JP7613315B2 - 燃料電池用のセパレータ及び燃料電池の単セル - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池用のセパレータ及び燃料電池の単セルに関する。

特許文献１には、燃料電池が開示されている。この燃料電池は、膜電極ガス拡散層接合体（Membrane Electrode Gas Diffusion Layer Assembly 、以下、ＭＥＧＡ）と、ＭＥＧＡの外周側に配置された樹脂フレーム部材とを備えている。

また、燃料電池は、ＭＥＧＡ及び樹脂フレーム部材を挟持するアノード側及びカソード側のセパレータを備えている。
ＭＥＧＡは、膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly 、以下、ＭＥＡ）と、ＭＥＡを挟持するアノード側及びカソード側のガス拡散層（Gas Diffusion Layer 、以下、ＧＤＬ）とを備えている。

セパレータは、ＭＥＧＡに対して酸化ガスまたは燃料ガス（以下、反応ガス）を供給する複数の溝流路と、溝流路同士の間に位置するとともにＧＤＬに当接する複数のリブとを有している。

特開２０１７－１８８３４６号公報

ところで、こうした燃料電池においては、セパレータと隣接するＧＤＬのうち溝流路と対向する部分が撓み変形し、同溝流路内に沈み込む場合がある。この場合、沈み込んだＧＤＬは、溝流路を流れる反応ガスに対して抵抗となるため、反応ガスの圧力損失を増大させるおそれがある。

本発明の目的は、溝流路へのガス拡散層の沈み込みを抑制できる燃料電池用のセパレータ及び燃料電池の単セルを提供することにある。

上記目的を達成するための燃料電池用のセパレータは、燃料電池の発電部に対向する対向面を有し、前記対向面には、反応ガスが流通する複数の溝流路が並んで設けられている燃料電池用のセパレータであって、前記複数の溝流路、及び前記溝流路同士の間に位置するとともに前記発電部に向かって突出する複数のリブを有する基材と、前記リブに接合されるとともに前記発電部に当接する当接部材と、を備えており、前記当接部材は、前記リブに接合されたベース部と、前記ベース部から突出するとともに複数の前記溝流路の並び方向において互いに間隔をおいて設けられた一対の突部と、を有している。

また、上記目的を達成するための燃料電池の単セルは、一対のセパレータと、前記一対のセパレータに挟持されるとともに、前記一対のセパレータの各々に当接する一対のガス拡散層を有する発電部と、を備え、前記一対のセパレータのうち少なくとも１つは、上記セパレータであり、前記ベース部における前記突部同士の間の部分には、前記発電部が沈み込んでいる。

同構成によれば、燃料電池の単セルを製造すべく発電部とセパレータとを積層すると、当接部材の一対の突部が発電部のガス拡散層（以下、ＧＤＬ）に食い込むとともに、当接部材において突部同士の間に形成される凹部内にＧＤＬが沈み込むようになる。その結果、ＧＤＬのうち溝流路と対向する部分が張った状態となる。したがって、溝流路へのＧＤＬの沈み込みを抑制できる。

また、上記構成によれば、当接部材を設けることにより、セパレータの基材のリブの突出高さを当接部材の高さの分だけ小さくすることができる。したがって、セパレータの基材の成形、ひいてはセパレータの製造を容易にすることができる。

図１は、燃料電池用のセパレータの一実施形態について、同燃料電池の単セルを示す分解斜視図である。 図２は、同実施形態のセパレータを示す平面図である。 図３は、図２の３－３線に沿った断面図である。 図４は、発電部をセパレータに積層した状態を示す断面図である。 図５は、当接部材の凹部内にＧＤＬが沈み込んだ状態を示す断面図である。 図６は、当接部材の凹部内に枠部材が沈み込んだ状態を示す断面図である。 図７は、セパレータの変形例を示す平面図である。

以下、図１から図６を参照して、燃料電池用のセパレータ及び燃料電池の単セルの一実施形態について説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示しているため、各構成の寸法比率が実際とは異なる場合がある。

＜燃料電池スタックの単セル９０の全体構成＞
図１に示すように、燃料電池スタックの単セル９０は、膜電極接合体１０（以下、ＭＥＡ１０）と、ＭＥＡ１０を保持する枠部材２０と、ＭＥＡ１０及び枠部材２０を挟持する一対のセパレータ３０，５０とを有している。

