JP2004363073A - 燃料電池積層構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 （１）はみ出した接着剤による、セル積層位置決め精度の低下を防止すること。（２）セパレータを組立治具の基準部に当てた時の、セパレータの変形による短絡を防止すること。
【解決手段】 （１）燃料電池のセパレータの縁部に、該縁部からセル面内方向に突出し燃料電池組立時に組立治具の基準部３４に当てられる先端部を有する突起３３を形成した燃料電池積層構造。（２）アノード側のセパレータとカソード側のセパレータとで、前記突起の位置を積層方向に見た際に重ならないようにずらした。（３）突起３３がセパレータの矩形の角部近傍に形成されている。（４）隣接セパレータの周長を異ならせて接着剤溜まり４１を形成した。（５）端面に曲面４２またはチャンファをつけた。（６）接着剤溜まり４１を突起３３または突起近傍に設けた。（７）接着剤溜まり４１を凹部４５または凹状段部４６から形成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は燃料電池積層構造に関する。

固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータとの積層体からなる。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータとの間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層が設けられる。セパレータには、アノードに燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路が形成され、カソードに酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路が形成されている。また、セパレータには冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路も形成されている。膜−電極アッセンブリとセパレータを重ねてセルを構成し、少なくとも１つのセルからモジュールを構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート）、ボルト・ナットにて固定して、スタックを構成する。

各セルの、アノード側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水を生成するつぎの反応が行われる。

アノード側：Ｈ₂ →２Ｈ⁺ ＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺ ＋２ｅ^- ＋（１／２）Ｏ₂ →Ｈ₂ Ｏ
電解質膜を挟んで対峙するセパレータ同士間には、およびセパレータと電解質膜間には、接着剤が設けられて、接着・シールされ、セル化される。また、セルは位置決めされ積層されてスタック化される。特開２０００−４８８４９は、セルを積層する時に積層ずれが起こらないように、セパレータの縁に切欠部を設けておいて、該切欠部を組立治具の基準部であるガイドポストに当てる位置決め・組立方法を開示している。
特開２０００−４８８４９号公報

しかし、従来の燃料電池スタックの組立方法には、つぎの課題がある。
１．セル化時に接着剤がセパレータ間から切欠部にはみ出し、このはみ出した接着剤が、セル化時およびスタック化時に、組立治具の基準部またはセルの組立治具に当てる基準面に付着し、位置決め精度が低下する。
２．セパレータを組立治具の基準部に当てた時に押し当て荷重でセパレータが変形し、電解質膜を挟んだアノード側セパレータとカソード側セパレータとが接触して電気的短絡を起こすおそれがある。

本発明の目的は、はみ出した接着剤の、組立治具の基準部への付着による、セル積層位置決め精度の低下を防止できる燃料電池積層構造を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、セパレータを組立治具の基準部に当てた時の、セパレータの変形による短絡を防止できる燃料電池積層構造を提供することにある。

上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１） 燃料電池のセパレータの縁部に、該縁部からセル面内方向に突出し燃料電池組立時に組立治具の基準部に当てられる先端部を有する突起を形成した燃料電池積層構造。
（２） 前記突起は、ＭＥＡとセパレータを組み合わせ単セルを構成する時に、セパレータ間またはセパレータとＭＥＡとの間のシール材である接着剤が前記突起の先端部からはみ出さないだけの突出高さを有する（１）記載の燃料電池積層構造。
（３） 燃料電池のセパレータの縁部に該縁部からセル面内方向に突出する突起を形成し、隣接するセパレータ同士で、前記突起の位置を積層方向に見た際に重ならないようにずらした燃料電池積層構造。
（４） 前記セパレータが矩形状であり、前記突起がセパレータの矩形の角部近傍に形成されている（１）または（２）または（３）記載の燃料電池積層構造。
（５） 隣接する前記セパレータの周囲長さが異なる（１）または（３）記載の燃料電池積層構造。
（６） 前記セパレータの端面に曲面またはチャンファが形成されている（５）記載の燃料電池積層構造。
（７） 前記突起または前記セパレータの少なくとも前記突起近傍に接着剤溜まりを形成した（１）または（３）記載の燃料電池積層構造。
（８） 前記接着剤溜まりがセパレータ表面に形成された凹部または凹状段部からなる（７）記載の燃料電池積層構造。

