(57)【要約】【課題】燃料電池において、膜電極接合体における反応ガスの局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因する膜電極接合体の局所的な劣化を抑制する。【解決手段】燃料電池モジュール４０Ａは、ＭＥＡ（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）の両面に、それぞれ、カソード側金属多孔体４３ｃおよびアノード側金属多孔体４３ａを積層し、これらをセパレータ４２によって挟持することによって構成される。セパレータ４２には、空気供給口４２２ｏｓおよび水素供給口４２２ｈｓが形成されている。ＭＥＡは、カソード側触媒層４１１ｃｃとカソード側ガス拡散層４１１ｃｄとの間であって、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、アノード側触媒層４１１ａｃとアノード側ガス拡散層４１１ａｄとの間であって、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位に、それぞれ、ガス不透過な樹脂フィルム４１１ｃｆｉ，４１１ａｆｉを備える。【選択図】図７
2009094046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
電解質膜の両面に、それぞれ、触媒電極を接合してなる膜電極接合体と、
前記各触媒電極の表面にそれぞれ積層され、導電性、および、ガス拡散性を有し、前記各触媒電極に供給すべき反応ガスを流すための流路構成部材と、
前記各流路構成部材の表面にそれぞれ積層され、前記膜電極接合体で発電された電力を集電する集電部材であって、該集電部材の内部に設けられ、外部から供給された前記反応ガスを流すための反応ガス流路と、該反応ガス流路から前記流路構成部材の表面に対して略垂直方向に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口とを有する集電部材と、を備え、
前記各流路構成部材のうちの少なくとも一方は、前記反応ガス供給口と対向する部位に、前記流路構成部材を介して、前記膜電極接合体の表面に対して略垂直方向に供給される前記反応ガスの前記触媒電極への透過を抑制する反応ガス透過抑制層を備える、
燃料電池。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池であって、
前記膜電極接合体は、略矩形形状を有しており、
前記各反応ガス供給口は、前記膜電極接合体における第１の辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有している、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、
前記反応ガス透過抑制層は、前記流路構成部材に、樹脂を含浸させることによって形成されている、燃料電池。
【請求項４】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記反応ガス透過抑制層を備える前記流路構成部材は、前記触媒電極の表面に接合された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層の表面に積層された第２のガス拡散層と、を含み、
前記反応ガス透過抑制層は、前記触媒電極と前記第１のガス拡散層との間、および、前記第１のガス拡散層と前記第２のガス拡散層との間の少なくとも一方に、樹脂フィルムを介装することによって形成されている、燃料電池。
【請求項５】
請求項１または２記載の燃料電池であって、
前記反応ガス透過抑制層を備える前記流路構成部材は、前記触媒電極の表面に接合された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層の表面に積層された第２のガス拡散層と、を含み、
前記反応ガス透過抑制層は、前記第２のガス拡散層の前記第１のガス拡散層と当接する側の表面に、ガス不透過処理を施すことによって形成されている、燃料電池。
【請求項６】
燃料電池であって、
電解質膜の両面に、それぞれ、触媒電極を接合してなる膜電極接合体と、
前記触媒電極の表面に積層され、導電性、および、ガス拡散性を有し、前記触媒電極に供給すべき反応ガスを流すための流路構成部材と、
前記流路構成部材の表面に積層され、前記膜電極接合体で発電された電力を集電する集電部材であって、該集電部材の内部に設けられ、外部から供給された前記反応ガスを流すための反応ガス流路と、該反応ガス流路から前記膜電極接合体に交差する方向に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口とを有する集電部材と、
前記反応ガス供給口と対向する部位に設けられ、前記膜電極接合体の一方の面側から他方の面側への前記反応ガスの透過を抑制する反応ガス透過抑制部と、
を備える燃料電池。
【請求項７】
請求項６記載の燃料電池であって、
前記膜電極接合体の周囲には、前記集電部材と当接して、前記流路構成部材中を流れる前記反応ガスをシールするためのシール部を有するシール部材が設けられており、
前記反応ガス透過抑制部は、前記シール部材である、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス（例えば、水素）と酸化剤ガス（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。この燃料電池は、概ね、電解質膜（例えば、プロトン伝導性を有する固体高分子膜）の両面に、それぞれガス拡散電極（アノード、および、カソード）を接合してなる膜電極接合体を、セパレータ（集電部材）によって挟持することによって構成される。そして、アノード、および、カソードは、それぞれ上記電気化学反応を促進するための触媒層と、燃料電池の外部から供給された反応ガス（燃料ガス、および、酸化剤ガス）を拡散させつつ、触媒層に供給するためのガス拡散層とを備える。
【０００３】
このような燃料電池では、膜電極接合体において、燃料ガスや酸化剤ガスのクロスリークが生じることが知られている。そして、膜電極接合体においてクロスリークが生じると、発電効率の低下を招く。そこで、従来、膜電極接合体について、クロスリークを抑制するための種々の技術が提案されている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０１３４５号公報
【特許文献２】特許第３５０６２５４号明細書
【特許文献３】特開２００２−３１３３６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では、燃料電池において、反応ガスを、セパレータに設けられた反応ガス供給口から膜電極接合体の表面に対して略垂直方向に供給するタイプのものが提案されている。そして、このタイプの燃料電池では、膜電極接合体における反応ガス供給口と対向する部位には、他の部位と比較して、反応ガスが勢いよく吹き付けられるため、局所的にクロスリークが生じ易くなる。このため、膜電極接合体における局所的なクロスリークが生じた部位では、燃料ガスと酸化剤ガスとが直接反応して発熱し、膜電極接合体の局所的な劣化が生じ易くなる。また、膜電極接合体における反応ガス供給口と対向する部位では、他の部位と比較して、反応ガスの濃度が高いため、発電（上記電気化学反応）が集中して発熱し易くなったり、電解質膜を劣化させる要因となるラジカル（例えば、過酸化水素ラジカル）が発生し易くなったりして、膜電極接合体の局所的な劣化が生じ易くなる。そして、この膜電極接合体の局所的な劣化は、燃料ガスや酸化剤ガスのクロスリーク量をさらに増大させ、上述した作用によって、膜電極接合体の局所的な劣化を促進させる。
【０００６】
しかし、上記特許文献に記載された技術では、上述した膜電極接合体の局所的な劣化については、何ら考慮されていなかった。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、膜電極接合体を備える燃料電池において、膜電極接合体における反応ガスの局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因する膜電極接合体の局所的な劣化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】
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、電解質膜の両面に、それぞれ、触媒電極を接合してなる膜電極接合体と、前記各触媒電極の表面にそれぞれ積層され、導電性、および、ガス拡散性を有し、前記各触媒電極に供給すべき反応ガスを流すための流路構成部材と、前記各流路構成部材の表面にそれぞれ積層され、前記膜電極接合体で発電された電力を集電する集電部材であって、該集電部材の内部に設けられ、外部から供給された前記反応ガスを流すための反応ガス流路と、該反応ガス流路から前記流路構成部材の表面に対して略垂直方向に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口とを有する集電部材と、を備え、前記各流路構成部材のうちの少なくとも一方は、前記反応ガス供給口と対向する部位に、前記流路構成部材を介して、前記膜電極接合体の表面に対して略垂直方向に供給される前記反応ガスの前記触媒電極への透過を抑制する反応ガス透過抑制層を備える、燃料電池。
【００１０】
適用例１の燃料電池では、上記反応ガス透過抑制層を備えるので、上記反応ガス供給口から、上記流路構成部材を介して、膜電極接合体の表面に対して略垂直方向に供給される反応ガスの触媒電極への透過を抑制することができる。したがって、先に説明した膜電極接合体における反応ガスの局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因する膜電極接合体の局所的な劣化を抑制することができる。なお、上記反応ガス透過抑制層は、ガス不透過とすることが好ましい。
【００１１】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池であって、前記膜電極接合体は、略矩形形状を有しており、前記各反応ガス供給口は、前記膜電極接合体における第１の辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有している、燃料電池。
【００１２】
上記反応ガス透過抑制層は、各反応ガス供給口が、前記膜電極接合体における第１の辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有している場合に特に有効であることを、本願発明者は見出した。
【００１３】
［適用例３］適用例１または２記載の燃料電池であって、前記反応ガス透過抑制層は、前記流路構成部材に、樹脂を含浸させることによって形成されている、燃料電池。
【００１４】
