(57)【要約】【課題】膜電極接合体において発電時に発生する熱を外部に放出することが可能な技術を提供する。【解決手段】膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜上に形成された触媒層と、触媒層上に形成されたガス拡散層と、ガス拡散層から熱を奪って膜電極接合体の外部に放出するための放熱部と、を備える。【選択図】図１
2009104854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜電極接合体であって、
電解質膜と、
前記電解質膜上に形成された触媒層と、
前記触媒層上に形成されたガス拡散層と、
前記ガス拡散層から熱を奪って前記膜電極接合体の外部に放出するための放熱部と、
を備える、膜電極接合体。
【請求項２】
請求項１に記載の膜電極接合体であって、さらに、
前記電解質膜と前記触媒層と前記ガス拡散層とが積層されている積層体の縁部において形成されたシール部を備え、
前記放熱部は、前記ガス拡散層に挿入された挿入部と、前記挿入部に当接すると共に前記シール部を貫通して配置され前記挿入部の熱を前記膜電極接合体の外部に伝えるための熱伝導部と、を有する、膜電極接合体。
【請求項３】
請求項２に記載の膜電極接合体において、
前記熱伝導部は、前記ガス拡散層の表面に沿って配置された板状部材で構成され、
前記挿入部は、前記板状部材の表面から前記ガス拡散層の内部に向かって突出した複数の突出部が櫛歯状に並んで構成されている、膜電極接合体。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の膜電極接合体において、
前記放熱部の少なくとも一部は、金属多孔質体で構成されている、膜電極接合体。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の膜電極接合体において、
前記放熱部の配置箇所は、前記膜電極接合体の内部のうち、少なくとも前記膜電極接合体のカソード側において用いられる酸化剤ガスがカソード側のガス拡散層に流入する酸化剤ガス流入部の周辺部を含む、膜電極接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜電極接合体において発電する際に発生する熱を放出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電解質膜を有する膜電極複合体（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、セパレータとを積層して積層方向に締結する、いわゆるスタック構造の燃料電池が開発されている（下記特許文献１〜４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３５４１４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８４１３号公報
【特許文献３】特開２００５−３４０１７９号公報
【特許文献４】特開２００６−１１４２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＭＥＡでは、外部より供給される燃料ガス（水素ガス等）と酸化剤ガス（空気等）とによる燃焼反応が起こって電気エネルギーと共に熱が発生する。この発熱は、特にカソード側において顕著であり、この発熱によって電解質膜の乾燥が促進される。一般に、電解質膜は、湿潤環境下において高いイオン交換能力を発揮するので、電解質膜が乾燥すると電解質膜のイオン交換能力が低下して燃料電池の出力電圧の低下を招くという問題があった。ここで、ＭＥＡとして、気密性を確保するために、シリコンゴム等からなるシール部材を端部に設けるものがある。このようなＭＥＡでは、上述した発電時に発生した熱がシール部材にこもってしまい、シール部が変形してクリープ（永久ひずみ）が発生するおそれがある。この場合、気密性が確保できなくなり発電に伴う生成水や反応ガスの漏洩が発生し得る。
【０００５】
本発明は、膜電極接合体において発電時に発生する熱を外部に放出することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜上に形成された触媒層と、前記触媒層上に形成されたガス拡散層と、前記ガス拡散層から熱を奪って前記膜電極接合体の外部に放出するための放熱部と、を備えることを要旨とする。