上記（１）、（２）、（４）の燃料電池積層構造によれば、突起を設けてその先端部を組立治具の基準部に当てるようにしたので、突起先端部からの接着剤のはみ出しが無く、はみ出した接着剤の、組立治具の基準部への付着による、セル積層位置決め精度の低下を防止できる。
上記（３）、（４）の燃料電池積層構造によれば、隣接するセパレータ同士で（たとえば隣接するセパレータがアノード側のセパレータとカソード側のセパレータである場合、アノード側のセパレータとカソード側のセパレータとで）、積層方向に見た際の突起の位置をずらしたので、突起が変形しても突起同士が接触することがなく、セパレータを組立治具の基準部に当てた時の、セパレータの変形による短絡を防止できる。
上記（５）の燃料電池積層構造によれば、外周長が短い方のセパレータの外周面部位に接着剤を溜めることができる接着剤溜まりが形成され、セルを積層した時に接着剤がスタック外部へはみ出して組立治具の基準に付着したりセル基準面に付着するのを防止することができる。
上記（６）の燃料電池積層構造によれば、曲面またはチャンファによって接着剤溜まりを大きく形成でき、上記（５）の作用、効果が効果的に得られる。

上記（７）、（８）の燃料電池積層構造では、突起またはセパレータの少なくとも突起近傍部分に接着剤溜まりを設けたので、接着剤が接着剤溜まりに溜まってそれより突起先端側にはみ出るのが抑制され、組立治具の基準部への接着剤の付着が効果的に防止される。
突起先端へのはみ出しを抑制するために突起高さを大きくすると、セパレータの外形が大きくなってしまうが、本発明では接着剤溜まりで接着剤のはみ出しを抑制できるので、セパレータの外形が大きくなるのを抑制できる。
また、突起先端へのはみ出しを抑制するために接着剤塗布量を少なくするとセパレータがガスケット反力を受けた時にセパレータの変形、リークが生じるおそれがあるが、本発明のように接着剤溜まりを設けた場合は、突起先端へのはみ出しを恐れて接着剤塗布量を少なくする必要がないので、ガスケット反力を受けた時のセパレータの変形、リークの恐れもなくなる。

以下に、本発明の燃料電池積層構造を図１〜図１９（図１６は比較例で、本発明に含まない）を参照して説明する。

本発明の燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池１０である。該燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。

固体高分子電解質型燃料電池１０は、図１８、図１９に示すように、膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。積層体の積層方向（セル積層方向）は上下方向であってもよいし、水平方向であってもよいし、あるいは上下方向または水平方向から傾いていてもよい。膜−電極アッセンブリは、イオン交換膜からなる電解質膜１１と、この電解質膜の一面に配置された触媒層１２を有する電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５を有する電極（カソード、空気極）１７とからなる。触媒層１２、１５とセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。

セパレータ１８は、カーボン、または金属、または金属と樹脂（メタルセパレータと樹脂フレーム）、または導電性を付与された樹脂、の何れか、またはその組み合わせ、からなる。図示例はカーボンセパレータ（カーボンと樹脂バインダーとの混合物の成形品）の場合を示す。ただし、セパレータ１８はカーボンセパレータに限るものではない。

セパレータ１８には、アノード対向面に、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード対向面に、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には、ガス流路２７、２８が形成されている面と反対側の面に、冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。流路２６、２７、２８は、入口から出口まで１以上折り返して延びるサーペンタイン流路であってもよいし、あるいは入口から出口までストレートに延びるストレート流路であってもよい。