こうすることによって、上記反応ガス透過抑制層を、比較的容易に形成することができる。なお、上記樹脂としては、例えば、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン等の、燃料電池による発電環境下における耐性を有する材料を適用することができる。また、本適用例において、流路構成部材としては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパや、金属多孔体や、エキスパンドメタル等を適用可能である。
【００１５】
燃料電池では、膜電極接合体の周囲に、ガス等の漏洩を防止するためのシールガスケットや、フレーム部材が一体的に形成される場合がある。そして、このシールガスケットや、フレーム部材は、例えば、射出成型によって形成される。ガス拡散層に含浸させる樹脂に、例えば、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレンプロピレンゴム等の弾性体を適用すれば、シールガスケットの射出成型と同時に、ガス拡散層に上記反応ガス透過抑制層を形成することができる。また、ガス拡散層に含浸させる樹脂に、例えば、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン等を適用すれば、フレーム部材の射出成型と同時に、ガス拡散層に上記反応ガス透過抑制層を形成することができる。
【００１６】
［適用例４］適用例１または２記載の燃料電池であって、前記反応ガス透過抑制層を備える前記流路構成部材は、前記触媒電極の表面に接合された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層の表面に積層された第２のガス拡散層と、を含み、前記反応ガス透過抑制層は、前記触媒電極と前記第１のガス拡散層との間、および、前記第１のガス拡散層と前記第２のガス拡散層との間の少なくとも一方に、樹脂フィルムを介装することによって形成されている、燃料電池。
【００１７】
こうすることによっても、上記反応ガス透過抑制層を、比較的容易に形成することができる。なお、上記樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等の、燃料電池による発電環境下における耐性を有する材料を適用することができる。また、上記樹脂フィルムとしては、燃料電池の内部抵抗の増大を抑制する観点から、導電性を有する材料を適用することが好ましい。また、本適用例において、第１のガス拡散層としては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパ等、カーボンからなる部材を適用可能である。また、第２のガス拡散層としては、例えば、金属多孔体や、エキスパンドメタル等、金属からなる部材を適用可能である。
【００１８】
［適用例５］適用例１または２記載の燃料電池であって、前記反応ガス透過抑制層を備える前記流路構成部材は、前記触媒電極の表面に接合された第１のガス拡散層と、前記第１のガス拡散層の表面に積層された第２のガス拡散層と、を含み、前記反応ガス透過抑制層は、前記第２のガス拡散層の前記第１のガス拡散層と当接する側の表面に、ガス不透過処理を施すことによって形成されている、燃料電池。
【００１９】
こうすることによっても上記反応ガス透過抑制層を、比較的容易に形成することができる。なお、ガス不透過処理としては、上記第２のガス拡散層の表面の細孔、または、孔を閉塞可能な種々の技術を適用可能である。また、本適用例においても、第１のガス拡散層としては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパ等、カーボンからなる部材を適用可能である。また、第２のガス拡散層としては、例えば、金属多孔体や、エキスパンドメタル等、金属からなる部材を適用可能である。
【００２０】
［適用例６］燃料電池であって、電解質膜の両面に、それぞれ、触媒電極を接合してなる膜電極接合体と、前記触媒電極の表面に積層され、導電性、および、ガス拡散性を有し、前記触媒電極に供給すべき反応ガスを流すための流路構成部材と、前記流路構成部材の表面に積層され、前記膜電極接合体で発電された電力を集電する集電部材であって、該集電部材の内部に設けられ、外部から供給された前記反応ガスを流すための反応ガス流路と、該反応ガス流路から前記膜電極接合体に交差する方向に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口とを有する集電部材と、前記反応ガス供給口と対向する部位に設けられ、前記膜電極接合体の一方の面側から他方の面側への前記反応ガスの透過を抑制する反応ガス透過抑制部と、を備える燃料電池。
【００２１】
適用例６の燃料電池では、上記反応ガス透過抑制部を備えるので、上記反応ガス供給口から膜電極接合体に交差する方向に供給される反応ガスが、供給された部位において、膜電極接合体の一方の面側から他方の面側に透過することを抑制することができる。したがって、先に説明した膜電極接合体における反応ガスの局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因する膜電極接合体の局所的な劣化を抑制することができる。なお、上記反応ガス透過抑制部は、ガス不透過とすることが好ましい。
【００２２】
［適用例７］適用例６記載の燃料電池であって、前記膜電極接合体の周囲には、前記集電部材と当接して、前記流路構成部材中を流れる前記反応ガスをシールするためのシール部を有するシール部材が設けられており、前記反応ガス透過抑制部は、前記シール部材である、燃料電池。
【００２３】
適用例７の燃料電池では、上記反応ガス供給口と対向する部位に、反応ガス透過抑制部として、上記シール部材が設けられているので、上記反応ガス供給口から、上記流路構成部材を介して、あるいは、直接的に、膜電極接合体の表面に対して略垂直方向に反応ガスが供給されることはない。したがって、膜電極接合体の一方の面側から他方の面側への反応ガスの透過を抑制することができる。
【００２４】
本発明は、上述した適用例における種々の特徴の一部を、適宜、組み合わせて構成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池スタックの構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック１００は、概ね、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを接合した膜電極接合体を、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有している。本実施例では、電解質膜として、固体高分子膜を用いるものとした。電解質として、固体酸化物等、他の電解質を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、セパレータは、後述するように、３層構造を有しており、セパレータ内には、アノードに供給すべき燃料ガスとしての水素の流路や、カソードに供給すべき酸化剤ガスとしての空気の流路や、冷却水の流路が形成されている。なお、燃料電池スタック１００における膜電極接合体の積層数は、燃料電池スタック１００に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
【００２６】
燃料電池スタック１００は、図示するように、一端から、エンドプレート１０ａ、絶縁板２０ａ、集電板３０ａ、複数の燃料電池モジュール４０、集電板３０ｂ、絶縁板２０ｂ、エンドプレート１０ｂの順に積層することによって構成されている。本実施例では、これらは、それぞれ略矩形形状を有している。そして、燃料電池スタック１００内部には、水素や、空気や、冷却水を、それぞれ各膜電極接合体に分配して供給するための供給マニホールド（水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド）や、各膜電極接合体のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池スタック１００の外部に排出するための排出マニホールド（アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド）が形成されている。
【００２７】
そして、図示するように、エンドプレート１０ａの下側長辺の内側には、下側長辺に沿って、空気供給マニホールドを構成する空気供給口１２ｉが形成されている。また、エンドプレート１０ａの上側長辺の内側には、上側長辺に沿って、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出口１２ｏが形成されている。また、エンドプレート１０ａの左側短辺の内側には、水素供給マニホールドを構成する水素供給口１４ｉ、および、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給口１６ｉが、上下に互いに隣接して形成されている。また、エンドプレート１０ａの右側短辺には、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出口１６ｏ、および、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出口１４ｏが、上下に互いに隣接して形成されている。
【００２８】
水素供給口１４ｉには、図示しない水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給され、燃料電池スタック１００のアノードから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出口１４ｏから排出される。また、空気供給口１２ｉには、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての酸素を含む空気が供給され、燃料電池スタック１００のカソードから排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス排出口１２ｏから排出される。また、冷却水供給口１６ｉには、図示しないラジエータによって冷却され、ポンプによって加圧された冷却水が供給され、燃料電池スタック１００の内部を流れて、冷却水排出口１６ｏから排出されて循環する。
【００２９】
燃料電池モジュール４０は、膜電極接合体、および、シールガスケットを一体的に備えるユニットと、セパレータとによって構成されている。この燃料電池モジュール４０については、後述する。
【００３０】
なお、図示は省略しているが、燃料電池スタック１００は、スタック構造のいずれかの箇所における接触抵抗の増加等による電池性能の低下を抑制したり、ガスの漏洩を抑制したりするために、スタック構造の積層方向に、所定の締結荷重が加えられた状態で、締結部材によって締結されている。
【００３１】
エンドプレート１０ａ，１０ｂは、剛性を確保するために、鋼等の金属によって形成されている。また、絶縁板２０ａ，２０ｂは、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。また、集電板３０ａ，３０ｂは、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板３０ａ，３０ｂには、それぞれ出力端子３２ａ，３２ｂが設けられており、燃料電池スタック１００で発電した電力を出力可能となっている。