【０００７】
本発明の膜電極接合体は、ガス拡散層から熱を奪って膜電極接合体の外部に放出するための放熱部を備えているので、この放熱部を利用して発電時に発生する熱を外部に放出することができる。
【０００８】
上記膜電極接合体は、さらに、前記電解質膜と前記触媒層と前記ガス拡散層とが積層されている積層体の縁部において形成されたシール部を備え、前記放熱部は、前記ガス拡散層に挿入された挿入部と、前記挿入部に当接すると共に前記シール部を貫通して配置され前記挿入部の熱を前記膜電極接合体の外部に伝えるための熱伝導部と、を有するようにしてもよい。
【０００９】
このようにすることで、挿入部はガス拡散層に挿入されているので、ガス拡散層の熱を効率的に外部に排出することができる。また、熱伝導部はシール部を貫通しているので、シール部内にこもった熱を熱伝導部を利用して外部に放出することができる。したがって、熱によるシール部の損傷（クリープの発生等）を抑制することができる。
【００１０】
上記膜電極接合体において、前記熱伝導部は、前記ガス拡散層の表面に沿って配置された板状部材で構成され、前記挿入部は、前記板状部材の表面から前記ガス拡散層の内部に向かって突出した複数の突出部が櫛歯状に並んで構成されているようにしてもよい。
【００１１】
このようにすることで、ガス拡散層の熱を、ガス拡散層の表面から板状部材を介して外部に放出することができる。また、挿入部は、複数の突出部が櫛歯状に並んで構成されているので、ガス拡散層の熱を効率的に熱伝導部を介して外部へと放出することができる。
【００１２】
上記膜電極接合体において、前記放熱部の少なくとも一部は、金属多孔質体で構成されているようにしてもよい。
【００１３】
このようにすることで、放熱部を熱伝導率の比較的高いものとすることができ、効率的に放熱することができる。また、放熱部は多孔質体であるので、放熱部とガス拡散層とを密着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１の実施例：
Ｂ．第２の実施例：
Ｃ．第３の実施例：
Ｄ．第４の実施例：
Ｅ．変形例：
【００１５】
Ａ．第１の実施例：
図１は、本発明の一実施例としての膜電極接合体を適用した燃料電池の構成を示す断面図である。この燃料電池１０００は、シール一体型ＭＥＡ１００と、セパレータと、が交互に積層された構成を有している。セパレータは、アノード側プレート２２とカソード側プレート２３とを張り合わせた２層構造を有している。なお、図示の便宜上、シール一体型ＭＥＡ１００と上下において接する２つのセパレータのうち、上側のセパレータのアノード側プレート２２と、下側のセパレータのカソード側プレート２３と、を示している。
【００１６】
シール一体型ＭＥＡ１００は、ガス拡散層も含んで一体化されたいわゆるＭＥＧＡ（Membrane-Electrode-Gas diffusion layer Assembly：膜−電極−拡散層アッセンブリ）として構成されている。具体的には、シール一体型ＭＥＡ１００は、電解質膜１０と、電解質膜１０のアノード側表面に形成されたアノード側触媒層２０ａと、アノード側触媒層２０ａ上に形成されたガス拡散層２１ａと、電解質膜１０のカソード側表面に形成されたカソード側触媒層２０ｃと、カソード側触媒層２０ｃ上に形成されたガス拡散層２１ｃと、シール部４０と、を備えている。
【００１７】
電解質膜１０としては、例えば、フッ素樹脂系イオン交換膜であるNafion（登録商標）やFlemion（登録商標）やAciplex（登録商標）等を用いることができる。２つの触媒層２０ａ，２０ｂとしては、例えば、触媒金属である白金或いは白金合金等を担持したカーボンなどを用いることができる。２つのガス拡散層２１ａ，２１ｃとしては、例えば、カーボンペーパーやカーボンクロスなどを用いることができる。
【００１８】
シール部４０は、電解質膜１０と２つの触媒層２０ａ，２０ｃと２つのガス拡散層２１ａ，２０ｃとが積層されてなる積層体１１０の縁部分を覆うように形成されている。シール部４０は、突起部４２を備えており、この突起部４２においてアノード側プレート２２及びカソード側プレート２３と当接してシール一体型ＭＥＡ１００における気密性を確保している。このようなシール部４０としては、例えば、シリコンゴムやブチルゴムやフッ素ゴム等の樹脂材料を用いることができ、金型（モールド）を利用した成型加工によって形成することができる。