単セル９０は、全体として長方形板状である。
なお、以降では、セパレータ３０、ＭＥＡ１０及び枠部材２０、セパレータ５０の積層方向を第１方向Ｘとして説明する。

また、単セル９０の長手方向であるとともに、第１方向Ｘと直交する方向を第２方向Ｙとして説明する。
また、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの双方に直交する方向を第３方向Ｚとして説明する。

単セル９０は、反応ガスまたは冷却媒体を単セル９０内に導入するための導入孔９１，９３，９５と、単セル９０内の反応ガス及び冷却媒体を外部へ導出するための導出孔９２，９４，９６とを有している。なお、本実施形態では、導入孔９１及び導出孔９２は、燃料ガスが流通する孔である。また、導入孔９３及び導出孔９４は、冷却媒体が流通する孔である。また、導入孔９５及び導出孔９６は、酸化剤ガスが流通する孔である。ここで、燃料ガスは、水素ガスである。また、冷却媒体は、冷却水である。また、酸化剤ガスは、空気である。

導入孔９１，９３，９５及び導出孔９２，９４，９６は、第２方向Ｙに長い平面視長方形状であり、単セル９０を第１方向Ｘに貫通している。導入孔９１及び導出孔９４，９６は、第２方向Ｙにおける単セル９０の一側（図１の左右方向における左側）に設けられている。導入孔９１及び導出孔９４，９６は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。導出孔９２及び導入孔９３，９５は、第２方向Ｙにおける単セル９０の他側（図１の右側）に設けられている。導出孔９２及び導入孔９３，９５は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。

＜ＭＥＡ１０＞
図１に示すように、ＭＥＡ１０は、第２方向Ｙに長い平面視長方形状である。
ＭＥＡ１０は、図示しない固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）と、電解質膜の両面に設けられた電極１１Ａ，１１Ｂとを有している。なお、本実施形態では、第１方向Ｘにおける電解質膜（図示略）の一側（図１の上下方向における上側）の面に接合された電極が、カソード電極１１Ａである。また、第１方向Ｘにおける電解質膜の他側（図１の下側）の面に接合された電極が、アノード電極１１Ｂである。

電極１１Ａ，１１Ｂは、電解質膜に接合された触媒層（図示略）と、触媒層に接合されたガス拡散層１２（以下、ＧＤＬ１２）とを有している。
なお、ＭＥＡ１０が本発明に係る燃料電池の発電部に相当する。

＜枠部材２０＞
図１に示すように、枠部材２０は、第２方向Ｙに長い長方形枠状である。
枠部材２０は、例えば合成樹脂材料によりシート状に形成されている。

枠部材２０は、孔９１，９２，９３，９４，９５，９６を構成する貫通孔２１，２２，２３，２４，２５，２６を有している。
枠部材２０は、中央に第２方向Ｙに長い平面視長方形状の開口部２７を有している。開口部２７の縁部には、第１方向Ｘの一側（図１の上側）からＭＥＡ１０が接合されている。すなわち、枠部材２０は、ＭＥＡ１０の外周側に位置している。

＜セパレータ３０＞
図１及び図２に示すように、セパレータ３０は、第２方向Ｙに長い平面視長方形板状である。

セパレータ３０は、ＭＥＡ１０のアノード電極１１Ｂ側に設けられている（図１参照）。
セパレータ３０は、ＭＥＡ１０に対向する内側対向面３０ａと、枠部材２０に対向する外側対向面３０ｂとを有している。

セパレータ３０は、セパレータ３０の本体を構成する基材３０Ａと、基材３０Ａとは別体にて形成される当接部材４０とを備えている（図２参照）。
＜基材３０Ａ＞
基材３０Ａは、例えばチタンやステンレス鋼などの金属部材をプレス成形することにより形成されている。

基材３０Ａは、孔９１，９２，９３，９４，９５，９６を構成する貫通孔３１，３２，３３，３４，３５，３６を有している。貫通孔３１，３４，３６は、それぞれ第３方向Ｚにおいて枠部材２０の貫通孔２１，２４，２６と対応した位置に設けられている。また、貫通孔３２，３３，３５は、それぞれ第３方向Ｚにおいて枠部材２０の貫通孔２２，２３，２５と対応した位置に設けられている。