【００３２】
Ａ２．燃料電池モジュールの構成：
燃料電池スタック１００を構成する各燃料電池モジュール４０は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）の周囲にシールガスケットを配置したユニット（以下、シールガスケット一体型ＭＥＡと呼ぶ）の両面に、後述する金属多孔体を積層させ、これらを、後述するセパレータ４２によって挟持することによって構成されている。そして、本実施例において、膜電極接合体は、電解質膜の一方の面に、カソードとして、触媒層（触媒電極）が接合され、他方の面にアノードとして、触媒層（触媒電極）が接合されたものである。なお、本実施例の膜電極接合体において、アノード側の触媒層の表面、および、カソード側の触媒層の表面には、導電性、および、ガス拡散性を有し、アノード側の触媒層、および、カソード側の触媒層に、それぞれ供給すべき水素、および、空気を流すための反応ガス流路を構成するガス拡散層もそれぞれ接合されている。このガス拡散層としては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパ等を適用可能である。これは、後述する第２ないし第４実施例においても同様である。以下、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１、セパレータ４２、および、燃料電池モジュール４０の断面構造について説明する。
【００３３】
Ａ２．１．シールガスケット一体型ＭＥＡ：
図２は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の概略構造を示す説明図である。図２（ａ）に、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード側から見た平面図を示した。また、図２（ｂ）には、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００３４】
図２（ａ）に示したように、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１は、略矩形形状を有しており、矩形形状を有するＭＥＡ４１１の周囲に、シリコーンゴムからなるシールガスケット４１０を一体形成したものである。ＭＥＡ４１１は、図２（ｂ）に示したように、電解質膜４１１ｍの両面に、それぞれカソード４１１ｃ（カソード側触媒層４１１ｃｃ、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄ）、および、アノード４１１ａ（アノード側触媒層４１１ａｃ、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ）を接合したものである。
【００３５】
そして、本実施例では、シールガスケット４１０は、射出成型によって作製されており、図２（ａ）に示したように、ＭＥＡ４１１のカソード側ガス拡散層４１１ｃｄの上端部、および、下端部の所定の部位には、シールガスケット４１０の射出成型時に、それぞれシリコーンゴムが含浸されることによって、ガス不透過部４１１ｃｂｏ、および、ガス不透過部４１１ｃｂｉが形成されている。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄの上端部、および、下端部の所定の領域にも、シールガスケット４１０の射出成型時に、それぞれシリコーンゴムが含浸されることによって、ガス不透過部４１１ａｂｉ、および、ガス不透過部４１１ａｂｏが形成されている。なお、本実施例では、シールガスケット４１０として、シリコーンゴムを用いるものとしたが、これに限られず、フッ素系ゴム、エチレンプロピレンゴム等のガス不透過性、弾力性、耐熱性を有する他の部材を用いるものとしてもよい。ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ，４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏは、それぞれ、本発明における反応ガス透過抑制層に相当する。
【００３６】
そして、シールガスケット４１０の下側長辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、空気供給マニホールドを構成する空気供給用貫通孔４１２ｉが、シールガスケット４１０の下側長辺に沿って形成されている。シールガスケット４１０における空気供給用貫通孔４１２ｉの形成位置は、エンドプレート１０ａに形成された空気供給口１２ｉの形成位置と対応している。
【００３７】
また、シールガスケット４１０の上側長辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出用貫通孔４１２ｏが、シールガスケット４１０の上側長辺に沿って形成されている。シールガスケット４１０におけるカソードオフガス排出用貫通孔４１２ｏの形成位置は、エンドプレート１０ａに形成されたカソードオフガス排出口１２ｏの形成位置と対応している。
【００３８】
また、シールガスケット４１０の左側短辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、水素供給マニホールドを構成する水素供給用貫通孔４１４ｉと、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４１６ｉとが、上下に配置して形成されている。シールガスケット４１０における水素供給用貫通孔４１４ｉ、および、冷却水供給用貫通孔４１６ｉの形成位置は、それぞれエンドプレート１０ａに形成された水素供給口１４ｉ、および、冷却水供給口１６ｉの形成位置と対応している。
【００３９】
また、シールガスケット４１０の右側短辺部のＭＥＡ４１１の近傍領域には、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４１６ｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４１４ｏとが、上下に配置して形成されている。シールガスケット４１０における冷却水排出用貫通孔４１６ｏ、および、アノードオフガス排出用貫通孔４１４ｏの形成位置は、それぞれエンドプレート１０ａに形成された冷却水排出口１６ｏ、および、アノードオフガス排出口１４ｏの形成位置と対応している。
【００４０】
また、シールガスケット４１０における、上述した各貫通孔、および、ＭＥＡ４１１の周囲には、図２（ｂ）に示したように、シールガスケット４１０の両面にライン状の突起部を形成することによって、シールラインＳＬがそれぞれ形成されている。このシールラインＳＬによって、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１と後述するセパレータ４２とを積層したときに、上述した各貫通孔内を流れる水素や、空気や、冷却水、および、ＭＥＡ４１１の表面を流れる水素や、空気等の外部へ漏洩を抑制することができる。
【００４１】
Ａ２．２．セパレータ：
図３は、セパレータ４２の構成部品の平面図である。本実施例におけるセパレータ４２は、それぞれ複数の貫通孔が設けられた３枚の金属製の平板、すなわち、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとから構成されている。そして、セパレータ４２は、中間プレート４２ｍを、カソード対向プレート４２ｃと、アノード対向プレート４２ａとによって挟み、これらをホットプレス接合することによって作製されている。本実施例では、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１と同一の略矩形形状を有するステンレス鋼製の平板を用いるものとした。カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとして、ステンレス鋼の代わりに、チタンやアルミニウム等、他の金属製の平板を用いるものとしてもよい。
【００４２】
図３（ａ）は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード側の面と当接するカソード対向プレート４２ｃの平面図である。図中の破線で囲った領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００４３】
図示するように、カソード対向プレート４２ｃには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する空気供給用貫通孔４２２ｃｉと、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏと、水素供給マニホールドを構成する水素供給用貫通孔４２４ｃｉと、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４２６ｃｉと、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４２６ｃｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ｃｏとが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。
【００４４】
また、カソード対向プレート４２ｃには、図示するように、空気供給用貫通孔４２２ｃｉ近傍のＭＥＡ４１１の下端部と対向する位置に配置された空気供給口４２２ｏｓと、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｃｏ近傍のＭＥＡ４１１の上端部と対向する位置に配置されたカソードオフガス排出口４２２ｏｅとが形成されている。本実施例では、空気供給口４２２ｏｓと、カソードオフガス排出口４２２ｏｅとは、ＭＥＡ４１１の長辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。
【００４５】
図３（ｂ）は、中間プレート４２ｍの平面図である。図中の破線で囲った領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００４６】
図示するように、中間プレート４２ｍには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する空気供給用貫通孔４２２ｍｉと、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏと、水素供給マニホールドを構成する水素供給用貫通孔４２４ｍｉと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏとが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。また、中間プレート４２ｍには、冷却水供給マニホールドを構成する複数の冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍも形成されている。