【００１９】
シール一体型ＭＥＡ１００とアノード側プレート２２とカソード側プレート２３とには、それぞれ、同じ位置に積層方向に貫通する貫通孔が形成されている。そして、燃料電池１０００では、これらの貫通孔によって反応ガス（燃料ガス及び酸化剤ガス）の供給用マニホールド及び排出用マニホールドが構成されている。具体的には、シール一体型ＭＥＡ１００（シール部４０）は、貫通孔である酸化剤ガス供給マニホールド形成部１００ｙを備えている。また、アノード側プレート２２は酸化剤ガス供給マニホールド形成部２２ｙを、カソード側プレート２３は酸化剤ガス供給マニホールド形成部２３ｙを、それぞれ備えている。そして、これら各マニホールド形成部１００ｙ，２２ｙ，２３ｙによって、酸化剤ガス供給マニホールド１５０が形成されている。同様にして、反対側には、酸化剤ガス排出マニホールド１５２が形成されている。なお、図１の例では、酸化剤ガスの供給及び排出用のマニホールド１５０，１５２が形成されている部分での燃料電池１０００の断面を示しているが、図示せざる部分において、燃料ガスの供給用マニホールド及び排出用マニホールドが形成されている。
【００２０】
カソード側プレート２３の内部には、中空の酸化剤ガス供給流路２３ａが形成されている。この酸化剤ガス供給流路２３ａの一端は酸化剤ガス供給マニホールド１５０と連通しており、他端はカソード側プレート２３とシール一体型ＭＥＡ１００との間に形成された空間ＡＲｃと連通している。また、カソード側プレート２３の内部には、中空の酸化剤ガス排出流路２３ｂが形成されている。この酸化剤ガス排出流路２３ｂの一端は前述の空間ＡＲｃと連通し、他端は酸化剤ガス排出マニホールド１５２と連通している。このような構成の下、酸化剤ガス供給マニホールド１５０から供給される酸化剤ガスは、カソード側プレート２３において酸化剤ガス供給流路２３ａに流入し、空間ＡＲｃへと送られる。空間ＡＲｃに流入された酸化剤ガスは、ガス拡散層２１ｃにおいて拡散されて電気化学反応に用いられる。そして、電気化学反応に用いられなかった酸化剤ガス（オフガス）は、酸化剤ガス排出流路２３ｂを通って酸化剤ガス排出マニホールド１５２へと排出される。なお、アノード側プレート２２の内部においても燃料ガスの供給流路及び排出流路（図示省略）が形成されており、アノード側プレート２２とシール一体型ＭＥＡ１００との間に形成された空間ＡＲａに燃料ガスが供給される。
【００２１】
ここで、シール一体型ＭＥＡ１００において、カソード側ガス拡散層２１ｃに酸化剤ガスが流入する部分（以下、「酸化剤ガス流入部」と呼ぶ）１２０の周辺部には、放熱部５０が配置されている。具体的には、放熱部５０は、シール部４０のうち、酸化剤ガス供給マニホールド形成部１００ｙが形成されている部分（以下、「酸化剤ガス供給側シール部分４０ａ」と呼ぶ）の内部に配置されている。なお、「酸化剤ガス流入部１２０の周辺部」とは、酸化剤ガス流入部１２０と接している部分の他に、酸化剤ガス流入部１２０から数ｃｍ程度離れた部分をも含む広い概念を意味する。
【００２２】
図２は、図１に示す放熱部５０の詳細構成を示す説明図である。放熱部５０は、板状部材５４と、板状部材５４から突出した複数の突出部材５２とを備えている。なお、図示の便宜上、複数の突出部材５２のうち一部は省略して記載している。複数の突出部材５２は、板状部材５４に沿って櫛歯状に並んで配置されている。板状部材５４は多孔質体であり、例えば、金属薄板に多数の貫通孔を設けたもので構成することができる。また、例えば、金属メッシュなどを板状部材５４として用いることもできる。突出部材５２としては、例えば、金属薄板を用いることができる。そして、各突出部材５２を板状部材５４に溶接することで、放熱部５０を構成することができる。なお、突出部材５２と板状部材５４との材料としては、金や銀など熱伝導率の高い金属を用いることもできる。また、例えば、カーボングラファイトなどの非金属であって、２つの拡散層２１ａ，２１ｃの熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する物質を用いることもできる。なお、複数の突出部材５２は、請求項における挿入部に相当する。また、板状部材５４は、請求項における熱伝導部に相当する。
