(57)【要約】 【課題】燃料電池スタックに使用されるシール部材において、封止性能と絶縁性能の少なくとも一方を高める技術を提供する。【解決手段】本発明は、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックに使用されるシール部材を提供する。燃料電池スタックは、発電体と、発電体に重ねられたセパレータと、を備える。シール部材は、発電体とセパレータとの間において反応ガスを封止するように延在するシールラインを形成する第１の部材と、シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、発電体とセパレータの双方に挟時されることによって発電体とセパレータの間の隙間量を維持する第２の部材と、を有する。【選択図】図９
2009193937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電体に供給される反応ガスを用いて発電する燃料電池スタックに使用されるシール部材であって、
前記発電体とこれに重ねられたセパレータとの間において前記反応ガスを封止するように延在するシールラインを形成する第１の部材と、
前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、前記発電体と前記セパレータの双方に挟時されることによって前記発電体と前記セパレータの間の隙間量を維持する第２の部材と
を備えたシール部材。
【請求項２】
請求項１記載のシール部材であって、
前記セパレータと前記発電体とには、両者が積層されたときに積層方向に亘って連通する少なくともひとつの貫通穴が形成されており、
前記シールラインは、前記貫通穴の周囲を包囲する特定のシールラインを含み、
前記第２の部材は、前記特定のシールラインから延びる部材を含むシール部材。
【請求項３】
請求項２記載のシール部材であって、
前記第２の部材は、前記特定のシールラインのうち前記燃料電池スタックの端部側のシールラインから延びる部材を含むシール部材。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のシール部材であって、
前記第１の部材および前記第２の部材は、連続するシールラインを形成するシール部材。
【請求項５】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックであって、
複数の発電体と、
前記複数の発電体の各々と交互に積層された複数のセパレータと、
前記発電体と前記セパレータとの間において前記反応ガスを封止する請求項１ないし４のいずれかに記載のシール部材と
を備える燃料電池スタック。
【請求項６】
セパレートと積層され、反応ガスの供給を受けて発電する発電体であって、
電解質部と、
前記電解質部を支持するとともに、前記積層がなされたときに積層方向に亘って連通する少なくともひとつの貫通穴が形成された枠部と、
前記積層がなされたときに、前記セパレータと前記枠部との間において前記貫通穴の周囲を包囲するように延在するシールラインを形成するとともに、前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材を有するシール部材と
を備える発電体。
【請求項７】
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックであって、
発電体と、
前記発電体に積層されたセパレータと、
前記発電体と前記セパレータとの間において前記反応ガスを封止するように延在するシールラインを形成する第１の部材と、
前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、前記発電体と前記セパレータの双方に挟時されることによって前記発電体と前記セパレータの間の隙間量を維持する第２の部材と
を備えた燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用スタックのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電解質と電解質に反応ガスを供給する反応ガス供給路を有する発電体と、発電体に反応ガスを供給するとともに集電機能を有するセパレータとを重ねて構成された燃料電池用スタックが提案されている。かかる積み重ねの構成においては、反応ガスを発電体に供給する際の漏洩を抑制するために、発電体とセパレータとの間にガスケットを挟持するシール構造が設けられることが通例である。このようなガスケットは、各反応ガスや冷媒の他の系統や外部への漏洩を抑制する目的で形成されたシールラインを形成する。
【０００３】