【００４７】
また、中間プレート４２ｍにおいて、空気供給用貫通孔４２２ｍｉには、空気供給用貫通孔４２２ｍｉから、カソード対向プレート４２ｃに形成された空気供給口４２２ｏｓに、空気を流すための複数の空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐが、櫛歯状に設けられている。また、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏには、カソード対向プレート４２ｃに形成されたカソードオフガス排出口４２２ｏｅから、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏに、カソードオフガスを流すための複数のカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐが、櫛歯状に設けられている。また、水素供給用貫通孔４２４ｍｉには、この水素供給用貫通孔４２４ｍｉから、後述するアノード対向プレート４２ａに形成された水素供給口４２２ｈｓに、水素を流すための水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐが設けられている。また、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏには、後述するアノード対向プレート４２ａに形成されたアノードオフガス排出口４２２ｈｅから、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏに、アノードオフガスを流すためのアノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐが設けられている。
【００４８】
図３（ｃ）は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のアノード側の面と当接するアノード対向プレート４２ａの平面図である。図中の破線で囲った領域は、先に説明したシールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるＭＥＡ４１１に対応する領域を表している。
【００４９】
図示するように、アノード対向プレート４２ａには、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１に形成された各貫通孔と対応する位置に、空気供給マニホールドを構成する空気供給用貫通孔４２２ａｉと、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏと、水素供給マニホールドを構成する水素供給用貫通孔４２４ａｉと、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給用貫通孔４２６ａｉと、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出用貫通孔４２６ａｏと、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出用貫通孔４２４ａｏとが形成されている。これらの各貫通孔の形状は、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、これらと対応する各貫通孔の形状と同じである。
【００５０】
また、アノード対向プレート４２ａには、図示するように、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ近傍のＭＥＡ４１１の上端部と対向する位置に配置された水素供給口４２２ｈｓと、空気供給用貫通孔４２２ａｉ近傍のＭＥＡ４１１の下端部と対向する位置に配置されたアノードオフガス排出口４２２ｈｅとが形成されている。本実施例では、水素供給口４２２ｈｓと、アノードオフガス排出口４２２ｈｅとは、カソード対向プレート４２ｃに形成された空気供給口４２２ｏｓ、および、カソードオフガス排出口４２２ｏｅと同様に、ＭＥＡ４１１の長辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとした。
【００５１】
図４は、セパレータ４２の平面図である。このセパレータ４２は、先に説明したように、カソード対向プレート４２ｃと、中間プレート４２ｍと、アノード対向プレート４２ａとを、ホットプレス接合することによって形成されている。ここでは、アノード対向プレート４２ａ側から見た様子を示した。
【００５２】
図から分かるように、アノード対向プレート４２ａにおいて、水素供給口４２２ｈｓは、中間プレート４２ｍに形成された水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐと重なるように形成されている。また、アノード対向プレート４２ａにおいて、アノードオフガス排出口４２２ｈｅは、中間プレート４２ｍに形成されたアノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐと重なるように形成されている。
【００５３】
また、カソード対向プレート４２ｃにおいて、空気供給口４２２ｏｓは、中間プレート４２ｍに形成された複数の空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐの各上端部と重なるように形成されている。また、カソード対向プレート４２ｃにおいて、カソードオフガス排出口４２２ｏｅは、中間プレート４２ｍに形成された複数のカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐの各下端部と重なるように形成されている。
【００５４】
また、中間プレート４２ｍにおいて、複数の冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍは、それぞれ、その一端が、アノード対向プレート４２ａに形成された冷却水供給用貫通孔４２６ａｉ、および、カソード対向プレート４２ｃに形成された冷却水供給用貫通孔４２６ｃｉと重なるとともに、その他端が、アノード対向プレート４２ａに形成された冷却水排出用貫通孔４２６ａｏ、および、カソード対向プレート４２ｃに形成された冷却水排出用貫通孔４２６ｃｏと重なるように形成されている。
【００５５】
Ａ２．３．燃料電池モジュールの断面構造：
図５は、燃料電池モジュール４０の断面構造を示す説明図である。セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１とを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００５６】
なお、本実施例の燃料電池モジュール４０では、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のアノード４１１ａと、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のアノード対向プレート４２ａとの間には、導電性、および、ガス拡散性を有する多孔質部材（アノード側金属多孔体４３ａ）が介装され、アノード側ガス拡散層４１１ａｄの表面に沿って水素を流すための流路が形成されている。また、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード４１１ｃと、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のカソード対向プレート４２ｃとの間にも、導電性、および、ガス拡散性を有する多孔質部材（カソード側金属多孔体４３ｃ）が介装され、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄの表面に沿って空気を流すための流路が形成されている。上記多孔質部材の代わりに、例えば、エキスパンドメタルを適用するようにしてもよい。これは、後述する第２ないし第４実施例においても同様である。アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃは、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄと同様に、本発明における流路構成部材に相当する。
【００５７】
図中に矢印で示したように、燃料電池モジュール４０において、燃料電池スタック１００の外部から供給された空気は、アノード対向プレート４２ａの空気供給用貫通孔４２２ａｉを通り、中間プレート４２ｍの空気供給用貫通孔４２２ｍｉから分岐して、空気供給用流路形成部４２２ｍｉｐを通り、カソード対向プレート４２ｃの空気供給口４２２ｏｓから、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給される。なお、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄの、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位には、ガス不透過部４１１ｃｂｉが形成されているため、他の部位と比較して、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。
【００５８】
そして、空気供給口４２２ｏｓから供給された空気は、カソード側金属多孔体４３ｃ中、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄ中を拡散しつつ流れ、カソード対向プレート４２ｃのカソードオフガス排出口４２２ｏｅから、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍのカソードオフガス排出用流路形成部４２２ｍｏｐ、カソードオフガス排出用貫通孔４２２ｍｏを通って、アノード対向プレート４２ａのカソードオフガス排出用貫通孔４２２ａｏ等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００５９】
また、図４、および、図５から分かるように、燃料電池スタック１００の外部から供給された水素は、アノード対向プレート４２ａの水素供給用貫通孔４２４ａｉを通り、中間プレート４２ｍの水素供給用貫通孔４２４ｍｉから分岐して、水素供給用流路形成部４２４ｍｉｐを通り、アノード対向プレート４２ａの水素供給口４２２ｈｓから、アノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給される。なお、アノード側ガス拡散層４１１ａｄの、アノード側金属多孔体４３ａを挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位には、ガス不透過部４１１ａｂｉが形成されているため、他の部位と比較して、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。