【００２３】
このような構成を有する放熱部５０は、板状部材５４（図１）がガス拡散層２１ｃの外側の面（カソード側触媒層２０ｃと当接する面とは反対側の面）に沿うようにして配置されている。板状部材５４の端部５７は、燃料電池１０００の外部に接している。板状部材５４において、酸化剤ガス供給マニホールド１５０と交差する部分には、酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙが形成されている。したがって、板状部材５４は、酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙにおいて、酸化剤ガス供給マニホールド１５０に接している。
【００２４】
複数の突出部材５２は、板状部材５４からシール一体型ＭＥＡ１００の内部に向かって突出している。そして、一部の突出部材５２は、積層体１１０のうち、酸化剤ガス供給側シール部分４０ａで覆われた部分（以下、「被覆積層部」と呼ぶ）１０５においてガス拡散層２１ｃに挿入されている。ここで、突出部材５２の積層方向の長さは、ガス拡散層２１ｃの厚みよりも短く構成されている。したがって、突出部材５２はカソード側触媒層２０ｃには達していない。これは、突出部材５２がカソード側触媒層２０ｃに達すると、カソード側触媒層２０ｃが損傷して酸化剤ガスが直接アノード側に流入したり、アノードとカソードとが電気的に短絡したりしてしまうからである。
【００２５】
このような構成を有するシール一体型ＭＥＡ１００は、例えば、以下のようにして製造することができる。すなわち、まず、電解質膜１０と２つの触媒層２０ａ，２０ｃと２つのガス拡散層２１ａ，２０ｃとを積層して積層体１１０を製造する。次に、被覆積層部１０５となるべき位置において、カソード側ガス拡散層２１ｃに接着剤を含浸させる。次に、この被覆積層部１０５となるべき位置において、板状部材５４がガス拡散層２１ｃに載って突出部材５２がガス拡散層２１ｃに挿入されるように放熱部５０を配置する。上述したように、板状部材５４は多孔質体であるので（図２参照）、カソード側ガス拡散層２１ｃに含まれる接着剤が板状部材５４に十分にゆきわたり、高い接着力が得られる。次に、積層体１１０を覆うようにシール部４０を成型加工して形成する。
【００２６】
以上説明したように、燃料電池１０００を構成するシール一体型ＭＥＡ１００では、カソード側ガス拡散層２１ｃ内に突出部材５２が挿入され、板状部材５４の端部５７が外部に接するように放熱部５０が配置されている。したがって、積層体１１０における電気化学反応により生じた熱を、突出部材５２及び板状部材５４を介してカソード側ガス拡散層２１ｃから外部へと放出することができる。また、板状部材５４は、酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙにおいて酸化剤ガス供給マニホールド１５０と接しているので、カソード側ガス拡散層２１ｃの熱を、突出部材５２及び板状部材５４を介して酸化剤ガス供給マニホールド１５０から放出することもできる。また、放熱部５０は、酸化剤ガス流入部１２０の周辺部に配置されている。したがって、発電に伴う発熱によってカソード側が非常に高温となることを抑制することができ、電解質膜１０全体が乾燥することを抑制することができる。また、放熱部５０において板状部材５４は、シール部４０（酸化剤ガス供給側シール部分４０ａ）を貫通している。したがって、発電に伴う発熱によってシール部４０内にこもってしまった熱を、板状部材５４を介して酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙや端部５７から放出することができる。それゆえ、熱によるシール部４０の損傷（クリープの発生等）を抑制することができる。
【００２７】
Ｂ．第２の実施例：
図３は、第２の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ａを適用した燃料電池１０００ａの構成を示す断面図である。この燃料電池１０００ａは、シール一体型ＭＥＡ１００ａにおいて、酸化剤ガス流入部１２０以外の部分にも放熱部５０が配置されている点で燃料電池１０００（図１）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。