セパレータ１８には、セル積層方向に延びる、冷媒マニホールド２９、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１が形成されている。冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６に連通しており、燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７に連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８に連通している。望ましくは、マニホールド２９、３０、３１は矩形状セパレータ１８の対向端部に形成されており、セル面内の流路２６、２７、２８はマニホールド形成領域を除くセパレータの中央領域に形成されている。ガス流路領域２７、２８でかつ電解質膜１１の存在する領域は、セルの発電領域である。

図１８に示すように、膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねてセル（単セル）１９を構成し、少なくとも１つのセルからモジュール（図１９は２セルで１モジュールの場合を示しているが、１セルで１モジュールを構成してもよいし、あるいは３以上のセルで１モジュールを構成してもよい）を構成し、モジュールを積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）、ボルト・ナット２５にて固定して、燃料電池スタック２３を構成する。

図１９に示すように、流路２６、２７、２８およびマニホールド２９、３０、３１を外部（大気部）および異種の流体の流路および異種の流体のマニホールドから遮断するために、流路２６、２７、２８のある発電領域まわりとマニホールド２９、３０、３１まわりに、燃料電池１０の構成部品（少なくともセパレータ１８および電解質膜１１を含む構成部品）間には接着剤３２が配置されており、接着剤３２はセルまたはモジュールの構成部品を接着するとともに、構成部品間をシールしている。接着剤３２はシール剤を兼ねる。接着剤３２を間に介層した２つの構成部品は、セパレータ１８とセパレータ１８であってもよいし、もしくはセパレータ１８と電解質膜１１であってもよい。
また、セル１９間またはモジュール間のシールはゴムガスケット３２Ｒに置換されてもよい。

燃料電池１０のセパレータ１８の縁部に、縁部からセル面内方向に発電領域から離れる方向に突出し燃料電池組立時に組立治具の基準部３４に当てられる先端部を有する突起３３が形成される。
セパレータ１８の「縁部」とは、図１〜図３（基準部３４がセパレータ外部に位置する場合）に示すようにセパレータ１８の外部（大気部）に面する縁部であってもよいし、あるいは図７（基準部３４がマニホールド内に位置する場合）に示すように流体のマニホールド２９、３０、３１に面する縁部であってもよい。
セパレータ１８に接着剤３２を塗布する場合、望ましくは、突起３３の表面（セル面と平行な表面）には接着剤３２を塗布しない。
また、組立治具は、セル構成部品をセル化（セル構成部品を組み合わせ、セル単体とすることをセル化という）またはモジュール化する時に構成部品の位置決めに用いる組立治具であってもよいし、セルまたはモジュールを積層してスタック化する時に積層されるセルまたはモジュールを位置決めするために用いる組立治具であってもよい。

突起３３は、セル化時に、セパレータ１８間に存在する接着剤３２がセパレータ１８の表面で押圧されて潰され拡がった時に突起３３の先端部からはみ出さないだけの突出高さを有する。突起高さは、突起が無い所のセパレータの縁部に対する、セパレータ面と平行な方向の、突起３３の突出高さである。突起３３の突起高さは、約０．５ｍｍであり、少なくとも０．２ｍｍ以上は必要であり、望ましくは０．３ｍｍ以上である。
図４に示すように、組立治具の基準部３４が、セル積層方向に見て、突起３３に対して凸の湾曲面、たとえば断面円形、である場合、突起３３の形状は、セル積層方向に見て、セル積層方向と直交方向に直線状に延びる先端部をもつ。また、図５に示すように、組立治具の基準部３４が、セル積層方向に見て、セパレータ縁部に対して平行な平面である場合、突起３３の形状は、、セル積層方向に見て、基準部３４に対して凸の湾曲面であることが望ましい。