【００６０】
そして、水素供給口４２２ｈｓから供給された水素は、アノード側金属多孔体４３ａ中、および、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ中を拡散しつつ流れ、アノード対向プレート４２ａのアノードオフガス排出口４２２ｈｅから、アノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に排出され、中間プレート４２ｍのアノードオフガス排出用流路形成部４２４ｍｏｐ、アノードオフガス排出用貫通孔４２４ｍｏを通って、アノード対向プレート４２ａのアノードオフガス排出用貫通孔４２４ａｏ等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００６１】
また、図４、および、図５から分かるように、燃料電池スタック１００の外部から供給された冷却水は、アノード対向プレート４２ａの冷却水供給用貫通孔４２６ａｉ、中間プレート４２ｍの冷却水流路形成用貫通孔４２６ｍを通って、アノード対向プレート４２ａの冷却水排出用貫通孔４２６ａｏ等を通じて、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００６２】
Ａ３．比較例、および、実施例の効果：
比較例の燃料電池スタックの構成は、第１実施例の燃料電池スタック１００の構成とほぼ等しい。ただし、比較例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ｒの構成が、第１実施例の燃料電池スタック１００における燃料電池モジュール４０の構成と異なっている。以下、比較例の燃料電池モジュール４０Ｒについて説明する。
【００６３】
図６は、比較例の燃料電池モジュール４０Ｒの断面構造を示す説明図である。図５と同様に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｒとを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、比較例の燃料電池モジュール４０Ｒにおけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０は、第１実施例の燃料電池モジュール４０におけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０と同じである。
【００６４】
図５と図６との比較から分かるように、比較例の燃料電池モジュール４０Ｒでは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＲにおけるＭＥＡ（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）は、第１実施例のＭＥＡ４１１と異なり、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄが、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏを備えていない。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄが、ガス不透過部４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを備えていない。このため、ＭＥＡにおける空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位には、他の部位と比較して、空気、および、水素がそれぞれ勢いよく吹き付けられ、局所的にクロスリークが生じ易くなる。このため、ＭＥＡにおける局所的なクロスリークが生じた部位では、水素と酸素とが直接反応して発熱し、ＭＥＡの局所的な劣化が生じ易くなる。また、ＭＥＡにおける空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位では、他の部位と比較して、酸素、および、水素の濃度が高いため、発電（水素と酸素との電気化学反応）が集中して発熱し易くなったり、電解質膜４１１ｍを劣化させる要因となるラジカル（例えば、過酸化水素ラジカル）が発生し易くなったりして、ＭＥＡの局所的な劣化が生じ易くなる。そして、このＭＥＡの局所的な劣化は、水素や空気のクロスリーク量をさらに増大させ、上述した作用によって、ＭＥＡの局所的な劣化を促進させるという不具合が生じ易かった。
【００６５】
これに対し、先に説明した第１実施例の燃料電池モジュール４０では、ＭＥＡ４１１において、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄは、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位に、ガス不透過部４１１ｃｂｉを備えているため、他の部位と比較して、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄは、アノード側金属多孔体４３ａを挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位に、ガス不透過部４１１ａｂｉを備えているため、他の部位と比較して、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。したがって、第１実施例の燃料電池スタック１００によれば、ＭＥＡ４１１における水素、および、空気の局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因するＭＥＡ４１１の局所的な劣化を抑制することができる。
【００６６】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例の燃料電池スタックの構成は、第１実施例の燃料電池スタック１００の構成とほぼ等しい。ただし、第２実施例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ａの構成が、第１実施例の燃料電池スタック１００における燃料電池モジュール４０の構成と異なっている。以下、第２実施例の燃料電池モジュール４０Ａについて説明する。
【００６７】
図７は、第２実施例の燃料電池モジュール４０Ａの断面構造を示す説明図である。図５と同様に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ａとを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、第２実施例の燃料電池モジュール４０Ａにおけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０は、第１実施例の燃料電池モジュール４０におけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０と同じである。
【００６８】
図５と図７との比較から分かるように、第２実施例の燃料電池モジュール４０Ａでは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＡにおけるＭＥＡ（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）は、第１実施例のＭＥＡ４１１と異なり、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄが、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏを備えていない。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄが、ガス不透過部４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを備えていない。この代わりに、ＭＥＡは、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んでカソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位のカソード側触媒層４１１ｃｃとカソード側ガス拡散層４１１ｃｄとの間に、それぞれ、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ、および、樹脂フィルム４１１ｃｆｏを備えている。また、ＭＥＡは、アノード側金属多孔体４３ａを挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位、および、アノード側金属多孔体４３ａを挟んでアノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位のアノード側触媒層４１１ａｃとアノード側ガス拡散層４１１ａｄとの間に、それぞれ、樹脂フィルム４１１ａｆｉ、および、樹脂フィルム４１１ａｆｏを備えている。したがって、第１実施例の燃料電池モジュール４０と同様に、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。また、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。本実施例の燃料電池モジュール４０Ａにおいて、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄは、本発明における第１のガス拡散層に相当する。また、アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃは、本発明における第２のガス拡散層に相当する。また、樹脂フィルム４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏ，４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏは、本発明における反応ガス透過抑制層に相当する。
【００６９】
なお、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏ，４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏの材料としては、例えば、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等の、燃料電池による発電環境下における耐性を有する材料を適用することができる。また、上記樹脂フィルムとしては、燃料電池スタックの内部抵抗の増大を抑制する観点から、導電性を有する材料を適用することが好ましい。また、上記樹脂フィルムの厚さは、５〜５０（μｍ）とすることが好ましい。これは、樹脂フィルムの厚さを５（μｍ）未満とすると、ガスの透過を抑制する効果が低くなり、また、樹脂フィルムの厚さを５０（μｍ）よりも厚くすると、樹脂フィルムによる段差が生じ、アノード側触媒層４１１ａｃとアノード側ガス拡散層４１１ａｄとの接触抵抗や、カソード側触媒層４１１ｃｃとカソード側ガス拡散層４１１ｃｄとの接触抵抗の増大を招くおそれが生じるからである。
