部と、を備え、
少なくとも一部の前記第１凹部が、前記複数の第２凹部のうちの少なくとも２つの前記第２凹部と重なるように配置されており、前記第１凹部と、前記第１凹部と重なる少なくとも２つの前記第２凹部とが連通して形成される連通路が、冷却媒体の流路を構成している、燃料電池。
【請求項２】
前記複数の第１凹部は、互いに平行な複数列に配置されており、
前記複数の第２凹部は、前記第１凹部の複数列に対して平行な複数列に配置されており、
前記単セルの積層方向において、前記複数の第１凹部の複数列から選択された１つの第１列が、前記複数の第２凹部の複数列から選択された１つの第２列のみと重なり、
前記連通路が、前記選択された１つの第１列における少なくとも一部の前記第１凹部が、前記選択された１つの第２列における２つの前記第２凹部と連通することで形成される、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記複数の第１凹部は、互いに平行な複数列に配置されており、
前記複数の第２凹部は、前記第１凹部の複数列に対して平行な複数列に配置されており、
前記単セルの積層方向において、前記複数の第１凹部の複数列から選択された１つの第１列が、前記複数の第２凹部の複数列から選択された互いに隣接する２つの第２列と重なり、
前記連通路が、前記選択された１つの第１列における少なくとも一部の前記第１凹部が、前記選択された２つの第２列の前記複数の第２凹部から選択された少なくとも３つの前記第２凹部と連通することで形成される、請求項１に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記第１単セルの前記第１セパレータの前記複数の第１凹部が、７つの前記第１凹部からなる群を複数形成しており、前記群は、１つの中心の第１凹部と、前記中心の第１凹部を取り囲む６つの第１凹部とからなり、
前記６つの第１凹部のそれぞれの中心点は、前記中心の第１凹部の中心点を中心とする正六角形の頂点を構成している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記第１単セルの前記第１セパレータの前記複数の第１凹部のそれぞれが、六角形の底面と、前記底面から拡径された六角形の開口部と、前記底面から前記開口部に向かって拡径しながら延びる壁面と、を備え、
前記第２単セルの前記第２セパレータの前記複数の第２凹部のそれぞれが、六角形の底面と、前記底面から拡径された六角形の開口部と、前記底面から前記開口部に向かって拡径しながら延びる壁面と、を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項６】
前記第１単セルの前記第１セパレータは、前記第１ガス拡散層と対向する中央領域と、前記中央領域の周縁に位置し、かつ前記中央領域をループ状に取り囲む周縁領域とを備え、
前記第１単セルの前記第１セパレータと、前記第２単セルの前記第２セパレータとが当接する領域の面積の、前記中央領域の面積に対する比率は、２０％以上５０％未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項７】
前記複数の第１凹部及び前記複数の第２凹部のうち、少なくとも一方の少なくとも一部に、導電性材料が充填されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池。
【請求項８】
前記複数の単セルの積層方向に平行な方向において、前記単セルにおける前記第１凸部の先端部と前記第２凸部の先端部とが重なっている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池のセパレータの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、複数の単セルが積層された構造を有し、単セルは、膜電極接合体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡを挟む一対のガス拡散層と、各ガス拡散層の外側に配置された一対のセパレータとを備える。ＭＥＡは、電解質膜と、電解質膜を挟む一対の電極（アノードおよびカソード）とを有する。セパレータには、ガスの流路が形成されており、この流路を通って、ガス状の燃料や酸化剤が各電極に供給される。また、隣接する単セルの対向するセパレータ間には、単セルを冷却するための冷却媒体が流れる流路が形成されている。特許文献１では、燃料電池のセパレータのガス拡散層側の主面に、間隔をあけて複数のリブを島状に設け、隣接するリブ間にガスの流路を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように、複数のリブを島状に設けてガス流路を形成したセパレータを用いると、冷却媒体流路は、リブとは反対側（つまり、セパレータの外側）に別個に設ける必要がある。そのため、燃料電池の構成部材数が増加するとともに、単セルの厚みも増加し、接触抵抗の増加を招く。
【０００５】
本発明の目的は、薄型化が可能で、接触抵抗の増加を抑制することができる、燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面は、電解質膜及び前記電解質膜を挟むように配置された一対の電極層を含む膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟むように配置された第１ガス拡散層及び第２ガス拡散層と、
前記第１ガス拡散層及び前記第２ガス拡散層をそれぞれ介して前記膜電極接合体を挟むように配置された第１セパレータ及び第２セパレータと、
を備える単セルが、複数積層されたスタックを含む燃料電池であって、
前記複数の単セルから選択された互いに隣接する２つの第１単セル及び第２単セルにおいて、前記第１単セルの前記第１セパレータと、前記第２単セルの前記第２セパレータとは当接しており、
前記第１単セルの前記第１セパレータは、前記第２単セルの前記第２セパレータと対向する複数の第１凹部と、前記複数の第１凹部と表裏一体で、かつ前記第１ガス拡散層側に突出する複数の第１凸部と、を備え、
前記第２単セルの前記第２セパレータは、前記第１単セルの前記第１セパレータと対向する複数の第２凹部と、前記複数の第２凹部と表裏一体で、かつ前記第２ガス拡散層側に突出する複数の第２凸部と、を備え、