図１〜図３に示すように、燃料電池１０のセパレータ１８の縁部に該縁部からセル面内方向（セル面と平行な方向）において突出する突起３３を形成する場合に、アノード側のセパレータ１８とカソード側のセパレータ１８とで、セル積層方向に見た際に突起３３の位置が重ならないように、突起３３の位置をセル積層方向と直交方向に互いにずらしてある。
図１はカソード側セパレータ１８に形成された突起３３ｂの位置を示し、図２はアノード側セパレータ１８に形成された突起３３ａの位置を示し、図３はガス流路をＭＥＡ側に向けてアノード側セパレータ１８とカソード側セパレータ１８でＭＥＡを挟んでセルを構成した時の、アノード側セパレータ１８の突起３３ａとカソード側セパレータ１８の突起３３ｂとの位置関係を示す。図３からわかるように、突起３３ａと突起３３ｂとは、セル積層方向（セパレータ積層方向と同じ）に直交する方向にずれており、セル積層方向に互いに重なり合わない。

セパレータ１８は平面視で矩形状（ほぼ矩形状を含む）である場合に、突起３３はセパレータ１８の矩形の角部近傍に形成されることが望ましい。

また、セパレータ１８の、マニホールド２９、３０、３１のうちの何れかのマニホールドの長手方向辺に対応する部分に、その長手方向辺が延びる方向と直交する方向に突出させて、突起３３が形成される場合は、そのマニホールドの長手方向辺（第１の長手方向辺３５）と、該第１の長手方向辺と対向し第１の長手方向辺と平行に延びる第２の長手方向辺３６との間に掛け渡されて梁３７が形成されており、この梁３７を設けることによって、第１の長手方向辺とセパレータ縁部との間の細長いセパレータ部分３８のセパレータ面内方向の剛性を高めてある。そして、突起３３が組立治具の基準部３４に当てられたときに細長いセパレータ部分３８が撓まないように、突起３３のうちマニホールドの長手方向辺の途中部位の近傍に設けられる突起３３ｂ（図２）は、梁３７の近傍に設けられることが望ましい。

図８、図９は、本発明のとり得るもう一つの形態を示している。
図８、図９の構造においては、隣接するセパレータ１８の周囲長さが異なっている。したがって、隣接するセパレータ１８の一方のセパレータは他方のセパレータより一回り小さい。隣接するセパレータ１８は、一つのセルの電解質膜１１を挟んでその両側にある２つのセパレータ１８であってもよいし、隣接するセルのアノード側セパレータとカソード側セパレータであってもよい。「周囲長さ」は、図８の例では、セパレータ外縁部の周囲長さである。ここで、セパレータ１８の「周囲長さ」とは、突起３３部分では、突起３３の両側の突起３３のない部分のセパレータ縁部をつないだ線で図った周囲長さとする。

セル積層方向に見た場合、周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａの外縁部が、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂの外縁部よりも、セパレータ面内方向（セル面と平行な方向）において、周囲長さが短い方のセパレータの外縁部と直交する方向に、外側に突出している。この突出量を図８で符号ｄで示してある。周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａの外縁部は、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂの外縁部に対して、突起３３の部位を除くセパレータ外縁部の全長にわたって突出している。これによって、図９に示すように、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂの外縁部の端面３９（セル積層方向に延びる面）と、周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａの外縁部のセパレータ面４０（セル積層方向と直交する面）とによって、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂの外縁部の端面３９の外側に、接着剤溜まり４１が形成される。

周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａに形成された突起３３のセパレータ面内方向の先端位置と、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂに形成された突起３３のセパレータ面内方向の先端位置とは、突起高さ方向に同じ高さ位置にあり、かつ、周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａの外縁部端面より外側にあるので、周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂに形成された突起３３の高さＤ₂ の方が、周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａに形成された突起３３の高さＤ₁ より高く、Ｄ₂ ＝ｄ＋Ｄ₁ の関係にある。

