WO2004105167A1

WO2004105167A1 - 燃料電池

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Publication number: WO2004105167A1
Application number: PCT/JP2004/006971
Authority: WO
Inventors: Narutoshi Sugita; Katsuhiko Kohyama; Shuhei Goto; Hiroshi Shinkai; Hiroyuki Tanaka; Takaki Nakagawa
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2005-11-23
Also published as: US8153333B2; EP1653540B1; JPWO2004105167A1; EP1653540A1; EP1653540A4; CA2523988A1; CA2523988C; JP4634933B2; US20070020504A1; US20120183881A1; US8865366B2

Abstract

　燃料電池の組立工程が有効に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することを可能にする。　燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体１４を第１および第２金属セパレータ１６、１８により挟持している。第１金属セパレータ１６には、酸化剤ガス入口連通孔２０ａおよび酸化剤ガス出口連通孔２０ｂと酸化剤ガス流路２６とを連通する連結流路２８ａ、２８ｂが設けられる。電解質膜・電極構造体１４には、連結流路２８ａ、２８ｂに重ね合わされて前記連結流路２８ａ、２８ｂをシールするための第１重合部６６ａ、６６ｂが設けられ、この第１重合部６６ａ、６６ｂは、実質的にガス拡散層により構成される。

Description

明細書

燃料電池

技術分野

[0001] 本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質'電極構造体とセパレータとを積層し、前記電解質'電極構造体と前記セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通し前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔を備える内部マ二ホールド型燃料電池に関する背景技術

[0002] 例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極および力ソード側電極を配設した電解質 (電解質膜） *電極構造体を、セパレータによって挟持している。この種の燃料電池は、通常、電解質 '電極構造体およびセパレータを所定の数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。

[0003] この燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介して力ソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気工ネルギとして利用される。なお、力ソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されているために、この力ソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。

[0004] 上記の燃料電池には、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス（反応ガス）を流すための燃料ガス流路 (反応ガス流路）と、力ソード側電極に対向して酸化剤ガス (反応ガス）を流すための酸化剤ガス流路 (反応ガス流路）とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、該セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する反応ガス連通孔である燃料ガス供給連通孔および燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する反応ガス連通孔である酸化剤ガス供給連通孔および酸化剤ガス排出連通孔とが形成されている。

[0005] この場合、反応ガス流路と反応ガス連通孔とは、反応ガスを円滑かつ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路を介して連通している。ところ力セパレータと電解質'電極構造体とを、シール部材を介装して締め付け固定する際に、このシール部材が連結流路内に進入してしまい、所望のシール性を維持することができず、しかも反応ガスが良好に流れない。

[0006] そこで、特開 2001— 266911号公報に開示されている固体高分子型燃料電池スタックでは、図 13に示すように、セパレータ 1の面内に蛇行する反応ガス、例えば、酸化剤ガス流路 2が形成されている。この酸化剤ガス流路 2は、セパレータ 1の周縁部に積層方向に貫通した酸化剤ガス供給用貫通孔 3と酸化剤ガス排出用貫通孔 4とに連通している。セパレータ 1にはパッキン 5が配置されており、このセパレータ 1の面内で貫通孔 3、 4と酸化剤ガス流路 2とを連通するとともに、他の貫通孔をこれらからシールしている。

[0007] 貫通孔 3、 4と酸化剤ガス流路 2とを連通する連結流路 6a、 6bには、この連結流路 6 a、 6bを覆ってシール部材である SUS板 7が配置されている。 SUS板 7は長方形状に構成されており、それぞれ 2箇所に耳部 7a、 7bが設けられるとともに、各耳部 7a、 7 bは、セパレータ 1に形成された段差部 8に嵌合してレ、る。

[0008] このように、特開 2001—266911号公報では、 SUS板 7が連結流路 6a、 6bを覆つているために、高分子膜（図示せず）およびパッキン 5が酸化剤ガス流路 2に落ち込むことがなぐ所望のシール性を確保して、反応ガスの圧力損失の増大を防止することができる、としている。