基材３０Ａは、燃料ガスが流通する複数の溝流路３７と、溝流路３７同士の間に位置する複数のリブ３８とを有している。なお、図１には、基材３０Ａにおいて、複数の溝流路３７及び複数のリブ３８が形成された部分の外縁を簡略化して示している。

図２に示すように、複数の溝流路３７は、貫通孔３１と貫通孔３２とを連通する溝である。なお、本実施形態では、６つの溝流路３７が第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。

溝流路３７の溝幅、すなわち流路断面積は、溝流路３７の延在方向の全体にわたって一定である。各溝流路３７の溝幅は、互いに同一である。
各溝流路３７は、内側対向面３０ａに設けられた波状部３７ａと、波状部３７ａから外側対向面３０ｂに延出された延出部３７ｂとを有している。

波状部３７ａは、内側対向面３０ａの面方向において波状に延在している。波状部３７ａの波長λ及び振幅Ａは、波状部３７ａの延在方向の全体にわたって一定である。また、波状部３７ａの波数は、３つである。なお、本実施形態では、各波状部３７ａは、同一の波形を有している。また、本実施形態では、複数の波状部３７ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する波状部３７ａは、内側対向面３０ａの外縁よりも外側に位置する部分を有している。

延出部３７ｂは、波状部３７ａの延在方向の両端からそれぞれ貫通孔３１，３２に向かって直線状に延在している。
図３に示すように、複数のリブ３８は、第１方向Ｘの一側（図３の上下方向における上側）に突出している。

図２に示すように、本実施形態では、５つのリブ３８が第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる。
各リブ３８は、内側対向面３０ａに設けられた波状部３８ａと、波状部３８ａから外側対向面３０ｂに延出された延出部３８ｂとを有している。なお、本実施形態では、複数の波状部３８ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する波状部３８ａは、内側対向面３０ａの外縁よりも外側に位置する部分を有している。

図１及び図３に示すように、基材３０Ａは、第１方向Ｘにおいて対向面３０ａ，３０ｂとは反対側の面３０ｃを有している。面３０ｃには、冷却媒体が流通する複数の溝流路３８Ａと、溝流路３８Ａ同士の間に位置する複数のリブ３７Ａが設けられている。リブ３７Ａは、溝流路３７の裏面により構成されている。また、溝流路３８Ａは、リブ３８の裏面により構成されている。すなわち、リブ３７Ａ及び溝流路３８Ａは、対向面３０ａ，３０ｂの溝流路３７及びリブ３８と表裏一体の関係にある（図３参照）。なお、図１には、複数の溝流路３８Ａ及び複数のリブ３７Ａが形成された部分の外縁を簡略化して示している。

複数の溝流路３８Ａは、貫通孔３３と、貫通孔３４とを連通する溝である。溝流路３８Ａ内では、冷却媒体が溝流路３７を流れる燃料ガスと反対方向に流れる。
＜当接部材４０＞
図３に示すように、当接部材４０は、ＭＥＡ１０のＧＤＬ１２に当接するものであり、基材３０Ａとは異なる導電性材料により形成されている。詳しくは、当接部材４０は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる結合材と、カーボン等の導電性粒子とを含む導電性材料により形成されている。

当接部材４０は、リブ３８に接合されるベース部４１と、ベース部４１から突出する一対の突部４２とを有している。
ベース部４１は、突部４２同士の間においてＭＥＡ１０の面方向に延びるとともにＭＥＡ１０に対向する底面４１ａと、第１方向Ｘにおいて底面４１ａとは反対側に位置するとともにリブ３８の先端面３８ｃと接合される接合面４１ｂとを有している。

ベース部４１は、第３方向Ｚにおいてリブ３８の先端面３８ｃの全体を覆っている。当接部材４０は、第３方向Ｚにおける接合面４１ｂの両端が接着剤（図示略）によりリブ３８の先端面３８ｃに接着されることにより基材３０Ａ上に固定されている。

一対の突部４２は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をおいて設けられている。一対の突部４２は、第３方向Ｚにおいて底面４１ａから立ち上がる内側面４２ａを有している。すなわち、当接部材４０において突部４２同士の間には、底面４１ａ及び一対の内側面４２ａから構成される凹部４３が形成されている。内側面４２ａは、第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０に近づくほど第３方向Ｚにおいて底面４１ａから離れるように傾斜している。