このようなシールラインは、発電体とセパレータといった各プレートの間を絶縁して短絡を抑制する役割も果たしている。ところが、このような役割に関しては、たとえば特許文献１は、樹脂フィルム上にガスケットを形成することによって、燃料電池用構成要素の部品点数を削減してその組付工数を削減する技術を提供し、その副次的効果として絶縁性能が高まることが示唆されているにすぎない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−６８３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来は、シール部材を工夫することによって絶縁性能を高めることについては十分な検討がなされていなかった。さらに、絶縁性能に限らず、シール部材の反力が燃料電池スタックの密封構造に与える微視的な影響については十分な検討が行われていなかった。
【０００６】
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、反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックに使用されるシール部材において、封止性能と絶縁性能の少なくとも一方を高める技術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】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載する適用例として実施することができる。
【０００８】
［適用例１］
発電体に供給される反応ガスを用いて発電する燃料電池スタックに使用されるシール部材であって、
前記発電体とこれに重ねられたセパレータとの間において前記反応ガスを封止するように延在するシールラインを形成する第１の部材と、
前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、前記発電体と前記セパレータの双方に挟時されることによって前記発電体と前記セパレータの間の隙間量を維持する第２の部材と
を備えたシール部材。
【０００９】
このシール部材は、シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、発電体とセパレータの間の隙間量を維持する部材を有するので、発電体やセパレータなど（本明細書では、プレートとも呼ばれる）の部分的な変形を抑制することができる。このような部分的な変形は、種々の理由により生じるが、たとえば積層体の積層時における相互の位置関係の誤差（積層ズレ）が発生し、これによりプレートの両側でシールラインが面内でズレてモーメントアームが生じることによって生じるものである。積層ズレは、さらに、衝撃荷重を受けることによっても発生する場合がある。
【００１０】
本願発明者は、このような部分的な変形に着目し、故障モード影響解析（Ｆａｉｌｕｒｅ  Ｍｏｄｅ  ａｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ、ＦＭＥＡ）を実施して以下の結果を導き出した。すなわち、第１に、プレートにモーメント荷重が加わることによって変形し、この変形によってプレート間接触が発生して短絡が発生する可能性がある。第２に、プレートにモーメント荷重が加わることによって変形し、この変形がシールラインの面圧分布を変動させて封止性能に影響を与える可能性がある。本願発明者は、さらに、燃料電池スタックの高密度化に伴なうプレートの薄膜化やプレート間クリアランスの狭小化が、このような状況に拍車をかけることを新たに見出した。
【００１１】
出願時のシール技術の当業者の技術常識では、シール部材が変形する低剛性部材で他の構成要素が無変形である高剛性部材ことが前提とされていた。しかし、本願発明者は、燃料電池スタックの高密度化という開発の方向を見据え、敢えてプレート側の変形に着目して上述の新規な課題を見出すとともに、この新規な課題の少なくとも一部を解決すべく新たな技術的思想を創作したのである。
【００１２】
なお、「シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材」は、必ずしも連続するシールラインを形成する必要はなく（すなわちシールする必要は無く）、さらに、第１の部材と第２の部材は、一体であっても良いが、別体であっても差し支えない。また、「発電体とセパレータの双方に挟時されることによって発電体とセパレータの間の隙間量を維持する」とは、必ずしも発電体とセパレータの双方に常時接触している必要はなく、シール部材から与えられる荷重によってプレートが変形し、発電体とセパレータによって挟時されるような構成をも含む広い意味を有する。
【００１３】
［適用例２］
適用例１のシール部材であって、
前記セパレータと前記発電体とには、前記積層がなされたときに積層方向に亘って連通する少なくともひとつの貫通穴が形成されており、
前記シールラインは、前記貫通穴の周囲を包囲する特定のシールラインを含み、
前記第２の部材は、前記特定のシールラインから延びる部材を含むシール部材。