【００７０】
以上説明した第２実施例の燃料電池スタックによっても、第１実施例の燃料電池スタック１００と同様に、ＭＥＡにおける水素、および、空気の局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因するＭＥＡの局所的な劣化を抑制することができる。
【００７１】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例の燃料電池スタックの構成は、第１実施例の燃料電池スタック１００の構成とほぼ等しい。ただし、第３実施例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ｂの構成が、第１実施例の燃料電池スタック１００における燃料電池モジュール４０の構成と異なっている。以下、第３実施例の燃料電池モジュール４０Ｂについて説明する。
【００７２】
図８は、第３実施例の燃料電池モジュール４０Ｂの断面構造を示す説明図である。図５と同様に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｂとを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、第３実施例の燃料電池モジュール４０Ｂにおけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０は、第１実施例の燃料電池モジュール４０におけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０と同じである。
【００７３】
図５と図８との比較から分かるように、第３実施例の燃料電池モジュール４０Ｂでは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＢにおけるＭＥＡ（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）は、第１実施例のＭＥＡ４１１と異なり、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄが、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏを備えていない。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄが、ガス不透過部４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを備えていない。この代わりに、ＭＥＡは、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んでカソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位のカソード側ガス拡散層４１１ｃｄとカソード側金属多孔体４３ｃとの間に、それぞれ、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ、および、樹脂フィルム４１１ｃｆｏを備えている。また、ＭＥＡは、アノード側金属多孔体４３ａを挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位、および、アノード側金属多孔体４３ａを挟んでアノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位のアノード側ガス拡散層４１１ａｄとアノード側金属多孔体４３ａとの間に、それぞれ、樹脂フィルム４１１ａｆｉ、および、樹脂フィルム４１１ａｆｏを備えている。したがって、第１実施例の燃料電池モジュール４０と同様に、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。また、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。本実施例の燃料電池モジュール４０Ｂにおいて、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄは、本発明における第１のガス拡散層に相当する。また、アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃは、本発明における第２のガス拡散層に相当する。また、樹脂フィルム４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏ，４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏは、本発明における反応ガス透過抑制層に相当する。
【００７４】
なお、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏ，４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏの材料としては、第２実施例と同様に、例えば、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等の、燃料電池による発電環境下における耐性を有する材料を適用することができる。また、上記樹脂フィルムとしては、燃料電池スタックの内部抵抗の増大を抑制する観点から、導電性を有する材料を適用することが好ましい。また、上記樹脂フィルムの厚さは、５〜５０（μｍ）とすることが好ましい。これは、樹脂フィルムの厚さを５（μｍ）未満とすると、ガスの透過を抑制する効果が低くなり、また、樹脂フィルムの厚さを５０（μｍ）よりも厚くすると、樹脂フィルムによる段差が生じ、アノード側ガス拡散層４１１ａｄとアノード側金属多孔体４３ａとの接触抵抗や、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄとカソード側金属多孔体４３ｃとの接触抵抗の増大を招くおそれが生じるからである。
【００７５】
以上説明した第３実施例の燃料電池スタックによっても、第１実施例の燃料電池スタック１００と同様に、ＭＥＡにおける水素、および、空気の局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因するＭＥＡの局所的な劣化を抑制することができる。
【００７６】
Ｄ．第４実施例：
第４実施例の燃料電池スタックの構成は、第１実施例の燃料電池スタック１００の構成とほぼ等しい。ただし、第４実施例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ｃの構成が、第１実施例の燃料電池スタック１００における燃料電池モジュール４０の構成と異なっている。以下、第４実施例の燃料電池モジュール４０Ｃについて説明する。
【００７７】
図９は、第４実施例の燃料電池モジュール４０Ｃの断面構造を示す説明図である。図５と同様に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｃとを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、第４実施例の燃料電池モジュール４０Ｃにおけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０は、第１実施例の燃料電池モジュール４０におけるセパレータ４２、および、シールガスケット４１０と同じである。
【００７８】
図５と図９との比較から分かるように、第４実施例の燃料電池モジュール４０Ｃでは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＡにおけるＭＥＡ（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）は、第１実施例のＭＥＡ４１１と異なり、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄが、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏを備えていない。また、アノード側ガス拡散層４１１ａｄが、ガス不透過部４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを備えていない。この代わりに、カソード側金属多孔体４３Ｃｃは、カソード側金属多孔体４３Ｃｃの一部を挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位の、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄと当接する側の表面に、ガス不透過処理が施されたガス不透過部４３ｃｂを備えている。また、アノード側金属多孔体４３Ｃａは、アノード側金属多孔体４３Ｃａの一部を挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位の、アノード側ガス拡散層４１１ａｄと当接する側の表面に、ガス不透過処理が施されたガス不透過部４３ａｂを備えている。したがって、第１実施例の燃料電池モジュール４０と同様に、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。また、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。本実施例の燃料電池モジュール４０Ｃにおいて、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄは、本発明における第１のガス拡散層に相当する。また、アノード側金属多孔体４３Ｃａ、および、カソード側金属多孔体４３Ｃｃは、本発明における第２のガス拡散層に相当する。また、ガス不透過部４３ａｂ、および、ガス不透過部４３ｃｂは、本発明における反応ガス透過抑制層に相当する。
【００７９】
なお、上述したガス不透過処理としては、カソード側金属多孔体４３Ｃｃ、および、アノード側金属多孔体４３Ｃａの表面の細孔を閉塞可能な種々の技術を適用可能である。例えば、カソード側金属多孔体４３Ｃｃ、および、アノード側金属多孔体４３Ｃａの表面に、ゴムや、樹脂を含浸させたり、熱処理を施したりする処理が挙げられる。また、ガス不透過部４３ｃｂ，４３ａｂの厚さは、ＭＥＡ４１１の表面に沿った方向へのガスの流れが妨げられない範囲内で任意に設定可能である。
【００８０】
以上説明した第４実施例の燃料電池スタックによっても、第１実施例の燃料電池スタック１００と同様に、ＭＥＡにおける水素、および、空気の局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因するＭＥＡの局所的な劣化を抑制することができる。
【００８１】
Ｅ．第５実施例：