少なくとも一部の前記第１凹部が、前記複数の第２凹部のうちの少なくとも２つの前記第２凹部と重なるように配置されており、前記第１凹部と、前記第１凹部と重なる少なくとも２つの前記第２凹部とが連通して形成される連通路が、冷却媒体の流路を構成している、燃料電池に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、セパレータに複数の凸部を島状に設けてガス流路を形成した場合でも、セパレータとは別個に冷却媒体流路を設ける必要がなく、単セル（ひいては燃料電池）を薄型化することができる。また、冷却媒体流路を別個に設ける必要がないため、接触抵抗の増加を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池の一部を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１の第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なりあう状態を第１セパレータ側から見たときの模式図である。
【図３】図１の第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なる部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図４】図１における第１セパレータの一部の領域を凹部側から見たときの凹部の状態を模式的に示す概略平面図である。
【図５】図１における第１セパレータの概略底面図である。
【図６】図５のＶＩの領域を拡大し、第１セパレータの底面側から見たときの概略斜視図である。
【図７】他の実施形態に係る燃料電池において、第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なりあう状態を第１セパレータ側から見たときの模式図である。
【図８】さらに他の実施形態に係る燃料電池において、第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なりあう状態を第１セパレータ側から見たときの模式図である。
【図９】別の実施形態に係る燃料電池に使用される第１セパレータの第１凹部（または第２セパレータの第２凹部）を概略的に示す拡大断面図である。
【図１０（ａ）】図１の単セルのスタックにおいて、第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが対向する部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図１０（ｂ）】図１の単セルのスタックにおいて、第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが対向する別の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態に係る燃料電池は、電解質膜及び電解質膜を挟むように配置された一対の電極層を含む膜電極接合体（ＭＥＡ）と、ＭＥＡを挟むように配置された第１ガス拡散層及び第２ガス拡散層と、第１ガス拡散層及び第２ガス拡散層をそれぞれ介してＭＥＡを挟むように配置された第１セパレータ及び第２セパレータと、を備える単セルが、複数積層されたスタックを含む。複数の単セルから選択された互いに隣接する２つの第１単セル及び第２単セルにおいて、第１単セルの第１セパレータと、第２単セルの第２セパレータとは当接している。第１単セルの第１セパレータは、第２単セルの第２セパレータと対向する複数の第１凹部と、複数の第１凹部と表裏一体で、かつ第１ガス拡散層側に突出する複数の第１凸部と、を備える。第２単セルの第２セパレータは、第１単セルの第１セパレータと対向する複数の第２凹部と、複数の第２凹部と表裏一体で、かつ第２ガス拡散層側に突出する複数の第２凸部と、を備える。少なくとも一部の第１凹部は、複数の第２凹部のうちの少なくとも２つの第２凹部と重なるように配置されており、第１凹部と、第１凹部と重なる少なくとも２つの第２凹部とが連通して形成される連通路が、冷却媒体の流路を構成している。
【００１０】
従来は、セパレータにガス流路を形成するために複数の凸部を島状に設けると、冷却媒体流路は、ガス流路とは反対側に別個に設ける必要が生じる。そのため、燃料電池の構成部材数が多くなり、単セルの厚みも増加する。また、２つのセパレータの間に冷却媒体流路用の部材を追加して設置するため、部材自体の電気抵抗分及び接触抵抗が増加する。さらに、冷却媒体流路と、ＭＥＡとの距離が大きくなるため、冷却効率が低下する。
【００１１】
本実施形態では、隣接する第１単セルおよび第２単セルの対向する第１セパレータと第２セパレータとにおいて、それぞれ、複数の凸部と表裏一体の第１凹部および第２凹部を形成する。そして、第１セパレータの複数の第１凹部のうち少なくとも一部の第１凹部を、対向する第２セパレータの複数の第２凹部のうちの少なくとも２つの第２凹部と重なるように配置する。第１凹部と、第１凹部と重なる少なくとも２つの第２凹部とを連通させて連通路を形成し、この連通路を冷却媒体流路として用いる。つまり、セパレータに複数の凸部を島状に設けても、凸部と表裏一体の凹部を連通させることで凹部を冷却媒体流路として利用することができる。よって、セパレータとは別個に冷却媒体流路を設ける必要がなく、単セル（ひいては燃料電池）を薄型化することができる。また、冷却媒体流路用部材を別個に設ける必要がないため、電気抵抗及び接触抵抗の増加を抑制することができる。さらに、冷却媒体流路と、ＭＥＡとの距離が大きくなることが抑制されるため、冷却効率の低下を抑制することができる。
【００１２】
なお、「表裏一体」とは第１凸部（または第２凸部）の反対側が第１凹部（または第２凹部）を構成していることを言い、この状態と類似する状態のことも合わせて本明細書では「表裏一体」と言う。この状態には、例えば、第１凸部（または第２凸部）が形成されることで、同時に第１凹部（または第２凹部）が形成される場合も含まれる。