図８は、「周囲長さ」がセパレータの外縁部の周囲長さの場合であるが、「周囲長さ」は、図１０に示すように、マニホールド（冷媒マニホールド２９、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１）の周囲長さであってもよい。その場合は、マニホールド周囲長さが短い方のセパレータ端縁４３が、マニホールド周囲長さの長い方のセパレータ端縁４４よりも、マニホールド内に向かって突出して、端縁４３のセパレータ面と端縁４４の端面とで、接着剤溜まり４１を形成する。図９は、図１０の例にも同様に適用されるが、接着剤溜まり４１はマニホールド周囲に形成されることになる。

図８、図１０の例では、図９に示すように、セパレータ１８の外縁部の端面（セル積層方向に延びる面）には、外側に凸の曲面４２またはチャンファが形成されてもよい。曲面４２またはチャンファが形成された場合は、接着剤溜まり４１の断面の大きさが、曲面またはチャンファが形成されていない場合に比べて、大きくなる。

また、図１１〜図１７に示すように、突起３３またはセパレータ１８の少なくとも突起３３近傍に接着剤溜まり４１が形成されている。
接着剤溜まり４１は突起３１を含むセパレータ１８の表面に形成された凹部４５または凹状段部４６からなる。

接着剤溜まり４１が突起３１に形成される場合は、突起３１の表面のうち、セパレータの接着剤が塗布される側の面に接続する面に形成される。接着剤溜まり４１が突起３１に形成される場合は、図１１〜図１３に示すように、接着剤溜まり４１は突起３１の全幅（突起３１の突出方向と直交する方向の全長）にわたって形成されることが望ましい。

接着剤溜まり４１がセパレータ１８の少なくとも突起３１近傍部分に形成される場合は、セパレータの接着剤が塗布される側の面に接続する面に形成される。また、接着剤溜まり４１は、相対向するセパレータ１８のうち両方のセパレータに形成されてもよいし（図１４）、相対向するセパレータ１８のうち一方のセパレータのみに形成されてもよい（図１５）。また、セパレータ１８の「少なくとも」突起３１近傍部分とは、接着剤溜まり４１が、セパレータ１８の縁の全長にわたって形成されてもよいし、あるいは突起３１近傍部分のみに形成されてもよい、という意味である。また、「突起３１近傍部分」とは、接着剤溜まり４１が、突起３１に幅方向に突起３１とほぼ平行に、突起３１の全幅とほぼ同じ長さにわたって連続的に、かつ、マニホールドや発電領域と干渉しない位置に、形成されている、という意味である。

接着剤３２のセパレータ縁部からのはみ出しを防止するために接着剤３２の塗布量を少なくすると、図１６の比較例（本発明に含まず）に示すように、ガスケット３２Ｒの背面に接着剤３２が存在しない部分が生じてセパレータにガスケット３２Ｒからの反力がかかった時にセパレータ１８に割れが生じるおそれがあるが、図１１〜図１７に示すように接着剤溜まり４１が形成される場合は、接着剤溜まり４１によって接着剤３２のセパレータ縁部からのはみ出しが防止されるので、接着剤３２の塗布量を少なくする必要がなく、図１６のような接着剤塗布量不足の問題は生じない。

つぎに、本発明の作用、効果を説明する。
セル化時およびモジュール化時、またはスタック化時、セパレータ１８は組立治具の基準部３４に当てられるが、突起３３で基準部３４に当てられる。突起先端部からの接着剤３２のはみ出しはない。そのため、従来のようにセパレータ縁部からはみ出した接着剤が、組立治具の基準部に付着し、それによって、セル積層位置決め精度の低下が生じることが、起こらない。

また、ＭＥＡを挟んだ、アノード側のセパレータ１８の突起３３ａとカソード側のセパレータ１８の突起３３ｂとで、セル積層方向（セパレータ積層方向と同じ）に見た際の突起の位置を積層方向と直交する方向にずらしたので、突起３３を基準部３４に押し当てた反力を受けて突起３３がセル積層方向に変形しても突起３３ａと突起３３ｂが接触することがなく、セパレータ１８を組立治具の基準部３４に当てた時の、セパレータ１８の変形による電気的短絡を防止できる。