【００１４】
プレートへの貫通穴の形成は、貫通穴近傍においてプレートの剛性を低下させるので、本願発明は、このような部位に第２の部材を配置することによって顕著な効果を奏することができる。さらに、２つのセパレータが貫通穴を介して接触する可能性がある構成では、短絡発生の可能性を抑制することができるという効果をも奏する。
【００１５】
［適用例３］
適用例２のシール部材であって、
前記第２の部材は、前記特定のシールラインのうち前記燃料電池スタックの端部側のシールラインから延びる部材を含むシール部材。
貫通穴近傍においては、特に燃料電池スタックの端部側の剛性低下が著しいので、このような部位に第２の部材を配置することによって顕著な効果を奏することができる。
【００１６】
［適用例４］
適用例１ないし３のいずれかのシール部材であって、
前記第１の部材および前記第２の部材は、連続するシールラインを形成するシール部材。
こうすれば、第２の部材の実装を第１の部材を製造するプロセスの一部として簡易に実現することができる。
【００１７】
［適用例５］
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックであって、
複数の発電体と、
前記複数の発電体の各々と交互に積層された複数のセパレータと、
前記発電体と前記セパレータとの間において前記反応ガスを封止する適用例１ないし４のいずれかに記載のシール部材と、
を備える燃料電池スタック。
【００１８】
［適用例６］
セパレートと積層され、反応ガスの供給を受けて発電する発電体であって、
電解質部と、
前記電解質部を支持するとともに、前記積層がなされたときに積層方向に亘って連通する少なくともひとつの貫通穴が形成された枠部と、
前記積層がなされたときに、前記セパレータと前記枠部との間において前記貫通穴の周囲を包囲するように延在するシールラインを形成するとともに、前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材を有するシール部材と、
を備える発電体。
【００１９】
［適用例７］
反応ガスの供給を受けて発電する燃料電池スタックであって、
発電体と、
前記発電体に積層されたセパレータと、
前記発電体と前記セパレータとの間において前記反応ガスを封止するように延在するシールラインを形成する第１の部材と、
前記シールラインの延在方向と交差する方向に延びる部材であって、前記発電体と前記セパレータの双方に挟時されることによって前記発電体と前記セパレータの間の隙間量を維持する第２の部材と
を備えた燃料電池スタック。
【００２０】
なお、本発明は、シール製造方法、シール装着方法、燃料電池、燃料電池スタック製造方法、燃料電池システム、燃料電池搭載車両、膜電極接合体その他の種々の態様で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．比較例としての燃料電池スタックの構成：
Ｂ．実施例としての燃料電池スタックの構成：
Ｃ．変形例：
【００２２】
Ａ．比較例としての燃料電池スタックの構成：
図１は、比較例の燃料電池スタック１００の概略構成を示す説明図である。比較例と後述する実施例では、固形高分子形の燃料電池を例にとって説明する。燃料電池スタック１００は、本比較例では、発電体２０とセパレータ４０とが交互に積層され、その積層体の両端から図示しないターミナル、インシュレータ、エンドプレートで挟持されて形成されている。
【００２３】
発電体２０は、反応ガスの供給を受けて電気化学反応によって発電する膜電極接合体２１を有する電解質部２５と、膜電極接合体２１に水素ガスを供給する水素極側多孔体流路１４ｈと、膜電極接合体２１に酸化剤ガスとしての空気を空気極側多孔体流路１４ａと、を有している。電解質部２５は、シール部材２７と、膜電極接合体２１に剛性を持たせるとともにシール部材２７とを一体化する枠部２６と、を有している。枠部２６には、セパレータ４０と連通することによって各マニホルド（後述）を形成する貫通穴２８ａ２を含む６つの貫通穴（後述）が形成されている。
【００２４】
シール部材２７は、水素極側多孔体流路１４ｈと、空気極側多孔体流路１４ａと、貫通穴２８ｗ１を含む６つの貫通穴（後述）の周囲にシールラインを形成し、各流路を発電体２０の両面で封止している。シールラインの形成は、交互に積層された発電体２０とセパレータ４０とを積層方向に圧縮して、シール部材２７とセパレータ４０との間に予め設定された面圧を発生させることによって行われる。この面圧は、シール部材２７とセパレータ４０との双方に荷重を加えることになるが、発電体２０の中心面（ｙ軸方向の中心位置におけるｘｚ面）に対して面対称となるようにシール部材２７が配置され、これによりシールラインが形成されているので、シール部材２７とセパレータ４０とには、積層位置（ｘｚ平面における相対位置）とシール部材２７の形状に誤差がなければ圧縮荷重のみがかかるように設計されていることになる。