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本実施形態についてより詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る燃料電池（高分子電解質型燃料電池）の一部を概略的に示す縦断面図である。図２は、図１の第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なりあう状態を第１セパレータ側から見たときの模式図である。図３は、図１の第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なる部分を模式的に示す拡大断面図である。図４は、第１セパレータの一部の領域を凹部側から見たときの凹部の状態を模式的に示す概略平面図である。
【００１４】
図１には、燃料電池が有する複数の単セルを含むスタックのうち、単セルの積層方向における中心付近の単セルの積層構造を示す。燃料電池は、複数の単セルから選択された互いに隣接する第１単セル１と第２単セル２とを含む。各単セル１，２は、それぞれ、ＭＥＡ５と、ＭＥＡ５の両側に形成された第１ガス拡散層６ａおよび第２ガス拡散層６ｂと、第１ガス拡散層６ａおよび第２ガス拡散層６ｂのそれぞれの外側に配置された第１セパレータ７ａおよび第２セパレータ７ｂと、を備えている。つまり、ＭＥＡ５と、第１セパレータ７ａとの間には、第１ガス拡散層６ａが介在し、ＭＥＡ５と、第２セパレータ７ｂとの間には、第２ガス拡散層６ｂが介在している。そして、ＭＥＡ５は、一対の電極層４ａ，４ｂと、これらの電極層４ａおよび４ｂの間に配置された電解質膜（高分子電解質膜）３と、を備える。
【００１５】
ＭＥＡ５は、一対の電極層４ａ，４ｂ（具体的には、アノードおよびカソード）と、これらの間に介在する電解質膜３とを含む。電極層４ａ，４ｂは触媒層とも呼ばれ、電解質膜３とこれを挟持する電極層４ａ，４ｂを、触媒層膜接合体（ＣＣＭ）とも言う。ＭＥＡ５において、電極層４ａは、第１ガス拡散層６ａで覆われており、電極層４ｂは、第２ガス拡散層６ｂで覆われている。
【００１６】
第１セパレータ７ａは、第１ガス拡散層６ａと対向する中央領域Ｃと、中央領域Ｃの周縁に位置し、中央領域Ｃをループ状に取り囲む周縁領域Ｐとを備える。第２セパレータ７ｂは、第２ガス拡散層ｂと対向する中央領域Ｃと、中央領域Ｃの周縁に位置し、中央領域Ｃをループ状に取り囲む周縁領域Ｐとを備える。図示例では、各中央領域Ｃは、それぞれ、各セパレータ７ａ，７ｂの面方向における中央部に位置しており、対向する矩形の各ガス拡散層６ａ，６ｂの形状に応じて矩形である。
【００１７】
第１単セル１の第１セパレータ７ａは、第２単セル２の第２セパレータ７ｂに対向する複数の第１凹部１８と、複数の第１凹部１８と表裏一体の第１凸部８とを備えている。第１凸部８は、第１ガス拡散層６ａ側に突出しており、第１ガス拡散層６ａと当接している。同様に、第２単セル２の第２セパレータ７ｂは、第１単セル１の第１セパレータ７ａと対向する複数の第２凹部１９と、複数の第２凹部１９と表裏一体の第２凸部９とを備える。第２凸部９は、第２ガス拡散層６ｂ側に突出しており、第２ガス拡散層６ｂと当接している。図示例では、第２単セル２も、第１単セル１と同様の構造を有している。
【００１８】
第１単セル１の第１セパレータ７ａは、図３に示すように、板状に延びる第１板部７ａ１を備えており、第１板部７ａ１から複数の第１凸部８が突出する一方で、この第１凸部８の反対側には、第１凸部８と表裏一体の第１凹部１８が形成されている。同様に、第２セパレータ７ｂは、板状に延びる第２板部７ｂ１を備えており、第２板部７ｂ１から複数の第２凸部９が突出し、第２凸部９の反対側には、第２凸部９と表裏一体の第２凹部１９が形成されている。
【００１９】
第１セパレータ７ａでは、図２に示すように、複数の第１凹部１８は、互いに平行な複数の第１列（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）に配置されている。同様に、第２セパレータ７ｂでも、複数の第２凹部１９は、互いに平行な複数の第２列（ｒ１，ｒ２，ｒ３）に配置されている。対向する第１セパレータ７ａの第１凹部１８の複数の第１列と、第２単セル２の第２セパレータ７ａの第２凹部１９の複数の第２列とは、互いに平行になるように配されている。なお、各凹部の列が平行とは、主に、各列の凹部の中心点を結ぶ直線が平行である場合を意味するが、平行な場合から少しずれていてもよい。各列の凹部の中心点を通る直線は、平行であるか、もしくは交差する場合には、その角度は、０°より大きく１０°以下であってもよい。
【００２０】
互いに対向する第１単セル１の第１セパレータ７ａと、第２単セル２の第２セパレータ７ｂとは部分的に当接している。図２では、第１凹部１８と第２凹部１９とが重なり合う領域の外側の領域が、対向する第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとが当接する領域２０であり、斜めのハッチングで表している。図３に示すように、第１単セル１の第１セパレータ７ａの第１板部７ａ１と、第２単セル２の第２セパレータ７ｂの第２板部７ｂ１とが当接することで、これらのセパレータが当接した状態となる。このように、第１板部７ａ１と第２板部７ｂ１とを直接当接させて、第１単セルの第１セパレータ７ａと第２単セルの第２セパレータ７ｂとを当接させることで、燃料電池スタックの低背化が可能となる。
【００２１】
対向する第１単セル１の第１セパレータ７ａと、第２単セル２の第２セパレータ７ｂとでは、第１凹部１８が、複数の第２凹部１９のうちの少なくとも２つの第２凹部１９に重なるように配置される。図２では、第１凹部１８は、２つの第２凹部１９と重なった状態で対向しており、これにより、これらの凹部間が連通して連通路が形成される。複数の第１凹部１８がそれぞれ、少なくとも２つの第２凹部１９と重なり合うことで、連通路が広がり、この連通路を冷却媒体流路ＦＬとして利用することができる。図２の例では、第１凹部１８の複数の第１列から選択された１つの第１列（Ｒ１，Ｒ２またはＲ３）は、第２凹部１９の複数の第２列から選択された１つの第２列（ｒ１，ｒ２またはｒ３のそれぞれ）のみと重なっている。例えば、第１列（Ｒ１など）の第１凹部１８は、第２列（ｒ１など）の２つの第２凹部１９と重なって、連通路を形成するため、連通路は、これらの重なり合う第１列（Ｒ１など）および第２列（ｒ１など）に沿って形成される。連通路の状態を図３に示すが、第１セパレータ７ａの第１凹部１８の第１列（Ｒ１など）と、第２凹部１９の第２列（ｒ１など）とが重なることで、矢印の方向に第１凹部１８と第２凹部１９とが連通して連通路が形成される。このように１つの第１列が、１つの第２列と重なるように連通路が形成される場合、冷却媒体の流れをより均一化しやすくなることに加え、冷却媒体が流れる際の圧力損失を低減することができる。なお、連通路は、対向する第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとが当接する領域２０以外の領域に形成されることになる。