【００２８】
具体的には、第２の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ａでは、放熱部５０は、積層体１１０の全体にわたって縁部分を挟み込むように配置されている。したがって、例えば、第１の実施例と同様に酸化剤ガス流入部１２０の周辺部に放熱部５０が配置されていると共に、カソード側ガス拡散層２１ｃから酸化剤ガスが排出される部分（以下、「酸化剤ガス排出部」と呼ぶ）１２２の周辺部においても、放熱部５０が配置されている。また、これら酸化剤ガス流入部１２０及び酸化剤ガス排出部１２２と積層体１１０を挟んで反対側に相当する部分にも、それぞれ放熱部５０が配置されている。
【００２９】
このような構成とすることで、シール一体型ＭＥＡ１００ａにおいて発電時に発生した熱を比較的短時間のうちに外部へと放出することができる。なお、放熱部５０の配置位置を、上述した第１及び第２の実施例とは異なり、例えば、カソード側のみ（酸化剤ガス流入部１２０の周辺部と酸化剤ガス排出部１２２の周辺部とにのみ）とすることもできる。また、これとは反対にアノード側のみとすることもできる。なお、放熱部５０を、少なくとも酸化剤ガス流入部１２０の周辺部に配置することにより、発熱が顕著な箇所において外部へ放熱することができるので、電解質膜１０の乾燥をより効率的に抑制することができる。
【００３０】
Ｃ．第３の実施例：
図４は、第３の実施例におけるシール一体型ＭＥＡに用いられる放熱部５０ａの詳細構成を示す説明図である。本実施例のシール一体型ＭＥＡ（図示省略）は、放熱部の構成において第１の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００（図１，図２）と異なり、他の構成についてはシール一体型ＭＥＡ１００と同じである。
【００３１】
具体的には、本実施例における放熱部５０ａは、多孔質体の板状部材５４ａを折り曲げることで形成されている。そして放熱部５０ａでは、折り曲げられて突出した部分によって突出部５２ａが形成されている。この突出部５２ａは、第１の実施例における突出部材５２と同じ機能を果たす。板状部材５４ａとしては、第１の実施例と同様に、金属製の薄板に多数の貫通孔を設けたものや金属メッシュを用いることができる。このような構成を有する放熱部５０ａを備えたシール一体型ＭＥＡは、第１の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００と同様な効果を奏する。なお、本実施例において複数の突出部５２ａは、請求項における挿入部に相当する。また、板状部材５４ａは、請求項における熱伝導部に相当する。なお、本実施例の放熱部５０ａを他の実施例や変形例のシール一体型ＭＥＡに適用することもできる。
【００３２】
Ｄ．第４の実施例：
図５は、第４の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ｂを適用した燃料電池１０００ｂの構成を示す断面図である。この燃料電池１０００ｂは、シール一体型ＭＥＡ１００ｂにおける放熱部の構成において燃料電池１０００（図１）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。
【００３３】
具体的には、第４の実施例における放熱部５０ｂは、第１の実施例における放熱部５０から突出部材５２を取り除いた構成（板状部材５４のみからなる構成）を有している。このような構成であっても、板状部材５４は、被覆積層部１０５においてカソード側ガス拡散層２１ｃと接しているので、発電に伴い発生した熱をカソード側ガス拡散層２１ｃから外部へと放出することができる。したがって、本実施例のシール一体型ＭＥＡ１００ｂも第１の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００と同様な効果を奏する。
【００３４】
Ｅ．第５の実施例：
図６は、第５の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ｃを適用した燃料電池１０００ｃの構成を示す断面図である。この燃料電池１０００ｃは、シール一体型ＭＥＡ１００ｃにおける放熱部の構成において燃料電池１０００（図１）と異なり、他の構成は第１の実施例と同じである。