【００２５】
水素極側多孔体流路１４ｈおよび空気極側多孔体流路１４ａは、膜電極接合体２１での電気化学反応に供される反応ガス（水素を含有する燃料ガスあるいは酸素を含有する酸化剤ガス）の流路になるとともに集電機能を有する。多孔体流路１４ｈ、１４ａは、一般的に、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンペーパー、カーボンクロス、カーボンナノチューブなどによって形成することができる。さらに、図示しないエキスパンドメタルやプレス材も使用可能である。
【００２６】
セパレータ４０は、反応ガスの流路となる多孔体流路１４ｈ、１４ａの壁面を形成するように構成されている。セパレータ４０は、反応ガスが透過しない導電性部材、たとえば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや焼成カーボン、あるいはステンレス鋼といった種々の材料が使用可能である。本実施例では、セパレータ４０は、空気極側多孔体流路１４ａと接触するカソード側プレート４１と、水素極側多孔体流路１４ｈと接触するアノード側プレート４３と、これらの間に配される中間プレート４２とが一体となった３層セパレータとして構成されている。ただし、本願発明は、このような３層セパレータに限られず、他の種類のセパレータを使用する構成にも適用可能である。
【００２７】
燃料電池スタック１００の内部流路は、燃料ガスが流れる燃料ガス流路と、空気が流れる空気流路と、冷却水が流れる冷却水流路とを備えている。これらの流路は、燃料電池スタック１００の断面Ａ−Ａおよび断面Ｂ−Ｂを示して説明される。
【００２８】
図２は、比較例の燃料電池スタック１００の断面Ａ−Ａを示す説明図（概念図）である。図２は、燃料ガスとしての水素ガスを多孔体流路１４ｈに供給するための流路を示している。図３は、比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂを示す説明図（概念図）である。図３は、水素ガスを多孔体流路１４ｈから排出するための流路と、酸化剤ガスとしての空気流路の全体と、冷却水流路と、を示している。図２および図３は、反応ガスや冷却水が流れる様子を説明するための概念図なので、各構成要素のサイズや比率は実装状態のものと相違する。
【００２９】
冷却水流路は、冷却水供給マニホルド１１ｗｍ（図１）と、冷却水供給路１２ｗ（図１、図３）と、冷却水排出マニホルド１３ｗｍ（図１）と、を備え、この順序で冷却水が流れるように構成されている。
【００３０】
燃料ガス流路は、燃料ガス供給マニホルド１１ｈｍ（図１、図２）と、燃料ガス供給路１２ｈ（図１、図２、図３）と、燃料ガス供給孔１３ｈ（図１、図２、図３）と、水素極側多孔体流路１４ｈ（図１、図２、図３）と、燃料ガス排出孔１５ｈ（図１、図３）と、燃料ガス排出路１６ｈ（図１、図３）と、燃料ガス排出マニホルド１７ｈｍ（図１）と、を備え、この順序で燃料ガスが流れるように構成されている。なお、燃料ガス排出路１６ｈは、燃料ガス排出マニホルド１７ｈｍと一部において連通するように燃料ガス供給路１２ｈと対称の形状を有している。
【００３１】
空気流路は、空気供給マニホルド１１ａｍ（図１、図３）と、空気供給路１２ａ（図１、図３）と、空気供給孔１３ａ（図１、図３）と、空気極側多孔体流路１４ａ（図１、図３）と、空気排出孔１５ａ（図１、図３）と、空気排出路１６ａ（図１）と、空気排出マニホルド１７ａｍ（図１）と、を備え、この順序で空気が流れるように構成されている。
【００３２】
図４は、比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂの実装状態の一部（図３の上部の空気マニホルド）を示す説明図である。前述のように、図２および図３は、各構成要素のサイズや比率は実装状態のものと相違する。具体的には、発電体２０とセパレータ４０の厚さは、一般的に極めて薄く、１ｍｍ以下のものが多い一方、積層方向（ｙ軸方向）に垂直な面（ｘｚ面）のサイズは数十センチメートルにもなる。図４は、図示可能な範囲で、実装状態に近づけたものである。ただし、現実には、発電体２０とセパレータ４０の厚さや発電体２０とセパレータ４０の間のクリアランスは、図示できないほど小さい。
【００３３】
図５は、比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂの実装状態において発電体２０に積層ズレが発生した様子を示す説明図である。この例では、上下方向（Ｚ軸方向）に発電体２０の積層ズレが発生している。この積層ズレによって、シール部材２７によって形成されるシールラインも上下方向（Ｚ軸方向）にシフトすることになる。
【００３４】