【００２２】
第１凹部１８（または第２凹部１９）の深さＤは、例えば、０．３〜５．０ｍｍであり、０.６〜３．０ｍｍであることが好ましく、０．７〜２．５ｍｍであることがより好ましい。第１凹部１８（または第２凹部１９）の深さＤとは、第１凹部１８（または第２凹部１９）の開口部から底面までの最短距離である。第１凹部１８（または第２凹部１９）の深さＤとして、任意に選択された複数の第１凹部８（または第２凹部９）について、各第１凹部１８（または第２凹部１９）の深さを計測し、平均化することにより求められる平均値を用いてもよい。
【００２３】
図１および図２における複数の第１凹部１８および第２凹部１９のそれぞれは、図３および図４に示すように、底面１８ａ，１９ａと、底面１８ａ，１９ａから拡径された開口部１８ｂ，１９ｂと、底面１８ａ，１９ａから開口部に向かって拡径しながら延びる壁面１８ｃ，１９ｃと、を備えている。図示例では、底面１８ａ，１９ａおよび開口部１８ｂ，１９ｂの形状は、六角形であるが、特にこの場合に限定されない。底面１８ａ，１９ａおよび開口部１８ｂ，１９ｂの形状が六角形である場合、第１凹部１８と第２凹部１９とが重なる部分の面積を大きくし易く、連結路を形成し易い。そのため、冷却媒体を流す際の圧力損失を低くすることができる。また、ガス流路の拡散性を高める上でも有利である。
【００２４】
第１凹部の開口部は、この開口部の面積の、例えば、１０〜６０％、好ましくは２０〜６０％の面積比率で第２凹部の開口部と重なっていることが望ましい。面積比率がこのような範囲であることで、冷却媒体流路のスペースを確保し易くなる。なお、第１凹部の開口部は、２つ以上の第２凹部の開口部と重なっているため、上記の面積比率は、第１凹部の開口部の面積と、第１凹部と重なる全ての第２凹部の開口部の重なり部分の面積の合計とから求められる値である。
【００２５】
複数の第１凹部１８および第２凹部１９の形状や大きさ、分布状態などは、できるだけ揃っていることが好ましい。この場合、連結路を形成し易くなり、冷却媒体の流れを比較的均一にし易くなる。また、複数の第１凸部８および第２凸部９の形状や大きさ、分布状態も揃うことになる。後述のように第１凸部８および第２凸部９はガス流路Ｆｇを形成するため、凸部の形状や大きさ、分布状態が揃うことで、ガスをより均一に拡散させることもできる。
【００２６】
上述のように、図２に示すように、第１セパレータ７ａにおいて、複数の第１凹部１８は、複数列に並んで配置されていることが好ましい。このとき、隣接する２つの第１列間において、第１凹部１８の並びが同じになるようにしてもよく、図２の第１列Ｒ２とこれと隣接する第１列Ｒ１または第１列Ｒ３とで第１凹部１８の並びが互い違いになるようにしてもよい。第１凹部１８の並びを隣接する２つの第１列間で互い違いにすると、表裏一体の第１凸部８の並びも互い違いになるため、ガスの拡散性を高めることができる。第１セパレータ７ａの場合について説明したが、第２セパレータ７ｂについても同様である。
【００２７】
第１凹部１８の並びが互い違いになる場合について、図４を用いて説明する。例えば、第１列Ｒ２の第１凹部１８と、第１列Ｒ２を挟むように配された第１列Ｒ１およびＲ３に着目して、より具体的に説明する。第１列Ｒ１と第１列Ｒ３とでは、それぞれの複数の第１凹部１９は同じ間隔で互いに平行に並んでいる。第１列Ｒ１の第１凹部２１ａと、この第１凹部２１ａに最も近い第１列Ｒ３の第１凹部２３ａとの中心同士を結ぶ直線を直線Ｌ1とする。このとき、第１列Ｒ１と第１列Ｒ２との間において、隣接する２つの第１凹部２１ａ，２２ａ（の中心同士）を結ぶ直線Ｌ2が、直線Ｌ1と交差するようにする。ここで、直線Ｌ2が直線Ｌ1と鋭角をなすように第１凹部１８を配列させることが好ましい。直線Ｌ2が直線Ｌ1となす角度θは、例えば、４５°以下であり、３０°以下または２０°以下であることが好ましい。ただし、θは０°より大きく、５°以上であってもよい。なお、第１凹部（または第２凹部）の中心とは、第１凹部（または第２凹部）の平面図における第１凹部（または第２凹部）の中心点である。
【００２８】
直線Ｌ1は、第１凹部１８の第１列Ｒ１、Ｒ２およびＲ３と直交しているが、直行する方向から少しずれていてもよい。直線Ｌ1と第１凹部１８の第１列とがなす角度は、例えば、９０°±１０°の範囲であってもよい。
【００２９】
冷却媒体をより均一に流す観点から、複数の第１凹部１８は、できるだけ均等な間隔で配置することが好ましい。例えば、図４に示すように、第１セパレータ７ａでは、複数の第１凹部１８が７つの第１凹部からなる群を複数形成しており、この群は、１つの中心の第１凹部１８と、この中心の第１凹部１８を取り囲む６つの第１凹部１８とからなることが好ましい。このとき、周囲の６つの第１凹部１８のそれぞれの中心点が、中心の第１凹部の中心点を中心とする正六角形Ｈの頂点となるように、複数の第１凹部１８を配置することが好ましい。このような状態に第１凹部１８を配置することで、ＭＥＡの発電部を効率よく、より均一に冷却することができ、冷却効率を高めることができる。
【００３０】
第１凹部１８の開口部１８ａの平均径は、例えば、１．０〜７．０ｍｍであり、１．６〜６．０ｍｍであることが好ましく、２．０〜４．０ｍｍであることがより好ましい。第２凹部１９の開口部１９ｂの平均径も同様の範囲から適宜選択できる。
【００３１】
なお、第１凹部１８の開口部１８ａの平均径とは、任意に選択された複数の第１凹部１８について、各第１凹部１８の開口部１８ａの径ｄを計測し、平均化することにより求められる値である。開口部１８ａの形状が円形でない場合には、径ｄは、開口部１８ａと同じ面積を有する円（相当円）の直径を意味する。
【００３２】