ベース部４１の底面４１ａから一対の突部４２の先端までの高さＨは、１０μｍ以上、３０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、同高さＨは、２０μｍ以上、３０μｍ以下であることが更に好ましい。本実施形態では、同高さＨが２０μｍ以上、３０μｍ以下に設定されている。

底面４１ａに対する一対の内側面４２ａの傾斜角度θは、１度以上、５度以下の範囲内であることが好ましい。また、同傾斜角度θは、２度以上、５度以下であることが更に好ましい。また、同傾斜角度θは、３度以上、５度以下であることが一層好ましい。また、同傾斜角度θは、４度以上、５度以下であることがより一層好ましい。本実施形態では、同傾斜角度θが４度以上、５度以下に設定されている。

図２に示すように、当接部材４０は、波状部３８ａ及び延出部３８ｂの双方に接着されている。詳しくは、当接部材４０は、リブ３８の延在方向の全体にわたって設けられている。

また、当接部材４０は、５つのリブ３８の各々に設けられている。
＜セパレータ５０＞
図１に示すように、セパレータ５０は、第２方向Ｙに長い平面視長方形板状である。

セパレータ５０は、例えば、チタンやステンレス鋼などの金属部材をプレス成形することにより形成されている。
セパレータ５０は、ＭＥＡ１０のカソード電極１１Ａ側に設けられている。セパレータ５０は、ＭＥＡ１０に対向する対向面を含む第１面５０ａと、第１面５０ａとは反対側の第２面５０ｂとを有している。

セパレータ５０は、孔９１，９２，９３，９４，９５，９６を構成する貫通孔５１，５２，５３，５４，５５，５６を有している。貫通孔５１，５４，５６は、それぞれ第３方向Ｚにおいて枠部材２０の貫通孔２１，２４，２６と対応した位置に設けられている。また、貫通孔５２，５３，５５は、それぞれ第３方向Ｚにおいて枠部材２０の貫通孔２２，２３，２５と対応した位置に設けられている。

図１に示すように、セパレータ５０は、酸化剤ガスが流通する複数の溝流路５７と、冷却媒体が流通する複数の溝流路５８とを有している。なお、図１には、セパレータ５０において、複数の溝流路５７が形成された部分の外縁と、複数の溝流路５８が形成された部分の外縁をそれぞれ簡略化して示している。

複数の溝流路５７は、貫通孔５５と、貫通孔５６とを連通する溝である。溝流路５７内では、酸化剤ガスが溝流路３７を流れる燃料ガスと反対方向に流れる。
複数の溝流路５８は、貫通孔５３と、貫通孔５４とを連通する溝である。溝流路５８内では、冷却媒体が溝流路５７を流れる酸化剤ガスと同方向に流れる。

次に、本実施形態の作用について説明する。
図４に示すように、燃料電池の単セル９０を製造すべくセパレータ３０と、ＭＥＡ１０及び枠部材２０とを積層する。このとき、セパレータ３０の内側対向面３０ａにおいては、リブ３８の波状部３８ａに接着された当接部材４０の一対の突部４２と、ＭＥＡ１０のＧＤＬ１２とが当接した状態となる。これにより、図５に示すように、当接部材４０の一対の突部４２がＭＥＡ１０のＧＤＬ１２に食い込むとともに、当接部材４０において突部４２同士の間に形成される凹部４３内にＧＤＬ１２が沈み込むようになる。また、ベース部４１の底面４１ａにＧＤＬ１２が当接するようになる。その結果、ＧＤＬ１２のうち溝流路３７と対向する部分が張った状態となる。なお、図４及び図５においては、ＭＥＡ１０のうちＧＤＬ１２のみを示している。

一方で、セパレータ３０の外側対向面３０ｂにおいては、リブ３８の延出部３８ｂに接着された当接部材４０の一対の突部４２と、枠部材２０とが当接した状態となる。これにより、図６に示すように、当接部材４０の一対の突部４２が枠部材２０に食い込むとともに、当接部材４０において突部４２同士の間に形成される凹部４３内に枠部材２０が沈み込むようになる。また、ベース部４１の底面４１ａに枠部材２０が当接するようになる。その結果、枠部材２０のうち溝流路３７と対向する部分が張った状態となる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）セパレータ３０は、複数の溝流路３７、及び溝流路３７同士の間に位置するとともにＭＥＡ１０に向かって突出する複数のリブ３８を有する基材３０Ａと、リブ３８に接合されるとともにＭＥＡ１０に当接する当接部材４０とを備えている。当接部材４０は、リブ３８に接合されたベース部４１と、ベース部４１から突出するとともに複数の溝流路３７の並び方向である第３方向Ｚにおいて互いに間隔をおいて設けられた一対の突部４２とを有している。