[0009] しかしながら、上記の特開 2001—266911号公報では、セパレータ 1の連結流路 6 a、 6bにそれぞれ SUS板 7が装着されており、前記 SUS板 7の装着作業が煩雑である。特に、数十一数百の燃料電池が積層される場合には、 SUS板 7の装着工程が相当に煩雑でかつ時間がかかり、コストが大幅に高騰する。

[0010] しかも、連結流路 6a、 6bを覆って SUS板 7が装着されるために、この連結流路 6a、

6bの寸法を、前記 SUS板 7の幅寸法より小さく設定することができなレ、。従って、燃料電池全体の小型化および軽量ィヒを図ることが困難である。特許文献 1 :特開 2001 - 266911号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池の組立工程が有効に簡素ィ匕されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保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

[0012] 本発明では、電解質を一対の電極間に配設した電解質'電極構造体とセパレータとを積層し、前記電解質'電極構造体と前記セパレータとの間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路に連通する反応ガス連通孔を備える。そして、セパレータには、反応ガス連通孔と反応ガス流路とを連通する連結流路が設けられるとともに、電解質 ·電極構造体の少なくとも一方のガス拡散層には、前記連結流路に重ね合わされて前記セパレータに圧着することにより、該連結流路をシールするための重合部が設けられる。発明の効果

[0013] 従って、ガス拡散層自体が連結流路を覆うため、専用の金属板 (例えば、 SUS板）等が不要になる。これにより、金属板等の装着工程が削減されて燃料電池の組立ェ程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。さらに、連結流路の寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池の小型化および軽量化を容易に図ることが可能になる。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。

[図 2]図 2は、燃料電池スタックの、図 1中、 II II線断面説明図である。

[図 3]図 3は、前記燃料電池スタックの、図 1中、 III III線断面説明図である。

[図 4]図 4は、前記燃料電池を構成する第 1金属セパレータの正面説明図である。

[図 5]図 5は、前記燃料電池を構成する第 2金属セパレータの正面説明図である。 [図 6]図 6は、本発明の第 2の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。

[図 7]図 7は、燃料電池スタックの図 6中、 VII— VII線断面図である。

[図 8]図 8は、前記燃料電池を構成する第 1金属セパレータの正面説明図である。

[図 9]図 9は、前記燃料電池を構成する第 2金属セパレータの正面説明図である。

[図 10]図 10は、本発明の第 3の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図でめる。

[図 11]図 11は、前記燃料電池を構成する第 2金属セパレータの正面説明図である。

[図 12]図 12は、燃料電池スタックの一部断面説明図である。

[図 13]図 13は、従来技術に係る燃料電池スタックを構成するセパレータの正面視説明図である。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 図 1は、本発明の第 1の実施形態に係る燃料電池 10の要部分解斜視説明図であり、図 2は、複数の前記燃料電池 10を矢印 A方向に積層する燃料電池スタック 12の、図 1中、 Π— II線断面説明図であり、図 3は、前記燃料電池スタック 12の、図 1中、 III- III線断面説明図である。

[0016] 図 1に示すように、燃料電池 10は、電解質膜 ·電極構造体 (電解質 ·電極構造体） 1 4が、第 1および第 2金属セパレータ 16、 18に挟持される。第 1および第 2金属セパレータ 16、 18は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。なお、第 1および第 2金属セパレータ 16、 18に代替して、例えば、カーボン製セパレータを使用してもよい。

[0017] 燃料電池 10の矢印 B方向（図 1中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印 A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔 20a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔 22 b、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔 2 4bが、矢印 C方向（鉛直方向）に配列して設けられる。

[0018] 燃料電池 10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、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔 24a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔 22a、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔 20 bが、矢印 C方向に配歹 IJして設けられる。