また、同じ第１列において隣接する２つの第１凹部１８間の幅ｗとは、同じ第１列において隣接する２つの第１凹部１８の外縁間の距離（最短距離）、つまり、同じ第１列において隣接する２つの第１凹部１８間に形成される隙間の幅である。幅ｗとして、任意に選択された複数箇所（例えば、１０箇所）について計測された幅ｗの平均値を用いてもよい。
【００３３】
第１凹部１８の隣接する２つの第１列において、隣接する２つの第１凹部１８間の幅ｐは、例えば、０．２〜５．０ｍｍであり、０．３〜２．０ｍｍであることが好ましい。隣接する２列において、隣接する２つの第１凹部１８間の幅ｐとは、隣接する２つの第１列において隣接する２つの第１凹部１８の外縁間の距離（最短距離）、つまり、隣接する２つの第１列において隣接する２つの第１凹部１８間に形成される隙間の幅である。このような第１凹部１８間の幅ｐとしては、任意に選択された複数箇所（例えば、１０箇所）について計測された幅の平均値を用いてもよい。
【００３４】
なお、第１凹部１８の配列について説明したが、第２凹部１９の配列についても第１凹部１８の場合と同様である。
【００３５】
このようにして第１凹部１８と第２凹部１９とにより、冷却媒体流路が確保される一方で、第１セパレータ７ａおよび第２セパレータ７ｂの第１凹部１８および第２凹部１９の反対側の面では、ＭＥＡに供給されるガスの流路Ｆｇが形成される。より具体的には、第１セパレータ７ａと第１ガス拡散層６ａとの間には、隣接する第１凸部８間に隙間が形成されており、この隙間がガスの流路Ｆｇを構成している。同様に、第２セパレータ７ｂと第２ガス拡散層６ｂとの間にも、ガスの流路Ｆｇが形成される。
【００３６】
図１に示すように、第１単セル１の第１セパレータ７ａと第２単セル２の第２セパレータ７ｂとの間において、周縁領域Ｐには、冷却媒体をシールするためのシール層Ｓ１が配設されている。また、第１単セル１および第２単セル２のそれぞれにおいて、各セパレータ７ａ、７ｂの中央領域Ｃの端部および周縁領域Ｐには、電解質膜３を挟むように、第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとの間に一対のシール部Ｓ２が配設されており、セル外へのガスのリークを規制している。
【００３７】
なお、複数の単セルの積層方向に平行な方向において、各単セルでは、図１に示すように、第１凸部８の先端部と第２凸部９の先端部とが少なくとも部分的に重なるようにすることが好ましい。この場合、電解質膜３への負荷を小さくすることができるため、単セルの積層体を締結する際の荷重によるＭＥＡの変形を抑制することができる。また、接触抵抗を低減することもできる。
【００３８】
図５は、図１における第１セパレータ７ａの概略底面図である。第１セパレータ７ａは、矩形の外形を有しており、矩形の中央領域Ｃと、中央領域Ｃを取り囲む周縁領域Ｐとを備えている。中央領域Ｃは、第１ガス拡散層全体に対向する位置に形成される。中央領域Ｃには、複数の第１凹部１８が間隔をあけて形成されており、対向する第２セパレータの第２凹部と重なることで形成される連通路が、冷却媒体流路を構成している。セパレータ７ａは、周辺領域Ｐにおいて、冷却媒体流路に冷却媒体を供給するマニホールド１５、および冷却媒体流路から冷却媒体を排出するためのマニホールド１５を備えている。周縁領域Ｐには、第１セパレータ７ａの裏面に形成されるガス流路にガスを供給するためのガス入口１３およびガス流路からガスを排出するガス出口１４が設けられている。
【００３９】
複数の第１凹部１８は、複数の第１列（図示例では、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３など）に平行に並んで配されている。第１セパレータ７ａの裏面において、ガス入口１３から供給されたガスは、ガス流路を流れ、ガス出口１４から排出される。
【００４０】
複数の第１凹部１８には、導電性材料が充填されていてもよい。同じく、複数の第２凹部に、導電性材料が充填されていてもよい。導電性材料は、第１凹部および第２凹部の少なくとも一方に充填することができる。凹部に充電性材料を充填すると、ガス拡散層とセパレータとの間の接触抵抗をさらに低下させ易くなる。
【００４１】
導電性材料は、複数の第１凹部１８のうちの少なくとも一部（および／または複数の第２凹部のうちの少なくとも一部）に充填してもよい。例えば、第１凹部１８の第１列Ｒ１の方向（第２方向）に沿う複数列において１列または複数列（例えば、２〜３列）おきに、１列または複数列（例えば、２〜３列）に導電性材料を充填してもよい。より具体的には、図５において、第２方向に沿う複数の第１凹部１８の第１列Ｒ１と、この第１列Ｒ１に隣接する複数の第１凹部１８の第１列Ｒ２と、第１列Ｒ２に隣接し、第１列Ｒ１とは反対側に位置する複数の第１凹部１８の第１列Ｒ３との連続する３列に着目する。このとき、第１列Ｒ２の第１凹部１８には導電性材料を充填せずに、第１列Ｒ１と第１列Ｒ３の第１凹部１８に導電性材料を充填してもよい。
導電性材料としては、カーボンブラック、黒鉛などの導電性炭素材料など、燃料電池の分野で使用される公知の材料を特に制限なく用いることができる。
【００４２】
なお、図５には、第１セパレータ７ａの場合について説明したが、第２セパレータ７ｂが第２凹部１９を有する場合も同じであり、上記と同様に説明することができる。
【００４３】
図６は、図５のＶＩの領域を拡大し、第１セパレータ７ａを底面側から見たときの概略斜視図である。図６には、第１セパレータ７ａの長さ方向（図５の第２方向と同じ方向）の一端部とその周辺における第１凹部１８の状態を示す。第１セパレータ７ａの中央領域Ｃにおいて、第２方向の両端部（マニホールド１５近傍の中央領域Ｃの両端部）には、第１セパレータ７ａの幅方向（図５の第１方向と同じ方向）に沿うように周壁部２４が形成されている。周壁部２４が形成されていることで、第１セパレータ７ａの裏面においてガスが流れる領域が画定される。つまり、周壁部２４により、第１セパレータ７ａの裏面を流れるガスが、周壁部２４よりも外側に流れ込むことが規制される。
【００４４】