第５実施例の燃料電池スタックの構成は、第１実施例の燃料電池スタック１００の構成とほぼ等しい。ただし、第５実施例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ｄの構成が、第１実施例の燃料電池スタック１００における燃料電池モジュール４０の構成と異なっている。以下、第５実施例の燃料電池モジュール４０Ｄについて説明する。
【００８２】
図１０は、第５実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄの概略構造を示す説明図である。図１０（ａ）に、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄのカソード側から見た平面図を示した。また、図１０（ｂ）には、図１０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示した。
【００８３】
図１０（ａ）に示したように、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄは、図２に示した第１実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１と同様に、略矩形形状を有しており、矩形形状を有するＭＥＡ４１１の周囲に、シリコーンゴムからなるシールガスケット４１０Ｄを一体形成したものである。シールガスケット４１０Ｄは、本発明におけるシール部材に相当する。
【００８４】
ただし、図１０と図２との比較から分かるように、第５実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄでは、ＭＥＡ４１１の短手方向の長さが、第１実施例におけるＭＥＡ４１１の短手方向の長さよりも、ガス不透過部４１１ｃｂｉ（，４１１ａｂｏ）、および、ガス不透過部４１１ｃｂｏ（，４１１ａｂｉ）の短手方向の長さ分だけ短い。そして、第５実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄでは、第１実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１において、ガス不透過部４１１ｃｂｉ（，４１１ａｂｏ）、および、ガス不透過部４１１ｃｂｏ（，４１１ａｂｉ）が形成されていた領域に、シールガスケット４１０Ｄが形成されている。これ以外、すなわち、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＤのＭＥＡ４１１の構造や、シールガスケット４１０Ｄに形成された各種貫通孔の配置、および、形状や、シールラインＳＬの形状等は、第１実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１と同じである。
【００８５】
図１１は、第５実施例の燃料電池モジュール４０Ｄの断面構造を示す説明図である。図５と同様に、セパレータ４２と、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄとを積層させたときの、図４におけるＡ−Ａ断面図を示した。なお、第５実施例の燃料電池モジュール４０Ｄにおけるセパレータ４２は、第１実施例の燃料電池モジュール４０におけるセパレータ４２と同じである。
【００８６】
先に説明したように、第５実施例の燃料電池モジュール４０Ｄでは、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１ＤにおけるＭＥＡ４１１（電解質膜４１１ｍ、カソード４１１ｃ、アノード４１１ａ）は、第１実施例におけるＭＥＡ４１１と異なり、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ、および、ガス不透過部４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを備えていない。この代わりに、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄは、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んで空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、アノード側金属多孔体４３ａを挟んでアノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位、および、カソード側金属多孔体４３ｃを挟んでカソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位、アノード側金属多孔体４３ａを挟んで水素供給口４２２ｈｓと対向する部位に、それぞれ、シールガスケット４１０Ｄが形成されている。
【００８７】
したがって、空気供給口４２２ｏｓからカソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して垂直な方向に供給された空気が、カソード側金属多孔体４３ｃを介して、カソード側触媒層４１１ｃｃに勢いよく吹き付けられることはない。また、水素供給口４２２ｈｓからアノード側金属多孔体４３ａの表面に対して垂直な方向に供給された水素が、アノード側金属多孔体４３ａを介して、アノード側触媒層４１１ａｃに勢いよく吹き付けられることはない。本実施例の燃料電池モジュール４０Ａにおいて、シールガスケット４１０Ｄは、本発明における反応ガス透過抑制部に相当する。
【００８８】
なお、本実施例では、カソード側金属多孔体４３ｃは、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、カソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位まで延設されているものとしたが、これらの部位のうちの少なくとも一方を空隙としてもよい。こうすることによっても、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位には、シールガスケット４１０Ｄが存在するので、空気供給口４２２ｏｓから供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃの表面に対して垂直方向に直接的に勢いよく吹き付けられることはない。また、アノード側金属多孔体４３ａは、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位、および、アノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位まで延設されているものとしたが、これらの部位のうちの少なくとも一方を空隙とするようにしてもよい。こうすることによっても、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位には、シールガスケット４１０Ｄが存在するので、水素供給口４２２ｈｓから供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃの表面に対して垂直方向に直接的に勢いよく吹き付けられることはない。
【００８９】
ただし、カソード側金属多孔体４３ｃを、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、カソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位まで延設し、アノード側金属多孔体４３ａを、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位、および、アノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位まで延設することによって、複数の燃料電池モジュール４０Ｄを積層して締結したときの締結荷重を、カソード側金属多孔体４３ｃ、および、アノード側金属多孔体４３ａによって、より強固に支持することができる。また、カソード側金属多孔体４３ｃを、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位、および、カソードオフガス排出口４２２ｏｅと対向する部位まで延設し、アノード側金属多孔体４３ａを、水素供給口４２２ｈｓと対向する部位、および、アノードオフガス排出口４２２ｈｅと対向する部位まで延設することによって、カソード側金属多孔体４３ｃとカソード対向プレート４２ｃとの接触面積、および、アノード側金属多孔体４３ａとアノード対向プレート４２ａとの接触面積を広くすることができるので、燃料電池モジュール４０Ｄの内部における電気抵抗を低減することもできる。
【００９０】
以上説明した第５実施例の燃料電池スタックによれば、燃料電池モジュール４０Ｄにおいて、セパレータ４２に設けられた空気供給口４２２ｏｓと対向する部位にシールガスケット４１０Ｄが存在するので、空気供給口４２２ｏｓから供給された空気が、カソード側触媒層４１１ｃｃの表面に対して垂直方向に、カソード対向プレート４２ｃを介して、あるいは、直接的に、勢いよく吹き付けられることはない。また、セパレータ４２に設けられた水素供給口４２２ｈｓと対向する部位にシールガスケット４１０Ｄが存在するので、水素供給口４２２ｈｓから供給された水素が、アノード側触媒層４１１ａｃの表面に対して垂直方向に、アノード側金属多孔体４３ａを介して、あるいは、直接的に、勢いよく吹き付けられることはない。したがって、ＭＥＡ４１１における水素、および、空気の局所的なクロスリーク、および、局所的な発電集中に起因するＭＥＡの局所的な劣化を抑制することができる。
【００９１】
また、先に説明した第１ないし第４実施例の燃料電池スタックでは、図３ないし図９から分かるように、燃料電池モジュール４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃにおいて、空気供給口４２２ｏｓ、カソードオフガス排出口４２２ｏｅ、水素供給口４２２ｈｓ、アノードオフガス排出口４２２ｈｅの配置により、冷却水流路の配置が制限され、ＭＥＡ４１１の図示した上端部、および、下端部を十分に冷却することができなかった。このため、ＭＥＡ４１１の上端部、および、下端部における温度を、発電に適した温度に維持することができず、これらの部位における発電効率が、発電に適した温度に維持された他の部位における発電効率よりも悪かった。これに対し、本実施例の燃料電池スタックでは、図１１から分かるように、燃料電池モジュール４０Ｄにおいて、ＭＥＡ４１１を冷却水流路と対向する部位のみに配置するので、ＭＥＡ４１１全体を十分に冷却して、発電に適した温度に維持することができる。したがって、ＭＥＡ４１１全体における発電効率を向上させることができる。
【００９２】
また、本実施例の燃料電池スタックでは、燃料電池モジュール４０Ｄにおいて、上述したように、冷却が不十分で発電効率が悪くなる部位にＭＥＡ４１１を設けないようにし、ＭＥＡ４１１の面積を小さくしているので、ＭＥＡ４１１を構成する電解質膜、および、電極材料の無駄を低減することができる。また、ＭＥＡ４１１の面積を小さくするにともなって、シールガスケット４１０Ｄの面積を大きくしているので、シールガスケット４１０Ｄのシール性を向上させることができる。