[0019] 図 1および図 4に示すように、第 1金属セパレータ 16の電解質膜 ·電極構造体 14側の面 16aには、例えば、矢印 B方向に 1往復半だけ折り返す蛇行流路である酸化剤ガス流路 (反応ガス流路） 26が設けられる。酸化剤ガス流路 26は、第 1金属セパレータ 16を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路 26と酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20bとは、連結流路 28a、 28bを介して連通する。連結流路 28a、 28bは、酸化剤ガス流路 26から延在する複数の凸部 30a、 30bにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

[0020] 第 1金属セパレータ 16の面 16a、 16bには、この第 1金属セパレータ 16の外周端部を周回して、第 1シール部材 32が焼き付けや射出成形等により一体化される。第 1シ一ノレ部材 32は、例えば、 EPDM、 NBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロ口プレーン、またはアクリルゴム等のシ一ル材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。

[0021] 第 1シール部材 32は、第 1金属セパレータ 16の面 16aに一体化される第 1平面部 3 4と、前記第 1金属セパレータ 16の面 16bに一体化される第 2平面部 36とを備える。図 4に示すように、第 1平面部 34は、酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20bを酸化剤ガス流路 26に連通するようにこれらの周囲を囲繞して形成される一方、第 2平面部 36は、冷却媒体入口連通孔 22aと冷却媒体出口連通孔 2 2bとを連通して形成される。

[0022] 第 1平面部 34には、酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20 bに近接して、それぞれ 2つの短尺突起 37a、 37bが形成され、燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bに近接して、それぞれ 2つの短尺突起 38a、 38 bが形成される。

[0023] 図 1および図 5に示すように、第 2金属セパレータ 18の電解質膜 ·電極構造体 14側の面 18aには、燃料ガス入口連通孔 24aと燃料ガス出口連通孔 24bとに連通し、矢印 B方向に 1往復半だけ折り返す蛇行流路を構成する燃料ガス流路 (反応ガス流路） 40が形成される。 [0024] 燃料ガス流路 40は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路 40と燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bとは、連結流路 42a、 42bを介して連通する。連結流路 42a、 42bは、燃料ガス流路 40から延在する複数の凸部 44a 、 44bにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

[0025] 図 1に示すように、第 2金属セパレータ 18の面 18aとは反対の面 18bには、冷却媒体入口連通孔 22aと冷却媒体出口連通孔 22bとに連通する冷却媒体流路 46が形成される。

[0026] 第 2金属セパレータ 18の面 18a、 18bには、この第 2金属セパレータ 18の外周端部を周回して、第 2シール部材 48が一体化される。この第 2シール部材 48は、上記の第 1シール部材 32と同一の材料で構成される。図 5に示すように、第 2金属セパレータ 18の面 18aには、第 2シール部材 48を構成する突起 50が形成される。この突起 5 0は、燃料ガス流路 40を囲繞するとともに、前記燃料ガス流路 40と燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bとを連通する。

[0027] 面 18aには、燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bの近傍に位置して、それぞれ 2つの短尺突起 52a、 52b力 S形成されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20bの近傍に位置して、それぞれ 2つの短尺突起 54a、 54bが形成される。第 1および第 2金属セパレータ 16、 18が積層された際、短尺突起 37a、 37bと短尺突起 54a、 54bとが密着する一方（図 2参照）、短尺突起 38a、 38bと短尺突起 52a、 52bと力 S密着する。

[0028] 図 1に示すように、面 18bには、第 2シール部材 48を構成する突起 56が形成される。この突起 56は、冷却媒体流路 46を囲繞するとともに、前記冷却媒体流路 46と冷却媒体入口連通孔 22aおよび冷却媒体出口連通孔 22bとを連通する。

[0029] 電解質膜'電極構造体 14は、例えば、パーフルォ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 60と、前記固体高分子電解質膜 60を挟持するアノード側電極 62および力ソード側電極 64とを備える。固体高分子電解質膜 60の外周縁部は、アノード側電極 62および力ソード側電極 64の外周端部よりも外方に突出している。

[0030] アノード側電極 62および力ソード側電極 64は、カーボンぺーパ等からなるガス拡散層と、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た電極触媒層とを有する。電極触媒層は、前記固体高分子電解質膜 60の両面に接合されている。