周壁部２４付近において、第２方向の端部に位置する第１凹部１８は、周壁部２４と接触していてもよく、図示するように周壁部２４と一体化していてもよい。この場合、この一体化した部分から冷却媒体が第１セパレータ７ａとこれと対向する第２セパレータとの間に形成された冷却媒体流路に供給される。また、第１セパレータ７ａの裏面側では、第１セパレータ７ａの周壁部２４に沿って流れるガスが、周壁部２４と接触または一体化した第１凹部１８と表裏一体の第１凸部にぶつかるため、周壁部２４に沿ってガスが直進することが抑制され、第２方向の両端部におけるガス拡散性を高めることができる。
【００４５】
なお、中央領域Ｃの面積に対する、対向する第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとが当接する領域２０の面積の比率は、例えば、２０％以上５０％未満であり、２０〜４０％が好ましい。面積比率がこのような範囲である場合、接触抵抗を低く抑えながらも、高い冷却効率が得られ易い。
【００４６】
なお、図２には、第１凹部１８の第１列Ｒ１が、第２凹部１９の第２列ｒ１のみと重なる場合を示したが、第１凹部１８および第２凹部１９の重なる状態はこのような場合に限定されない。図７および図８は、それぞれ他の実施形態に係る燃料電池において、第１単セルの第１セパレータと第２単セルの第２セパレータとが重なりあう状態を第１セパレータ側から見たときの模式図である。
【００４７】
図７では、図２の場合と同様に、第１セパレータ４７ａでは、複数の第１凹部４８は、互いに平行な複数の第１列Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に配置されている。同様に、第２セパレータ４７ｂでも、複数の第２凹部４９は、互いに平行な複数の第２列ｒ１，ｒ２，ｒ３に配置されている。また、第１凹部４８の複数の第１列と、第２凹部４９の複数の第２列とは、互いに平行になるように配されている。
【００４８】
ただし、図７では、単セルの積層方向において、複数の第１凹部４８の複数の第１列から選択された１つの第１列（例えば、Ｒ１）が、複数の第２凹部４９の複数の第２列から選択された互いに隣接する２つの第２列（例えば、ｒ１およびｒ２）と重なっている。第１凹部４８と第２凹部４９とがこのような配列で重なることで、第１列Ｒ１における第１凹部４８が、第２列ｒ１およびｒ２における複数の第２凹部４９から選択された少なくとも３つの第２凹部４９と重なるようにする。図示例では、第２列ｒ１とｒ２とで、第２凹部４９が互い違いに並んでいるため、第１列Ｒ１における第１凹部４８は、第２列ｒ１において隣接する２つの第２凹部４９と、第２列ｒ２の１つの第２凹部４９との合計３つの第２凹部４９と重なる。
【００４９】
このような第１凹部４８と第２凹部４９との重なりにより、連結路が形成されることとなり、この連結路が冷却媒体流路として利用される。第１凹部４８と第２凹部４９とが重なり合う流域の外側の領域が、対向する第１セパレータ４７ａと第２セパレータ４７ｂとが当接する領域５０であり、斜めのハッチングで表している。
【００５０】
図８の第１セパレータ６７ａでは、図２の場合と同様に、複数の第１凹部６８は、互いに平行な複数の第１列Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に配置されている。同様に、第２セパレータ６７ｂでも、複数の第２凹部６９は、互いに平行な複数の第２列ｒ１，ｒ２，ｒ３に配置されている。また、第１凹部６８の複数の第１列と、第２凹部６９の複数の第２列とは、互いに平行になるように配されている。なお、図８の例では、第１凹部６８および第２凹部６９は、それぞれ、内側が空洞の半球を裏返したような形状を有している。
【００５１】
図８では、単セルの積層方向において、第１凹部６８の複数の第１列から選択された１つの第１列（例えば、Ｒ１）が、第２凹部６９の複数の第２列から選択された互いに隣接する２つの第２列（例えば、ｒ１およびｒ２）と重なっている。図８では、第２列ｒ１とｒ２とで、第２凹部６９が同じように並んでいるため、第１列Ｒ１における第１凹部６８は、第２列ｒ１において隣接する２つの第２凹部６９と、第２列ｒ２の２つの第２凹部６９との合計４つの第２凹部６９と重なる。
【００５２】
このような第１凹部６８と第２凹部６９との重なりにより、連通路が形成され、この連通路が冷却媒体流路として利用される。第１凹部６８と第２凹部６９とが重なり合う流域の外側の領域が、対向する第１セパレータ６７ａと第２セパレータ６７ｂとが当接する領域７０であり、斜めのハッチングで表している。
【００５３】
なお、連通路は、図７や図８の形態よりも図２の形態である方が好ましい。すなわち、第１凹部１８の１列が、第２凹部１９の１列とのみ連通し、第２凹部１９の２列と連通していない方が好ましい。連通路それぞれにおける冷却媒体の流量バラツキを低減できるので、電極の面内発電バラツキを抑制できるからである。
【００５４】
第１凹部および第２凹部の形状は、図１〜図７に示されるような形状に限らない。底面および開口部の形状は、四角形、五角形、六角形、八角形などの多角形またはこれに類似する形状であってもよい。また、第１凹部および第２凹部は、図８に示されるように、全体として曲面形状（例えば、半球やそれに類似の形状を裏返した形状）であってもよい。このような第１凹部および第２凹部は、上から見た開口部の形状は、円形または円に類似の形状である。
【００５５】
図９は、別の実施形態に係る燃料電池に使用される第１セパレータの第１凹部（または第２セパレータの第２凹部）を概略的に示す拡大断面図である。第１セパレータ（または第２セパレータ）は、第１凹部８８（または第２凹部８９）と、これと表裏一体の第１凸部７８（または第２凸部７９）とを備えており、第１凹部８８（または第２凹部８９）は、円形の開口部８８ｂ（または開口部８９ｂ）を備える。第１凸部７８（または第２凸部７９）は、第１ガス拡散層（または第２ガス拡散層）側に向かって凸となる曲面形状を有している。
【００５６】
第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂのうちの少なくとも一方において、第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとが当接する領域２０の少なくとも一部が、他方のセパレータに向けて膨らんでおり、スタック締結時の圧力でこの膨らみ（凸状バネ部）がへこむように変形するような形状であってもよい。この場合、中央領域Ｃ内において電極層４ａ，４ｂに加えられる圧力のバラツキが多少発生していても、膨らみがバネの役割を果たし、加えられる圧力が小さい部分でも２つのセパレータの電気的な接触を確実にすることができる。