図６は、発電体２０の積層ズレが発生した様子を示す拡大図である。この図からわかるように、発電体２０の積層ズレによって、セパレータ４０の両側でシール部材２７の位置にズレが生じている。この状態で、発電体２０とセパレータ４０とが積層されると、積層方向に矢印の圧縮荷重を受けてセパレータ４０とシール部材２７の接触面としてのシールラインが形成されることになる。
【００３５】
図７は、積層ズレを生じさせた発電体２０の両側に配置された２つのセパレータ４０にモーメント荷重が加えられている様子を示す説明図である。この図からわかるように、セパレータ４０の両端にシール部材２７によって加えられる荷重Ｆには、積層ズレによってモーメントアームＬが発生しているので、モーメントＭ（＝Ｆ×Ｌ）が発生することがわかる。
【００３６】
２つのセパレータ４０は、１つの発電体２０の積層ズレによって発生したモーメントＭによって相互に近づくように傾いていることが分かる。このように、単に１つの発電体２０の積層ズレが同時に両端の２つのセパレータ４０を相互に近づけるように傾けられる可能性は、本願発明者によって初めて見出されたものである。このような傾斜によって、たとえば双方のセパレータ４０が接触すると、これらのセパレータ４０に挟まれた発電体２０の正極と負極が短絡を起こすため、発電体２０の過度の内部発熱や急激な劣化の要因となるおそれがある。本願発明者は、さらに、このような傾きが顕著に発生しやすい部位の特定にも成功した。
【００３７】
図８は、発電体２０の積層ズレに起因するセパレータ４０の傾斜が発生しやすい部位を示す説明図である。このような傾斜が発生しやすい部位は、発電体２０が有する枠部２６において６つの貫通穴２８ｗ１、２８ｗ２、２８ａ１、２８ａ２、２８ｈ１、２８ｈ２が形成されている場所の近傍である。貫通穴２８ｗ１は、冷却水を各発電体２０に供給するための貫通穴であり、また、貫通穴２８ｗ２、２８ａ１、２８ａ２、２８ｈ１、２８ｈ２は、各発電体２０から、それぞれ冷却水の排出、空気の供給、空気の排出、水素ガスの供給、水素ガスの排出を行うための貫通穴である。
【００３８】
これらの貫通穴２８ｗ１、２８ｗ２、２８ａ１、２８ａ２、２８ｈ１、２８ｈ２は、その周囲の剛性を低下させ、特に、発電体２０の端部側の貫通穴の中央近傍の部位２９ｗ１、２９ｗ２、２９ａ１、２９ａ２、２９ｈ１、２９ｈ２における剛性低下が顕著であることが本願発明者によって見出された。
【００３９】
Ｂ．実施例としての燃料電池スタックの構成：
図９は、本発明の実施例の発電体２０ｉを示す説明図である。実施例の発電体２０ｉは、複数のスペーサ２７ｓを有するシール部材２７ｉを備える点で比較例の発電体２０と相違する。スペーサ２７ｓは、シール部材２７ｉがセパレータ４０との間に形成するシールラインが延在する方向と交差する方向（図９の例では、シールラインに垂直な方向）に形成されているので、このシールラインを支点とする傾斜を抑制することができる。この支点は、たとえば図７の例においてはシール部材２７に相当し、本実施例では、シール部材２７ｉ（図９）に相当する。この傾斜は、シールラインの延在方向とスペーサ２７ｓが伸びる方向との間の角度が垂直に近づくほど効果的に抑制される。
【００４０】
複数のスペーサ２７ｓは、本実施例では、剛性の低下が顕著な部位２９ｗ１、２９ｗ２、２９ａ１、２９ａ２、２９ｈ１、２９ｈ２に配置されている。ただし、たとえば部位２９ａ３のような場所に配置するようにしても良い。貫通穴２８ｗ１、２８ｗ２、２８ａ１、２８ａ２、２８ｈ１、２８ｈ２の周囲は、他の部位よりも剛性が低く、本実施例では、特に、図５乃至図７からも分かるように、発電体２０の貫通穴２８ａ２等がセパレータ４０の貫通穴１７ａよりも小さいので、セパレータ４０の貫通穴の端部が発電体２０の貫通穴上にオーバーハングし、２つのセパレータ４０の接触の可能性があるからである。ただし、このようなオーバーハングは、発電体２０の積層ズレによっても生じる可能性があることを本願発明者は見出した。
【００４１】
複数のスペーサ２７ｓは、シール部材２７ｉが形成するシールラインの両側のうち少なくとも一方に形成されていれば良く（たとえば部位２９ｈ１）、シールラインの両側の双方に形成されるようにしても良い（たとえば部位２９ｗ１、２９ａ１）。さらに、シールラインの両側の双方に形成される場合には、シールラインに対して対称に形成されていても良く（たとえば部位２９ｗ１）、非対称に形成されていても良い（たとえば部位２９ａ１）。
【００４２】
図１０は、積層ズレを生じさせた実施例の発電体２０ｉの両側に配置された２つのセパレータ４０に積層荷重が加えられている様子を示す説明図である。この図からわかるように、本実施例では、シール部材２７ｉと一体に形成されたスペーサ２７ｓが発電体２０ｉとセパレータ４０との間の隙間量を維持しているので、上述のモーメントアームが消失し、セパレータ４０が殆ど傾斜していないことが分かる。
【００４３】