こうした構成によれば、上述した作用を奏する。したがって、溝流路３７へのＧＤＬ１２の沈み込みを抑制できる。
また、上記構成によれば、当接部材４０を設けることにより、基材３０Ａのリブ３８の突出高さを当接部材４０の高さの分だけ小さくすることができる。したがって、セパレータ３０の基材３０Ａの成形、ひいてはセパレータ３０の製造を容易にすることができる。

（２）ベース部４１は、突部４２同士の間においてＭＥＡ１０の面方向に延びるとともにＭＥＡ１０と対向する底面４１ａを有している。一対の突部４２は、第３方向Ｚにおいて底面４１ａの端から立ち上がる内側面４２ａを有している。内側面４２ａは、ＭＥＡ１０とセパレータ３０との対向方向である第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０に近づくほど第３方向Ｚにおいて底面４１ａから離れるように傾斜している。

こうした構成によれば、一対の突部４２の内側面４２ａが底面４１ａに対して垂直に立ち上がる場合に比べて、ＧＤＬ１２が一対の内側面４２ａに沿って沈み込むようになる。その結果、ＧＤＬ１２のうち溝流路３７と対向する部分がより張った状態となる。したがって、溝流路３７へのＧＤＬ１２の沈み込みをより抑制できる。

（３）ベース部４１の底面４１ａから一対の突部４２の先端までの高さＨは、２０μｍ以上、３０μｍ以下である。底面４１ａに対する一対の内側面４２ａの傾斜角度θは、４度以上、５度以下である。

こうした構成によれば、（２）に係る発明の効果を好適に発揮することができるとともに、ベース部４１の底面４１ａとＧＤＬ１２との間に隙間が生じることを好適に抑制することができる。

（４）当接部材４０は、リブ３８の延在方向の全体にわたって設けられている。
こうした構成によれば、リブ３８の延在方向の全体にわたって溝流路３７へのＧＤＬ１２の沈み込みを抑制できる。また、リブ３８の延在方向において配置される当接部材４０の数を１つにすることが可能となる。このため、リブ３８の延在方向において複数の当接部材４０を設ける場合に比べて、セパレータ３０の製造をより容易にすることができる。

（５）当接部材４０は、複数のリブ３８の各々に設けられている。
こうした構成によれば、複数の溝流路３７の各々について、溝流路３７へのＧＤＬ１２の沈み込みを抑制できる。

（６）セパレータ３０は、枠部材２０に対向する外側対向面３０ｂを有している。複数の溝流路３７及び複数のリブ３８は、それぞれ外側対向面３０ｂに延出された延出部３７ｂ，３８ｂを有している。当接部材４０は、延出部３８ｂにも設けられている。

燃料電池においては、ＭＥＡ１０が、ＭＥＡ１０の外周に位置する枠部材２０によって保持されている。こうした枠部材２０が、合成樹脂材料により形成されていると、枠部材２０のうち溝流路３７と対向する部分が撓み変形し、同溝流路３７内に沈み込む場合がある。この場合、沈み込んだ枠部材２０は、ＧＤＬ１２と同様、溝流路３７を流れる燃料ガスに対して抵抗となるため、燃料ガスの圧力損失を増大させるおそれがある。

この点、上記構成によれば、上記発明の作用と同様な作用を奏することから、溝流路３７への枠部材２０の沈み込みを抑制できる。
＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・導入孔９１，９３，９５及び導出孔９２，９４，９６の形状は、本実施形態で例示したように平面視長方形状に限定されない。例えば、導入孔９１，９３，９５及び導出孔９２，９４，９６の形状は、平面視正方形状や平面視長円形状であってもよい。