【００５７】
また、図２における連通路は、選択された１つの第１列における複数の第１凹部のそれぞれが、選択された１つの第２列における２つの第２凹部と連通することで形成されている。ただし、上記１つの第１列における複数の第１凹部のうち少なくとも一部の第１凹部、具体的には、第１セパレータの周壁部と接触または一体化している第１凸部と表裏一体の第１凹部（つまり、マニホールド１５近傍の中央領域Ｃの端部に形成された第１凹部）以外の各第１凹部が、このように２つの第２凹部と連通していればよい。上記端部に形成された第１凹部は、この場合に限らず、第１凹部と重なる第２列の第２凹部の個数が、他の第１凹部に比べて少なくてもよい。例えば、他の第１凹部が２つの第２凹部と重なる場合には、上記端部に形成された第１凹部は、１つの第２凹部と重なっていてもよい。
【００５８】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）により具体的に説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ、図１の単セルのスタックにおいて、第１単セルの第１セパレータ７ａと、第２単セルの第２セパレータ７ｂとが対向する部分を模式的に示す拡大断面図である。
【００５９】
図１０（ａ）に示される断面の位置では、第１単セルの第１セパレータ７ａは、第１列の複数の第１凹部１８を有している。この第１凹部１８のうち、マニホールド近傍の中央領域Ｃの両端部に配置された２つの第１凹部１８ｅ１および１８ｅ２と表裏一体の第１凸部は、周壁部２４とは接触も一体化もしていない。このような第１凹部１８ｅ１および１８ｅ２は、同じ第１列のこれらの第１凹部以外の第１凹部１８と同じく、２つの第２凹部１９と重なって連通している。
【００６０】
図１０（ｂ）に示される断面の位置でも、第１単セルの第１セパレータ７ａは、第１列に並んだ複数の第１凹部１８を有しているが、この第１凹部１８のうち、マニホールド近傍の中央領域Ｃの両端部に配置された２つの第１凹部１８ｅ３および１８ｅ４と表裏一体の第１凸部は、周壁部２４と一体化している。このような第１凹部１８ｅ３および１８ｅ４は、それぞれ、１つの第２凹部１９とのみ重なって連通している。これに対し、第１凹部１８ｅ３および１８ｅ４と同じ第１列のこれら以外の第１凹部１８は、２つの第２凹部１９と重なって連通している。
【００６１】
なお、複数の第１凹部の配列の状態にもよるが、１つの第１セパレータ７ａにおいて、図１０（ａ）および図１０（ｂ）の状態が混在していてもよく、いずれか一方の状態のみであってもよい。例えば、図５の第１セパレータ７ａは、第２方向に沿う第１列Ｒ２の中心線における断面は、図１０（ａ）に示すような形状であり、第２方向に沿う第１列Ｒ１の中心線における断面は、図１０（ｂ）に示すような形状である。なお、図１０（ａ）および図１０（ｂ）では、マニホールド近傍の中央領域Ｃの両端部において、第１凹部が同じように第２凹部と重なる状態を示したが、この場合に限らず、それぞれの端部において第１凹部が重なる第２凹部の個数が異なっていてもよい。例えば、一方の端部において、図１０（ａ）の第１凹部１８ｅ１のように２つの第２凹部１９と重なり、他方の端部において、図１０（ｂ）の第１凹部１８ｅ４のように１つの第２凹部１９と重なっていてもよい。
【００６２】
図７や図８に示すように、選択された１つの第１列の第１凹部のそれぞれが、選択された２つの第２列の第２凹部と連通する場合には、第１セパレータの周壁部と接触または一体化している第１凸部と表裏一体の第１凹部以外の各第１凹部が３つまたは４つの第２凹部と重なっている。この場合、第１セパレータの周壁部と接触または一体化している第１凸部と表裏一体の第１凹部は、例えば、２つの第２凹部と重なっていてもよい。この２つの第２凹部とは、通常、選択された２つの第２列の各１つの第２凹部である。
【００６３】
以下、各構成要素について具体的に説明する。
本発明の特徴は、セパレータの構造にあり、それ以外の構成については公知のものが特に制限なく使用できる。
【００６４】
（ＭＥＡ）
電極層４ａ，４ｂは、それぞれ、例えば、イオン交換樹脂および触媒粒子、場合によって触媒粒子を担持する炭素粒子を含む。イオン交換樹脂は、触媒粒子と電解質膜とを接続し、両者間においてプロトンを伝達する役割を果たす。このイオン交換樹脂としては、例えば、電解質膜（高分子電解質膜）３を構成する高分子材料が使用できる。このような高分子材料としては、パーフルオロスルホン酸系高分子、炭化水素系高分子などが例示される。
【００６５】
触媒粒子としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｏｓ、Ｉｒ、ランタノイド系列元素やアクチノイド系列の元素の中から選ばれる合金や単体といった触媒金属が挙げられる。
炭素粒子としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
電極層４ａ，４ｂの厚さは、それぞれ、例えば、１０μｍ以上４０μｍ以下である。
【００６６】
第１ガス拡散層６ａおよび第２ガス拡散層６ｂは、それぞれ、例えば、導電性撥水層とこれを支持する基材層とを含む。導電性撥水層は、導電剤と撥水剤を含む。導電性撥水層に含まれる導電剤としては、カーボンブラックなど、燃料電池の分野で使用される公知の材料を特に制限なく用いることができる。導電性撥水層に含まれる撥水剤は、ポリテトラフルオロエチレンなど、燃料電池の分野で使用される公知の材料を特に制限なく用いることができる。
【００６７】
基材層としては、導電性の多孔質材料が用いられる。導電性の多孔質材料としては、カーボンペーパーなど、燃料電池の分野で使用される公知の材料を特に制限なく用いることができる。多孔質材料は、撥水剤を含んでいてもよい。撥水剤は、導電性撥水層について記載したものから適宜選択できる。
【００６８】
電解質膜３としては、高分子電解質膜が好ましい。高分子電解質膜としては、例えば、燃料電池で従来から使用されているプロトン伝導性高分子膜を特に制限なく使用できる。具体的には、パーフルオロスルホン酸系高分子膜、炭化水素系高分子膜などを好ましく使用できる。パーフルオロスルホン酸系高分子膜としては、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）などが挙げられる。