【００３５】
具体的には、第５の実施例における５０ｃは、第４の実施例と同様に、第１の実施例における放熱部５０から突出部材５２を取り除いた構成を有している。ここで、板状部材５４の配置位置は、第１の実施例及び第４の実施例と異なり、カソード側ガス拡散層２１ｃに板状部材５４の一部が挿入されるように配置されている。すなわち、板状部材５４は、被覆積層部１０５においてカソード側ガス拡散層２１ｃに挿入された部分（以下、「挿入部」と呼ぶ）５４ｂと、カソード側ガス拡散層２１ｃに挿入されておらず端部５７を有する熱伝導部５４ｃとを備えている。このような構成であっても、挿入部５４ｂと熱伝導部５４ｃとを利用して、発電に伴い発生した熱をカソード側ガス拡散層２１ｃから外部へと放出することができる。したがって、本実施例のシール一体型ＭＥＡ１００ｃも第１の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００と同様な効果を奏する。
【００３６】
ここで、板状部材５４がカソード側ガス拡散層２１ｃに挿入された構成は、例えば、以下のようにして形成することができる。すなわち、カソード側ガス拡散層２１ｃを２層構造とし、これら２つの層の間に板状部材５４を配置することで形成することができる。具体的には、例えば、シール一体型ＭＥＡ１００ｃの製造時において、電解質膜１０と２つの触媒層２０ａ，２０ｃとを積層した後に、１枚目のカーボンペーパーをカソード側触媒層２０ｃの上に積層する。この１枚目のカーボンペーパーの上に板状部材５４を配置し、さらに板状部材５４の上に２枚目のカーボンペーパーを配置してホットプレスして、図６に示す構成を形成することができる。
【００３７】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、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。
【００３８】
Ｆ１．変形例１：
上述した各実施例では、放熱部５０，５０ａでは、板状部材５４と突出部材５２（５２ａ）とは一体形成されていたが、これに代えて、板状部材５４と突出部材５２（５２ａ）とを別体として形成するようにしてもよい。例えば、シール一体型ＭＥＡ１００（図１）の製造時において、被覆積層部１０５内のカソード側ガス拡散層２１ｃに、複数の突出部材５２を櫛歯状に並んで複数埋め込んでおく。このとき、各突出部材５２の一端はカソード側ガス拡散層２１ｃの外側の面と同じ高さとなるようにしておく。その後、カソード側ガス拡散層２１ｃの外側の面に沿って板状部材５４を配置する。そして、シール部４０を積層体１１０の縁部分に形成することで、第１の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００と同様な構成を得ることができる。
【００３９】
Ｆ２．変形例２：
上述した第１及び第２の実施例では、突出部材５２，５２ａは、板状部材５４上において櫛歯状に並んで配置されていたが、これに代えて、板状部材５４上においてランダムな位置に配置することもできる。また、突出部材５２，５２ａを、被覆積層部１０５内のカソード側ガス拡散層２１ｃに相当する部分にのみ配置し、その他の部分には配置しないようにすることもできる。
【００４０】
Ｆ３．変形例３：
上述した各実施例では、板状部材５４は、多孔質体であるものしたが、孔を有しない構成とすることもできる。また、板状部材５４の有する酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙの大きさは、酸化剤ガス供給マニホールド１５０と同じ大きさであったが、これに代えて、酸化剤ガス供給マニホールド形成部５４ｙを酸化剤ガス供給マニホールド１５０よりも小さくすることもできる。このような構成とすることで、酸化剤ガス供給マニホールド１５０と接する板状部材５４の面積が広くなり、より効率的に放熱することができる。また、図１に示すように、板状部材５４の横方向の長さは、酸化剤ガス供給側シール部分４０ａの横方向の長さと同じであったが、これに代えて、酸化剤ガス供給側シール部分４０ａの横方向の長さよりも長く構成することもできる。このような構成とすることで、板状部材５４は、酸化剤ガス供給側シール部分４０ａに比べて横方向に飛び出ることとなり、外部と接する板状部材５４の面積が広くなる。したがって、発電に伴い生じた熱を、より効率的に外部に放出することができる。