・孔９１，９２，９３，９４，９５，９６における反応ガス及び冷却媒体の流れは、本実施形態で例示したものに限定されず、例えば孔９６を酸化剤ガスの導入孔とし、孔９５を酸化剤ガスの導出孔としてもよい。また、これに伴って孔９４を冷却媒体の導入孔とし、孔９３を冷却媒体の導出孔としてもよい。すなわち、溝流路５７を流れる酸化剤ガスと、溝流路３８Ａ，５８を流れる冷却媒体とが、溝流路３７を流れる燃料ガスと同方向に流れるようにしてもよい。

・溝流路３７の数は、本実施形態で例示した６つに限定されず、５つ以下であってもよいし、７つ以上であってもよい。
・セパレータ３０は、本実施形態で例示したように、波状部３７ａの各々が同一の形状を有するものに限定されない。すなわち、各溝流路３７は、波状部３７ａの各々の波長λ及び振幅Ａが波状部３７ａの延在方向の全体にわたって一定であるものに限定されず、例えば各波状部３７ａの３つの波の波長λ及び振幅Ａがそれぞれ異なるものであってもよい。

・各波状部３７ａの波数は、本実施形態で例示した３つに限定されず、２つ以下であってもよいし、４つ以上であってもよい。
・溝流路３７の各々の溝幅、すなわち流路断面積は、本発明に係る作用効果を奏するのであれば、溝流路３７の延在方向の全体にわたって一定でなくてもよい。

・セパレータ３０は、本実施形態で例示したように、複数の波状部３７ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する波状部３７ａが内側対向面３０ａの外縁よりも外側に位置する部分を有しているものに限定されない。例えば、上記波状部３７ａが第３方向Ｚにおいて内側対向面３０ａの外縁と同一の位置にあってもよいし、同外縁よりも内側に位置するものであってもよい。また、これに伴って複数の波状部３８ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する波状部３８ａを内側対向面３０ａの外縁よりも内側に位置するようにしてもよい。

・セパレータ３０は、本実施形態で例示したように当接部材４０がリブ３８の各々に設けられるものに限定されず、少なくとも１つのリブ３８に対して当接部材４０が設けられるものであればよい。

・当接部材４０は、本実施形態で例示したように、リブ３８の延在方向の全体にわたって設けられていなくてもよい。すなわち、図７に示すように、セパレータ３０は、複数の当接部材４０がリブ３８の延在方向において互いに間隔をあけて設けられてもよい。また、セパレータ３０は、当接部材４０がリブ３８の波状部３８ａ及び延出部３８ｂの双方に接着されるものに限定されず、当接部材４０が波状部３８ａ及び延出部３８ｂのいずれか一方にのみ接着されるものであってもよい。いずれの場合であっても、リブ３８のうち当接部材４０を設けない部分の突出高さを当接部材４０の高さの分だけ大きくするようにすればよい。

・溝流路３７は、本実施形態で例示したように、各々が内側対向面３０ａの面方向において波状に延在する波状部３７ａを有するものに限定されない。例えば、複数の溝流路３７のうち少なくとも１つは、各々が内側対向面３０ａの面方向において直線状に延在するものであってもよい。

・当接部材４０の形状は、本実施形態で例示した形状に限定されず、以下のように変更することができる。すなわち、当接部材４０の凹部４３の形状は、本実施形態で例示したように底面４１ａがＭＥＡ１０の面方向に延びるものに限定されず、例えば凹部４３の形状を断面Ｕ字状としてもよい。また、当接部材４０の内側面４２ａは、本実施形態で例示したように底面４１ａに対して傾斜するものに限定されず、例えば底面４１ａに対して垂直に立ち上がるようにしてもよい。

・当接部材４０は、本実施形態で例示したように、接着剤によりリブ３８に接着されるものに限定されない。例えば、当接部材４０と基材３０Ａとを熱プレスすることにより、当接部材４０をリブ３８に接合するようにしてもよい。

・当接部材４０を形成する導電性材料に含まれる結合材は、本実施形態で例示したエポキシ樹脂に限定されず、例えばフェノール樹脂を用いることもできる。また、結合材は、熱硬化性樹脂に限定されず、ポリプロピレン、ポリアミド、及びポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。

・基材３０Ａを成形型にインサートして射出成形することにより、リブ３８に対して当接部材４０を一体成形するようにしてもよい。
・セパレータ３０の基材３０Ａは、金属部材をプレス成形することにより形成されるものに限定されず、例えば切削加工やエッチング加工により成形することもできる。