電解質膜３の厚みは、例えば、１０〜５０μｍである。
【００６９】
（セパレータ）
第１セパレータおよび第２セパレータの材質としては、それぞれ、公知のものが特に制限なく使用できる。セパレータの材質は、例えば、炭素材料、金属材料などを用いることができる。金属材料には、カーボンを被覆してもよい。
【００７０】
各セパレータの複数の凹部が形成される主面には、冷却媒体（冷却水など）を供給するための流路ＦＬが形成される。隣接する２つの単セルにおいて、対向する第１セパレータと第２セパレータとの間の平均距離は、例えば、０．２〜１．０ｍｍであり、０．３〜０．５ｍｍであることが好ましい。この平均距離は、例えば、単セルの積層方向における断面の電子顕微鏡写真から、任意の複数の箇所（例えば、１０箇所）について、隣接する単セル間の対向する第１セパレータと第２セパレータとの間の距離を計測し、平均化することにより求めることができる。
【００７１】
各セパレータの複数の凹部が形成される主面とは反対側の主面には、複数の凸部が形成されている。そして、複数の凸部により気体状の燃料または酸化剤を供給するためのガス流路Ｆｇが形成される。アノード側セパレータには、燃料流路が形成され、カソード側セパレータには、酸化剤流路が形成される。
各セパレータの厚みは、例えば、０．３〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００７２】
セパレータは、上記の材質で形成されたシートを、第１凹部（または第２凹部）に対応する形状の凸部を備えた金型に、第１凹部（または第２凹部）と第１凸部（または第２凸部）とを一度に成形することにより得ることができる。
【００７３】
（シール層、シール部）
シール層Ｓ１は、隣接する単セル間で対向する第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂの間において、周縁領域Ｐに配設される。一対のシール部Ｓ２は、各単セルにおいて、第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとの間で、中央領域Ｃの周縁部（端部）および周縁領域Ｐにおいて、電解質膜３を挟むように形成される。シール層Ｓ１およびシール部Ｓ２としては、それぞれ、公知の材質および公知の構成が採用できる。
【００７４】
シール層Ｓ１は、周縁領域Ｐにおいて、冷却媒体のマニホールド１５よりも外側に、隣接する単セルの対向する第１セパレータ７ａと第２セパレータ７ｂとの間に配設される。シール層Ｓ１は、熱硬化性樹脂で構成してもよく、熱可塑性樹脂で構成してもよい。また、シール層Ｓ１は、繊維などの補強材を含んでもよい。さらにシール層Ｓ１としては、Ｏリングのようなゴム系のシールも使用できる。
【００７５】
シール部Ｓ２は、電極層４ａ，４ｂおよびガス拡散層６ａ，６ｂの周縁をループ状に取り囲むように形成された枠体と、この枠体と電極層４ａ，４ｂとガス拡散層６ａ，６ｂとの間に配される接着剤層とで構成してもよい。枠体や接着剤層を構成する接着剤としては、公知のものが使用される。枠体は、熱硬化性樹脂で構成してもよく、熱可塑性樹脂で構成してもよい。また、枠体は、繊維などの補強材を含んでもよい。
【００７６】
本発明に係る燃料電池は、ＭＥＡを準備し、ＭＥＡを第１ガス拡散層および第２ガス拡散層で挟持し、第１ガス拡散層および第２ガス拡散層を介してＭＥＡを第１セパレータおよび第２セパレータで挟持することにより単セルを組み立て、複数の単セルを積層することにより製造することができる。各工程については、それぞれ公知の手順が採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る燃料電池は、例えば、自動車、携帯電子機器、アウトドアレジャー用電源、非常用バックアップ電源等に適している。
【符号の説明】
【００７８】
１：第１単セル、２：第２単セル、３：電解質膜、４ａ，４ｂ：電極層、５：ＭＥＡ、６ａ：第１ガス拡散層、６ｂ：第２ガス拡散層、７ａ、４７ａ、６７ａ：第１セパレータ、７ｂ、４７ｂ、６７ｂ：第２セパレータ、７ａ１：第１板部、７ｂ１：第２板部、８：第１凸部、９：第２凸部、１３：ガス入口、１４：ガス出口、１５：冷却媒体のマニホールド、１８：第１凹部、１８ａ：第１凹部の底面、１８ｂ：第１凹部の開口部、１８ｃ：第１凹部の壁面、１９：第２凹部、１９ａ：第２凹部の底面、１９ｂ：第２凹部の開口部、１９ｃ：第２凹部の壁面、Ｄ：第１凹部および第２凹部の深さ、２０、５０、７０：第１セパレータと第２セパレータとが当接する領域、Ｃ：中央領域、Ｐ：周縁領域、Ｆｇ：ガス流路、ＦＬ：冷却媒体流路、Ｓ１：シール層、Ｓ２：シール部、ＶＩ：領域、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３：複数の第１凹部の第１列、ｒ１、ｒ２、ｒ３：複数の第２凹部の第２列、２１ａ：第１列Ｒ１の第１凹部、２２ａ：第１列Ｒ２において第１凹部２１ａと隣接する第１凹部、１３ａ：第１列Ｒ３において第１凹部２１ａと最も近い第１凹部、２４：周壁部、Ｌ1：第１凹部２１ａの中心と第１凹部２３ａの中心とを結ぶ直線、Ｌ2：第１凹部２１ａの中心と第１凹部２２ａの中心とを結ぶ直線、θ：直線Ｌ2が直線Ｌ1となす角度、ｄ：第１凹部の径、ｗ：第２方向に沿う同じ第１列において隣接する２つの第１凹部間の幅、Ｈ：６つの第１凹部の中心を結んで形成される正六角形、ｐ：第２方向に沿う隣接する２つの第１列において隣接する２つの第１凹部間の幅
【図１】
2017162659.tif 000003
【図２】
2017162659.tif 000004
【図３】
2017162659.tif 000005
【図４】
2017162659.tif 000006
【図５】
2017162659.tif 000007
【図６】
2017162659.tif 000008
【図７】
2017162659.tif 000009
【図８】
2017162659.tif 000010
【図９】
2017162659.tif 000011
【図１０（ａ）】
2017162659.tif 000012
【図１０（ｂ）】
2017162659.tif 000013