また、マニホールド２６、２７、２８のうち突起３３の近傍に位置するマニホールドに梁３７を設けた場合は、そのマニホールドと突起３３が形成された縁部との間のセパレータ部分３８を補強でき、突起３３を基準部３４に押し当てた反力を受けてもセパレータ部分３８が変形することを防止できる。その結果、高精度の位置決めが可能である。また、突起３３を基準部３４に強く押し当てても、マニホールドと突起３３が形成された縁部との間のセパレータ部分３８が損傷することがなく、セパレータの強度上の信頼性も上がる。

図８、図９、図１０に示すように、隣接するセパレータ１８の周囲長さを変えて隣接するセパレータ１８のサイズを変えた場合は、サイズが小の方のセパレータ１８Ｂの端面３９（セル積層方向に延びる面、マニホールドの場合は端縁４４の端面）と、サイズが大の方のセパレータ１８Ａのセパレータ面４０（セル積層方向と直交する面、マニホールドの場合は端縁４３のセパレータ面）とによって、サイズが小の方のセパレータ１８Ｂの端面３９の外側（マニホールドの場合は端縁４４の端面の内側）に、接着剤溜まり４１が形成されるので、隣接するセパレータ１８間の接着剤３２が隣接するセパレータ１８で押圧されてはみ出しても、接着剤溜まり４１にはみ出すだけでそれより外側にあるサイズが大の方のセパレータ１８Ａより外側（マニホールドの場合は端縁４３の端面の内側）にはみ出すことが抑制される。したがって、接着剤３２が突起３３の先端部まではみ出すことはない。そのため、従来のように接着剤がセパレータ縁部からはみ出したり、あるいはセパレータ縁部からはみ出した接着剤が、組立治具の基準部に付着したりして、セル積層位置決め精度の低下が生じることは、起こらない。

また、図９に示すように、セパレータ１８の外縁部またはマニホールドの端面に、曲面４２またはチャンファが形成された場合は、接着剤溜まり４１の断面の大きさが大きくなるので、接着剤溜まり４１の、セパレータ間からはみ出した接着剤を吸収する能力が大きくなり、上記のセル積層位置決め精度の低下防止効果がより一層確実に得られる。

また、図１１〜図１６、図１７に示すように、突起３３またはセパレータ１８の少なくとも突起３３近傍に接着剤溜まり４１が形成されている場合は、セパレータ間からはみ出さそうとする接着剤３２が接着剤溜まり４１がによって吸収され、突起３３の先端からはみ出すことが抑制され、突起３３先端からはみ出した接着剤が、組立治具の基準部に付着したりして、セル積層位置決め精度の低下が生じることは、起こらない。
また、接着剤溜まり４１が突起３３またはセパレータ１８の少なくとも突起３３近傍に形成されているので、接着剤３２の突起先端からのはみ出しが効果的に抑制される。

また、図１１〜図１６、図１７に示すように、接着剤溜まり４１が突起３１を含むセパレータ１８の表面に形成された凹部４５または凹状段部４６から構成される場合は、接着剤溜まり４１の断面の大きさが大きくなるので、接着剤溜まり４１の、セパレータ間からはみ出した接着剤を吸収する能力が大きくなり、上記のセル積層位置決め精度の低下防止効果がより一層確実に得られる。