【００４１】
Ｆ４．変形例４：
上述した第１〜４の実施例では、板状部材５４は、ガス拡散層２１ｃの外側の面（カソード側触媒層２０ｃと当接する面とは反対側の面）に沿うようにして配置されていたが、これに代えて、ガス拡散層２１ｃの内側の面（カソード側触媒層２０ｃと当接する面）に沿うように配置することもできる。この場合、突出部材５２（５２ａ）を、シール一体型ＭＥＡ１００の外側に向けて配置し、カソード側ガス拡散層２１ｃに挿入するように配置することもできる。このような構成であっても、発電に伴い生じた熱を外部に放出することができる。
【００４２】
Ｆ５．変形例５：
上述した各実施例では、セパレータは、アノード側プレート２２とカソード側プレート２３との２層構造であるものとしたが、これに代えて任意の数のプレートからなる構成とすることもできる。例えば、アノード側プレート２２とカソード側プレート２３とを中間プレートで挟持した３層構造とすることもできる。
【００４３】
Ｆ６．変形例６：
上述した各実施例では、燃料電池１０００，１０００ａ，１０００ｂは、シール一体型ＭＥＡとセパレータとが複数積層して構成されていたが、これに代えて、１つのシール一体型ＭＥＡと、このシール一体型ＭＥＡを挟んで配置された２つのセパレータとからなるいわゆる単セルとして構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例としての膜電極接合体を適用した燃料電池の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す放熱部５０の詳細構成を示す説明図である。
【図３】第２の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ａを適用した燃料電池１０００ａの構成を示す断面図である。
【図４】第３の実施例におけるシール一体型ＭＥＡに用いられる放熱部５０ａの詳細構成を示す説明図である。
【図５】第４の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ｂを適用した燃料電池１０００ｂの構成を示す断面図である。
【図６】第５の実施例におけるシール一体型ＭＥＡ１００ｃを適用した燃料電池１０００ｃの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…電解質膜
２０ａ…アノード側触媒層
２０ｃ…カソード側触媒層
２１ａ…アノード側ガス拡散層
２１ｃ…カソード側ガス拡散層
２２…アノード側プレート
２３…カソード側プレート
２２ｙ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部
２３ａ…酸化剤ガス供給流路
２３ｂ…酸化剤ガス排出流路
２３ｙ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部
４０…シール部
４０ａ…酸化剤ガス供給側シール部分
４２…突起部
５０，５０ａ，５０ｂ…放熱部
５２…突出部材
５２ａ…突出部
５４，５４ａ…板状部材
５４ｂ…挿入部
５４ｃ…熱伝導部
５４ｙ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部
５７…端部
１００ｙ…酸化剤ガス供給マニホールド形成部
１０５…被覆積層部
１１０…積層体
１２０…酸化剤ガス流入部
１２２…酸化剤ガス排出部
１５０…酸化剤ガス供給マニホールド
１５２…酸化剤ガス排出マニホールド
１０００，１０００ａ，１０００ｂ，１０００ｃ…燃料電池
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…シール一体型ＭＥＡ
ＡＲａ，ＡＲｃ…空間
【図１】
2009104854.tif 000003
【図２】
2009104854.tif 000004
【図３】
2009104854.tif 000005
【図４】
2009104854.tif 000006
【図５】
2009104854.tif 000007
【図６】
2009104854.tif 000008