なお、スペーサは、たとえば第１変形例のスペーサ２７ｓ１（図１１）のように、シール部材２７ｉから分離して形成されていても良い。また、たとえば第２変形例のスペーサ２７ｓ２、２７ｓ３（図１２）に示されるように、発電体２０ｉとセパレータ４０との間の隙間量よりも高さが低く、傾きが生じない限り同時に双方には接触しないように形成されていても良い。第２変形例のスペーサ２７ｓ２、２７ｓ３は、シール部材２７ｉから分離して形成されていても良いし、あるいは一体として形成されていても良い。
【００４４】
第１変形例のスペーサ２７ｓ１は、シール部材２７ｉから離すことによって、シール部材２７ｉの面圧へのスペーサ２７ｓ１による影響を小さくすることができるという利点を有している。第２変形例のスペーサ２７ｓ２、２７ｓ３は、積層ズレが無い状態ではセパレータ４０からの荷重を受けない（あるいは軽減される）ので、シール部材２７ｉの面圧へのスペーサ２７ｓ２、２７ｓ３による影響を小さくすることができるという利点を有している。
【００４５】
このように、本実施例は、シールラインの両側のうち少なくとも一方に形成されたスペーサ２７ｓ、２７ｓ１、２７ｓ２、２７ｓ３によって、セパレータ４０の傾斜に起因する短絡を抑制して、燃料電池スタック１００の性能の維持と信頼性の向上に寄与することができる。
【００４６】
Ｃ．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。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。さらに、たとえば以下のような変形例も実施可能である。
【００４７】
Ｃ−１．上述の実施例では、発電体にシール部材が装備されているが、たとえばシール部材が発電体とは別体となっていてセパレータとの間で狭持されるような構成、あるいはセパレータ側にシール部材が装備されている構成にも広く適用可能である。
【００４８】
Ｃ−２．上述の実施例では、発電体の貫通穴上にセパレータの貫通穴の端部がオーバーハングしている状態（飛び出している状態）において短絡を抑制するように構成されているが、このような構成に限られず、本願発明は、燃料電池スタックに広く適用可能である。発電体やセパレータとシール部材との間に形成されたシールラインによってプレートにモーメント荷重が加わることによってプレートが変形し、この変形がシールラインの面圧分布を変動させて封止性能に影響を与える可能性があるからである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】比較例の燃料電池スタック１００の概略構成を示す説明図。
【図２】比較例の燃料電池スタック１００の断面Ａ−Ａを概念的に示す説明図。
【図３】比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂを概念的に示す説明図。
【図４】比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂの実装状態の一部を示す説明図。
【図５】比較例の燃料電池スタック１００の断面Ｂ−Ｂの実装状態において発電体２０に積層ズレが発生した様子を示す説明図。
【図６】発電体２０の積層ズレが発生した様子を示す拡大図。
【図７】積層ズレを生じさせた発電体２０の両側に配置された２つのセパレータ４０にモーメント荷重が加えられている様子を示す説明図。
【図８】発電体２０の積層ズレに起因するセパレータ４０の傾斜が発生しやすい部位を示す説明図。
【図９】実施例の発電体２０ｉを示す説明図。
【図１０】積層ズレを生じさせた実施例の発電体２０ｉの両側に配置された２つのセパレータ４０に積層荷重が加えられている様子を示す説明図。
【図１１】第１変形例のスペーサを示す説明図。
【図１２】第２変形例のスペーサを示す説明図。
【符号の説明】
【００５０】
１１ａｍ…空気供給マニホルド
１１ｈｍ…燃料ガス供給マニホルド
１１ｗｍ…冷却水供給マニホルド
１２ａ…空気供給路
１２ｈ…燃料ガス供給路
１２ｗ…冷却水供給路
１３ａ…空気供給孔
１３ｈ…燃料ガス供給孔
１３ｗｍ…冷却水排出マニホルド
１４ｈｏｕｔ…反応ガス排出領域
１４ａ…空気極側多孔体流路
１４ｈ…水素極側多孔体流路
１４ｈ…多孔体流路
１４ｈ…流路
１４ｈｉ…反応ガス供給領域
１４ｈ並…水素極側多孔体流路
１５ａ…空気排出孔
１５ｈ…燃料ガス排出孔
１６ａ…空気排出路
１６ｈ…燃料ガス排出路
１７ａｍ…空気排出マニホルド
１７ｈｍ…燃料ガス排出マニホルド
２０、２０ｉ…発電体
２１…膜電極接合体
２１ｉｚａ…面圧低下領域
２１ｉｚ…面圧低下領域
２５…電解質部
２６…枠部
２７、２７ｉ…シール部材
２７ｓ…スペーサ
４０…セパレータ
４１…カソード側プレート
４２…中間プレート
４３…アノード側プレート
１００…燃料電池スタック
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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