【００９３】
Ｆ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
【００９４】
Ｆ１．変形例１：
上記第１実施例では、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１におけるシールガスケット４１０の射出成型時に、同時に、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ，４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを形成するものとしたが、本発明は、これに限られない。ＭＥＡ４１１に予めガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ，４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを形成した後に、シールガスケット４１０を形成するようにしてもよい。
【００９５】
また、ガス不透過部４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ，４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏを形成するためには、燃料電池による発電環境下における耐性を有する樹脂を適用すればよく、例えば、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン等の種々の樹脂を適用可能である。
【００９６】
Ｆ２．変形例２：
上記第１実施例では、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１のＭＥＡ４１１において、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄは、ガス不透過部４１１ｃｂｉと、ガス不透過部４１１ｃｂｏとを備え、アノード側ガス拡散層４１１ａｄは、ガス不透過部４１１ａｂｉと、ガス不透過部４１１ａｂｏとを備えるものとしたが、ガス不透過部４１１ｃｂｏ、および、４１１ａｂｏを省略してもよい。さらに、ガス不透過部４１１ｃｂｉ、および、ガス不透過部４１１ａｂｉのいずれかを省略してもよい。
【００９７】
また、上記第２実施例、および、第３実施例では、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ａ，４１Ｂにおいて、ＭＥＡは、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏ，４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏを備えるものとしたが、樹脂フィルム４１１ｃｆｏ、および、樹脂フィルム４１１ａｆｏを省略してもよい。さらに、樹脂フィルム４１１ｃｆｉ、および、樹脂フィルム４１１ａｆｉのいずれかを省略してもよい。
【００９８】
また、上記第４実施例では、シールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｃにおいて、アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃは、それぞれ、ガス不透過部４３ａｂ、および、ガス不透過部４３ｃｂを備えるものとしたが、ガス不透過部４３ａｂ、および、ガス不透過部４３ｃｂのいずれかを省略してもよい。
【００９９】
なお、上述した各ガス不透過部、および、樹脂フィルムは、ガス不透過であるものとしたが、本発明は、これに限られず、各反応ガスの透過を抑制可能であればよい。
【０１００】
Ｆ３．変形例３：
例えば、上記第１実施例では、セパレータ４２において、水素供給口４２２ｈｓ、アノードオフガス排出口４２２ｈｅ、空気供給口４２２ｏｓ、カソードオフガス排出口４２２ｏｅの形状は、ＭＥＡ４１１の長辺の長さとほぼ等しい幅を有するスリット形状を有するものとしたが、本発明は、これに限られない。本発明において、セパレータ４２は、アノード側金属多孔体４３ａ、および、カソード側金属多孔体４３ｃの表面に対して略垂直方向に、それぞれ、燃料ガス、および、酸化剤ガスを供給するための供給口を有していればよく、水素供給口４２２ｈｓ、アノードオフガス排出口４２２ｈｅ、空気供給口４２２ｏｓ、カソードオフガス排出口４２２ｏｅの形状は、任意に設定可能である。また、セパレータ４２の内部構造も、先に説明した構造に限られず、任意に設定可能である。
【０１０１】
Ｆ４．変形例４：
上記実施例では、ＭＥＡ４１１において、アノード４１１ａ、および、カソード４１１ｃは、それぞれ、アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄを備えるものとしたが、本発明は、これに限られない。アノード側ガス拡散層４１１ａｄ、および、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄの少なくとも一方を省略するようにしてもよい。アノード側ガス拡散層４１１ａｄを省略する場合には、燃料電池モジュールにおける、アノード側触媒層４１１ａｃとアノード側金属多孔体４３ａとの間に、反応ガス透過抑制層を形成するようにすればよい。また、カソード側ガス拡散層４１１ｃｄを省略する場合には、燃料電池モジュールにおいて、カソード側触媒層４１１ｃｃとカソード側金属多孔体４３ｃとの間に、反応ガス透過抑制層を形成するようにすればよい。
【０１０２】
Ｆ５．変形例５：
上記実施例では、燃料電池モジュールにおいて、水素供給口４２２ｈｓや、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位に、ＭＥＡ４１１が存在するものとしたが、本発明は、これに限られない。上記水素供給口４２２ｈｓや、空気供給口４２２ｏｓと対向する部位に、例えば、シールガスケット４１０等、ＭＥＡ４１１の一方の面側から他方の面側への反応ガスの透過を抑制する部材（好ましくは、ガス不透過の部材）を備えるようにしてもよい。このような部材は、本発明における反応ガス透過抑制部に相当する。
【０１０３】
なお、上記反応ガス透過抑制部は、ＭＥＡ４１１における一方の触媒電極側に供給された反応ガスが他方の触媒電極側へ透過することを抑制するものであればよい。見方を変えれば、ＭＥＡ４１１が平面状に延在するように配置されている場合、反応ガス透過抑制部は、反応ガスが当該平面を透過することを抑制するものであればよい。そのために、反応ガス透過抑制部は、例えば、供給された反応ガスの速度成分のうち、上記平面（上記供給口に対向する部位にＭＥＡ４１１が存在する場合には、ＭＥＡ４１１自体でもある）に向かう成分を低減させるものであればよい。例えば、反応ガスを透過しない部材（例えば、シールガスケット４１０）を配置する、または、平面に垂直な方向に向かう反応ガスの流路面積を低減させることで、速度成分を低減させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図である。
【図２】シールガスケット一体型ＭＥＡ４１の概略構造を示す説明図である。
【図３】セパレータ４２の構成部品の平面図である。
【図４】セパレータ４２の平面図である。
【図５】燃料電池モジュール４０の断面構造を示す説明図である。
【図６】比較例の燃料電池モジュール４０Ｒの断面構造を示す説明図である。
【図７】第２実施例の燃料電池モジュール４０Ａの断面構造を示す説明図である。
【図８】第３実施例の燃料電池モジュール４０Ｂの断面構造を示す説明図である。
【図９】第４実施例の燃料電池モジュール４０Ｃの断面構造を示す説明図である。
【図１０】第５実施例におけるシールガスケット一体型ＭＥＡ４１Ｄの概略構造を示す説明図である。
【図１１】第５実施例の燃料電池モジュール４０Ｄの断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００…燃料電池スタック
１０ａ，１０ｂ…エンドプレート
１２ｉ…空気供給口
１２ｏ…カソードオフガス排出口
１４ｉ…水素供給口
１４ｏ…アノードオフガス排出口
１６ｉ…冷却水供給口
１６ｏ…冷却水排出口
２０ａ，２０ｂ…絶縁板
３０ａ，３０ｂ…集電板
３２ａ，３２ｂ…出力端子
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｒ…燃料電池モジュール
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｒ…シールガスケット一体型ＭＥＡ
４１０，４１０Ｄ…シールガスケット
４１１…ＭＥＡ
４１１ｍ…電解質膜
４１１ａ…アノード
４１１ａｃ…アノード側触媒層
４１１ａｄ…アノード側ガス拡散層
４１１ｃ…カソード
４１１ｃｃ…カソード側触媒層
４１１ｃｄ…カソード側ガス拡散層
４１２ｉ…空気供給用貫通孔
４１２ｏ…カソードオフガス排出用貫通孔
４１４ｉ…水素供給用貫通孔
４１４ｏ…アノードオフガス排出用貫通孔
４１６ｉ…冷却水供給用貫通孔
４１６ｏ…冷却水排出用貫通孔
４１１ａｂｉ，４１１ａｂｏ，４１１ｃｂｉ，４１１ｃｂｏ…ガス不透過部
４１１ａｆｉ，４１１ａｆｏ，４１１ｃｆｉ，４１１ｃｆｏ…樹脂フィルム
４２…セパレータ
４２ｃ…カソード対向プレート
４２２ｃｉ…空気供給用貫通孔
４２２ｃｏ…カソードオフガス排出用貫通孔
４２４ｃｉ…水素供給用貫通孔
４２４ｃｏ…アノードオフガス排出用貫通孔
４２６ｃｉ…冷却水供給用貫通孔
４２６ｃｏ…冷却水排出用貫通孔
４２２ｏｓ…空気供給口
４２２ｏｅ…カソードオフガス排出口
４２ｍ…中間プレート
４２２ｍｉ…空気供給用貫通孔
４２２ｍｉｐ…空気供給用流路形成部
４２２ｍｏ…カソードオフガス排出用貫通孔
４２２ｍｏｐ…カソードオフガス排出用流路形成部
４２４ｍｉ…水素供給用貫通孔
４２４ｍｉｐ…水素供給用流路形成部
４２４ｍｏ…アノードオフガス排出用貫通孔
４２４ｍｏｐ…アノードオフガス排出用流路形成部
４２６ｍ…冷却水流路形成用貫通孔
４２ａ…アノード対向プレート
４２２ａｉ…空気供給用貫通孔
４２２ａｏ…カソードオフガス排出用貫通孔
４２４ａｉ…水素供給用貫通孔
４２４ａｏ…アノードオフガス排出用貫通孔
４２６ａｉ…冷却水供給用貫通孔
４２６ａｏ…冷却水排出用貫通孔
４２２ｈｓ…水素供給口
４２２ｈｅ…アノードオフガス排出口
４３ａ…アノード側金属多孔体
４３ａｂ…ガス不透過部
４３ｃ…カソード側金属多孔体
４３ｃｂ…ガス不透過部
ＳＬ…シールライン
【図１】
2009094046.tif 000003
【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】
2009094046.tif 000009
【図８】
2009094046.tif 000010
【図９】
2009094046.tif 000011
【図１０】
2009094046.tif 000012
【図１１】
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