[0031] 図 1、図 4および図 5に示すように、電解質膜'電極構造体 14は、第 1金属セパレータ 16の連結流路 28a、 28bに重ね合わされて前記連結流路 28a、 28bをシールするための第 1重合部 66a、 66bと、第 2金属セパレータ 18の連結流路 42a、 42bに重ね合わされて前記連結流路 42a、 42bをシールするための第 2重合部 68a、 68bとを設ける。

[0032] 図 1および図 2に示すように、第 1重合部 66aは、力ソード側電極 64の端部から面方向に沿って連結流路 28a側（矢印 B方向外方）に突出する突出端部 64aを備える。この突出端部 64aは、固体高分子電解質膜 60を介装して第 2金属セパレータ 18に設けられる第 2シール部材 48の突起 50に保持される。

[0033] 同様に、第 1重合部 66bは、力ソード側電極 64の端部から面方向に沿って連結流路 28b側に突出する突出端部 64bを有する。この突出端部 64bは、固体高分子電解質膜 60を介装して第 2シール部材 48の突起 50に保持される。突出端部 64a、 64b は、力ソード側電極 64を構成するガス拡散層の対称位置に設けられる。

[0034] それぞれの突出端部 64a、 64bは、第 1金属セパレータ 16の凸部 30a、 30bに密着し、複数の流路溝からなる連結流路 28a、 28bをシールするとともに、前記連結流路 28a、 28bを介して、酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20b と酸化剤ガス流路 26とが連通する。

[0035] 第 2重合部 68a、 68bは、アノード側電極 62の端部から面方向に沿って第 2金属セパレータ 18の連結流路 42a、 42bに突出する突出端部 62a、 62bを有する。突出端部 62a、 62bは、第 2金属セパレータの凸部 44a、 44bに密着する。突出端部 62a、 6 2bは、アノード側電極 62を構成するガス拡散層の対称位置に設けられる。

[0036] この突出端部 62a、 62bは、連結流路 42a、 42bをシールするとともに、前記連結流路 42a、 42bを介して、燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bと燃料ガス流路 40とが連通する。

[0037] このように構成される燃料電池 10の動作について、以下に説明する。 [0038] まず、図 1に示すように、燃料ガス入口連通孔 24aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔 20aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔 22aに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。

[0039] このため、燃料ガスは、図 5に示すように、燃料ガス入口連通孔 24aから第 2金属セパレータ 18の燃料ガス流路 40に導入され、矢印 B方向に往復移動しながら、電解質膜'電極構造体 14を構成するアノード側電極 62に供給される。一方、酸化剤ガスは、図 1および図 4に示すように、酸化剤ガス入口連通孔 20aから第 1金属セパレータ 1 6の酸化剤ガス流路 26に導入され、矢印 B方向に往復移動しながら、電解質膜'電極構造体 14を構成する力ソード側電極 64に供給される。

[0040] 従って、電解質膜'電極構造体 14では、力ソード側電極 64に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極 62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、発電が行われる。

[0041] 次いで、アノード側電極 62に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔 24bに沿って矢印 A方向に排出される。同様に、力ソード側電極 64に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔 20bに沿って矢印 A方向に排出される。

[0042] また、冷却媒体入口連通孔 22aに供給された冷却媒体は、第 1および第 2金属セパレータ 16、 18間の冷却媒体流路 46に導入された後、矢印 B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜 ·電極構造体 14を冷却した後、冷却媒体出口連通孔 22b 力排出される。

[0043] この場合、第 1の実施形態では、電解質膜'電極構造体 14の少なくとも一部には、第 1金属セパレータ 16の連結流路 28a、 28bに重ね合わされて前記連結流路 28a、 28bをシールするための第 1重合部 66a、 66bと、第 2金属セパレータ 18の連結流路 42a, 42bに重ね合わされて前記連結流路 42a、 42bをシールするための第 2重合咅 68a、 68bと力 S設けられる。