本発明の燃料電池積層構造のカソード側セパレータの平面図である。 本発明の燃料電池積層構造のアノード側セパレータの平面図である。 本発明の燃料電池積層構造のカソード側セパレータとアノード側セパレータとを重ねた時の平面図である。 本発明の燃料電池積層構造のセパレータに形成した突起と組立治具の基準部の一例の断面図である。 本発明の燃料電池積層構造のセパレータに形成した突起と組立治具の基準部の、もう一例の断面図である。 図４の燃料電池積層構造の側面図である。 本発明の燃料電池積層構造で、マニホルド内面に突起が形成される場合の平面図である。 本発明の燃料電池積層構造の隣接セパレータを重ねた時の平面図である。 図８のＡ−Ａ断面図である。 図８のマニホールド部とその近傍（図８のＢ部）の拡大平面図である。 図８のセパレータの突起と組立治具基準の（図８のＣ部）の拡大平面図である。 図１１のＤ−Ｄ断面図である。 図１１のＥ−Ｅ断面図である。 接着剤溜まりを対向する２つのセパレータの両方に形成した場合の、接着剤溜まりとその近傍の断面図である。 接着剤溜まりを対向する２つのセパレータの一方のみに形成した場合の、接着剤溜まりとその近傍の断面図である。 接着剤塗布量を少なくした場合の接着剤とその近傍の断面図である。 セパレータに形成した接着剤溜まりを凹状段部から構成した場合の接着剤溜まりとその近傍の断面図である。 燃料電池のスタックの側面図である。 図１８のスタックの一部の断面図である。

符号の説明

１０ （固体高分子電解質型）燃料電池
１１ 電解質膜
１２、１５ 触媒層
１３、１６ 拡散層
１４ 電極（アノード、燃料極）
１７ 電極（カソード、空気極）
１８ セパレータ
１８Ａ 周囲長さが長い方のセパレータ
１８Ｂ 周囲長さが短い方のセパレータ
１９ セル
２０ ターミナル
２１ インシュレータ
２２ エンドプレート
２３ スタック
２４ 締結部材（テンションプレート）
２５ ボルト
２６ 冷媒流路（冷却水流路）
２７ 燃料ガス流路
２８ 酸化ガス流路
２９ 冷媒マニホールド
３０ 燃料ガスマニホールド
３１ 酸化ガスマニホールド
３２ 接着剤
３２Ｒ ガスケット
３３ 突起
３３ａ アノード側セパレータの突起
３３ｂ カソード側セパレータの突起
３４ 組立治具の基準部
３５ マニホールドの第１の長手方向辺
３６ マニホールドの第２の長手方向辺
３７ 梁
３８ 第１の長手方向辺とセパレータ縁部との間の細長いセパレータ部分
３９ 周囲長さが短い方のセパレータ１８Ｂの外縁部の端面
４０ 周囲長さが長い方のセパレータ１８Ａの外縁部のセパレータ面
４１ 接着剤溜まり
４２ 曲面またはチャンファ
４３ マニホールド周長長さが短い方のセパレータ端縁
４４ マニホールド周長長さが長い方のセパレータ端縁
４５ 凹部
４６ 凹状段部

Claims (8)

1. 燃料電池のセパレータの縁部に、該縁部からセル面内方向に突出し燃料電池組立時に組立治具の基準部に当てられる先端部を有する突起を形成した燃料電池積層構造。
2. 前記突起は、ＭＥＡとセパレータを組み合わせ単セルを構成する時に、セパレータ間またはセパレータとＭＥＡとの間のシール材である接着剤が前記突起の先端部からはみ出さないだけの突出高さを有する請求項１記載の燃料電池積層構造。
3. 燃料電池のセパレータの縁部に該縁部からセル面内方向に突出する突起を形成し、隣接するセパレータ同士で、前記突起の位置を積層方向に見た際に重ならないようにずらした燃料電池積層構造。
4. 前記セパレータが矩形状であり、前記突起がセパレータの矩形の角部近傍に形成されている請求項１または請求項２または請求項３記載の燃料電池積層構造。
5. 隣接する前記セパレータの周囲長さが異なる請求項１または請求項３記載の燃料電池積層構造。
6. 前記セパレータの端面に曲面またはチャンファが形成されている請求項５記載の燃料電池積層構造。
7. 前記突起または前記セパレータの少なくとも前記突起近傍に接着剤溜まりを形成した請求項１または請求項３記載の燃料電池積層構造。
8. 前記接着剤溜まりがセパレータ表面に形成された凹部または凹状段部からなる請求項７記載の燃料電池積層構造。

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