・セパレータ３０の基材３０Ａに用いる材料としては、チタンやステンレス鋼に限定されず、アルミニウムやカーボンを用いることもできる。
・本発明に係る燃料電池用のセパレータは、本実施形態で例示したようなＭＥＡ１０のアノード電極１１Ｂ側に接合されるセパレータ３０に限定されず、カソード電極１１Ａ側に接合されるセパレータ５０に対して適用することもできる。

θ…傾斜角度
λ…波長
Ａ…振幅
Ｈ…高さ
Ｘ…第１方向
Ｙ…第２方向
Ｚ…第３方向
１０…膜電極接合体、ＭＥＡ
１１Ａ…カソード電極
１１Ｂ…アノード電極
１２…ガス拡散層、ＧＤＬ
２０…枠部材
２１…貫通孔
２２…貫通孔
２３…貫通孔
２４…貫通孔
２５…貫通孔
２６…貫通孔
２７…開口部
３０…セパレータ
３０Ａ…基材
３０ａ…内側対向面
３０ｂ…外側対向面
３０ｃ…面
３１…貫通孔
３２…貫通孔
３３…貫通孔
３４…貫通孔
３５…貫通孔
３６…貫通孔
３７…溝流路
３７ａ…波状部
３７ｂ…延出部
３７Ａ…リブ
３８…リブ
３８ａ…波状部
３８ｂ…延出部
３８ｃ…先端面
３８Ａ…溝流路
４０…当接部材
４１…ベース部
４１ａ…底面
４１ｂ…接合面
４２…突部
４２ａ…内側面
４３…凹部
５０…セパレータ
５０ａ…第１面
５０ｂ…第２面
５１…貫通孔
５２…貫通孔
５３…貫通孔
５４…貫通孔
５５…貫通孔
５６…貫通孔
５７…溝流路
５８…溝流路
９０…単セル
９１…導入孔
９２…導入孔
９３…導入孔
９４…導出孔
９５…導出孔
９６…導出孔

Claims (7)

1. 燃料電池の発電部に対向する対向面を有し、前記対向面には、反応ガスが流通する複数の溝流路が並んで設けられている燃料電池用のセパレータであって、
   前記複数の溝流路、及び前記溝流路同士の間に位置するとともに前記発電部に向かって突出する複数のリブを有する基材と、
   前記リブに接合されるとともに前記発電部に当接する当接部材と、を備えており、
   前記当接部材は、
   前記リブに接合されたベース部と、
   前記ベース部から突出するとともに複数の前記溝流路の並び方向において互いに間隔をおいて設けられた一対の突部と、を有している、
   燃料電池用のセパレータ。
2. 前記ベース部は、前記突部同士の間において前記発電部の面方向に延びるとともに前記発電部と対向する底面を有しており、
   前記一対の突部は、前記並び方向において前記底面の端から立ち上がる内側面を有しており、
   前記内側面は、前記発電部と前記セパレータとの対向方向において前記発電部に近づくほど前記並び方向において前記底面から離れるように傾斜している、
   請求項１に記載の燃料電池用のセパレータ。
3. 前記ベース部の前記底面から前記一対の突部の先端までの高さは、１０μｍ以上、３０μｍ以下であり、
   前記底面に対する一対の前記内側面の傾斜角度は、１度以上、５度以下である、
   請求項２に記載の燃料電池用のセパレータ。
4. 前記当接部材は、前記対向面において前記リブの延在方向の全体にわたって設けられている、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池用のセパレータ。
5. 前記当接部材は、複数の前記リブの各々に設けられている、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料電池用のセパレータ。
6. 前記発電部は、前記発電部の外周に位置する枠部材によって保持されるものであり、
   前記対向面を内側対向面とするとき、
   前記枠部材に対向する外側対向面を有しており、
   複数の前記溝流路及び複数の前記リブは、それぞれ前記外側対向面に延出された延出部を有しており、
   前記当接部材は、前記延出部にも設けられている、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料電池用のセパレータ。
7. 一対のセパレータと、
   前記一対のセパレータに挟持されるとともに、前記一対のセパレータの各々に当接する一対のガス拡散層を有する発電部と、を備え、
   前記一対のセパレータのうち少なくとも１つは、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のセパレータであり、
   前記ベース部における前記突部同士の間の部分には、前記発電部が沈み込んでいる、
   燃料電池の単セル。

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