[0044] そこで、図 2に示すように、第 1重合部 66aは、固体高分子電解質膜 60が第 2シール部材 48の突起 50に密着するとともに、実質的にガス拡散層である突出端部 64a が第 1金属セパレータ 16の凸部 30aに密着している。このため、酸化剤ガス入口連通孔 20aに供給される酸化剤ガスは、互いに密着する短尺突起 37a、 54aに沿って連結流路 28aに送られ、さらに複数の凸部 30a間を通って酸化剤ガス流路 26に円滑に流れ、この酸化剤ガスが漏れることを有効に阻止することができる。

[0045] これにより、連結流路 28aを覆うために、従来の SUS板等の専用の金属板を用いる必要がなぐ前記金属板の装着工程が削減される。従って、燃料電池 10の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。

[0046] さらに、連結流路 28aの寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池 10全体の小型化および軽量化を容易に図ることが可能になる。なお、連結流路 28b、 42aおよび 42bにおいても、上記の連結流路 28aと同様の効果が得られる。

[0047] 図 6は、本発明の第 2の実施形態に係る燃料電池 80の要部分解斜視説明図であり、図 7は、複数の前記燃料電池 80を矢印 A方向に積層する燃料電池スタック 82の、図 6中、 VII— VII線断面図である。なお、第 1の実施形態に係る燃料電池 10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第 3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

[0048] 燃料電池 80は、電解質膜 ·電極構造体 (電解質 ·電極構造体) 84が第 1および第 2 金属セパレータ 86、 88に挟持される。図 6および図 8に示すように、酸化剤ガス流路 26と酸化剤ガス入口連通孔 20aおよび酸化剤ガス出口連通孔 20bとは、連結流路 9 0a、 90bを介して連通する。連結流路 90a、 90bは、酸化剤ガス流路 26から延在する凸部 30a、 30bとは個別に設けられた複数の凸部 92a、 92bにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

[0049] 図 9に示すように、第 2金属セパレータ 88において、燃料ガス流路 40と燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 24bとは、連結流路 94a、 94bを介して連通する。連結流路 94a、 94bは、燃料ガス流路 40から延在する凸部 44a、 44bとは個別に設けられた複数の凸部 96a、 96bにより分割された複数の平行な流路溝を有する。

[0050] 図 6に示すように、突出端部 62a、 62b, 64aおよび 64bには、接着剤、例えば、フッ素系接着剤が含浸された硬化部位 98が設けられる。突出端部 62a、 62b、 64aおよび 64bに硬化部位 98が設けられることにより、電解質膜'電極接合体 84が第 1および第 2セパレータ 86、 88により挟持される際、前記突出端部 62a、 62b、 64aおよび 6 4bがへたることがない。

[0051] このため、第 2の実施形態では、連結流路 90a、 90bおよび 94aおよび 94bにガス拡散層が進入することがなぐ所望のシール性を維持することが可能になる。さらに、この第 2の実施形態では、第 1の実施形態と同様の効果が得られる。

[0052] 図 10は、本発明の第 3の実施形態に係る燃料電池 120の要部分解斜視説明図であり、図 11は、前記燃料電池 120を構成する第 2金属セパレータ 122の正面説明図である。

[0053] 燃料電池 120を構成する電解質膜 ·電極構造体 124は、固体高分子電解質膜 60 と、前記固体高分子電解質膜 60を挟持するアノード側電極 126および力ソード側電極 64とを備える。アノード側電極 126は、力ソード側電極 64よりも小さな寸法に設定されている。

[0054] 第 2金属セパレータ 122は、連結流路を設けておらず、冷却媒体流路 46が設けられた面 122bには、それぞれ燃料ガス入口連通孔 24aおよび燃料ガス出口連通孔 2 4bに連通する複数の通路 128a、 128bが形成される。各通路 128a、 128bは、複数の？し部 130a、 130bに連通するととちに、前記孔部 130a、 130bは、面 122aに設けられた燃料ガス流路 40に連通する。

[0055] 第 2金属セパレータ 122の面 122a、 122bには、第 2シール部材 132が一体化される。図 11に示すように、第 2シール部材 132は、第 2金属セパレータ 122の外周端部に近接して面 122aに設けられる外側シール 134を備え、この外側シール 134から内方に所定の距離だけ離間して内側シール 136が設けられる。この内側シール 136は、燃料ガス流路 40を閉塞している。

[0056] 第 2シーノレ部材 132は、第 2金属セパレータ 122の面 122bに設けられる外側シール 138と、この外側シール 138の内方に離間して冷却媒体流路 46を囲繞して設けられる内側シール 140とを備える（図 10および図 12参照）。

[0057] このように構成される第 3の実施形態では、第 1金属セパレータ 16の連結流路 28a 、 28bが、電解質膜 ·電極構造体 124を構成する力ソード側電極 64 (実質的には、ガス拡散層）の 2つの角部によってシールされており、上記の第 1および第 2の実施形態と同様の効果が得られる。

産業上の利用可能性

本発明に係る燃料電池では、電解質'電極構造体を構成するガス拡散層自体が連結流路を覆うため、専用の金属板等が不要になる。これにより、金属板等の装着工程が削減されて、燃料電池の組立工程が大幅に簡素化されるとともに、経済的かつ簡単な構成で、所望のシール機能を確保することが可能になる。さらに、連結流路の寸法を可及的に小さくすることができ、燃料電池の小型化および軽量ィ匕を容易に図ることが可能になる。

Claims

請求の範囲

[1] 電解質（60)を一対の電極（62、 64)間に配設した電解質'電極構造体（14)とセパレータ（16)とを積層し、前記電解質'電極構造体（14)と前記セパレータ（16)との間に、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路（26)が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路（26)に連通する反応ガス連通孔（20a)を備える内部マ二ホールド型燃料電池であって、

前記セパレータ（16)には、前記反応ガス連通孔（20a)と前記反応ガス流路（26)とを連通する連結流路（28a)が設けられるとともに、

前記電解質'電極構造体（14)の少なくとも一方のガス拡散層には、前記連結流路

(28a)に重ね合わされて前記セパレータ（16)に圧着することにより、該連結流路（2

8a)をシールするための重合部（66a)が設けられることを特徴とする燃料電池。

[2] 請求項 1記載の燃料電池において、前記重合部（66a)は、前記ガス拡散層の端部力面方向に突出する突出端部（64a)を備えることを特徴とする燃料電池。

[3] 請求項 2記載の燃料電池において、前記突出端部（64a)は、前記連結流路（28a) に重ね合わされる面とは反対の面に、前記電解質である電解質膜 (60)を介装してシ一ル部材（50)が積層されることを特徴とする燃料電池。

[4] 請求項 2又は 3記載の燃料電池において、前記突出端部（64a、 64b)は、前記ガス拡散層の対称位置に設けられることを特徴とする燃料電池。

[5] 請求項 1記載の燃料電池において、前記電解質 ·電極構造体（124)は、前記一方のガス拡散層の表面積が他方のガス拡散層の表面積よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池。

[6] 請求項 5記載の燃料電池において、前記一方のガス拡散層は、前記電解質である電解質膜 (60)の全面を覆って設けられることを特徴とする燃料電池。

[7] 請求項 6記載の燃料電池において、前記電解質膜（60)には、前記他方のガス拡散層の周囲に位置してシール部材（50)が積層されることを特徴とする燃料電池。

[8] 請求項 1記載の燃料電池において、前記連結流路（28a)は、複数本の平行な流路溝により構成されることを特徴とする燃料電池。

[9] 請求項 1記載の燃料電池において、前記セパレータ（16)は、金属製プレートで構成されることを特徴とする燃料電池。

[10] 請求項 9記載の燃料電池において、前記金属製プレートを波形状にプレス成形することにより前記連結流路（28a)が構成されることを特徴とする燃料電池。

[11] 請求項 1記載の燃料電池において、前記ガス拡散層には、前記連結流路（90a)に重ね合わされる前記重合部（66a)に接着剤による硬化部位（98)が設けられることを特徴とする燃料電池。