JP2008034274A - 燃料電池用セパレータ及び燃料電池用セパレータ構成用プレート及び燃料電池用セパレータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層する部材が異なる材料で構成されているセパレータにおいて、部材間の接着力を高めるセパレータ構造及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータ２０であって、第１のプレート４０と、金属以外の材料からなる第２のプレート５０と、前記第１のプレートと前記第２のプレートとを接着する接着層５５０と、前記第１のプレート４０と前記第２のプレート５０と前記接着層５５０により形成される負圧部５５２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池に関するものであり、特に、燃料ガスと酸化ガスとを分離するセパレータに関するものである。

従来の燃料電池用のセパレータとして、燃料ガスプレートと酸化剤ガスプレートが中間プレートを挟持してなる３層構造のセパレータが知られている（特許文献１）。従来の３層構造のセパレータは、３枚のプレートが全て金属材料で構成されていた。

特開２００４−６１０４号公報

しかし、全てのプレートを金属プレートで構成すると、燃料電池の重量が重くなり、また、製造コストも高くなる。そこで、燃料電池を軽くし、製造コストを下げるために、一部のプレートを金属以外の材料を用いて構成すること、例えば、樹脂フレームを用いて２枚の金属プレートの間の中間プレートを構成することが考えられる。しかし、金属プレートと樹脂フレームとは、ろう付けによって接合できないため、金属プレートと樹脂フレームの間の接着力を強くすることが難しいという問題がある。

本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、複数のプレートからなるセパレータにおいて、少なくとも一方のプレートが金属以外の材料で構成されているプレート間の接着強度の向上を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池用セパレータは、複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータであって、第１のプレートと、金属以外の材料からなる第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートとを接着する接着層と、
前記第１のプレートと前記第２のプレートと前記接着層により形成される負圧部とを備える。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第１のプレートと第２のプレートを接着する接着面に形成されている負圧部により、第１のプレートと第２のプレートの間の接着力を高めることができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータはさらに、前記接着層に開口部を備え、前記負圧部は、前記第１のプレートと、前記第２のプレートと、前記第１のプレートと前記開口部により形成される閉塞空間であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第１のプレート及び第２のプレートの接着面を加工することなく閉塞空間を形成することができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部は、前記第１のプレートの前記第２のプレートとの接着面と前記第２のプレートの前記第１のプレートとの接着面との少なくとも一方に形成されている凹部により形成される閉塞空間であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第１のプレートと第２のプレートとの接着面に確実に閉塞空間を形成することができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部は、前記接着層に離散して斑点状に設けられているのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、接着面の空きスペースに閉塞空間を形成することができる。したがって、燃料電池を大きくすることなく第１のプレートと第２のプレートとの接着力を高めることができる。

本発明に係るセパレータにおいて、前記負圧部は、前記第２のプレートの外周に沿って設けられているのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、フレームの外周に沿って閉塞空間が形成されているので、断熱性が高く、外気温が低くても、燃料電池が冷やされにくい。したがって、燃料電池の低温での起動性を向上させることができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部の内部は真空であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、前記閉塞空間は真空であるので、第１のプレートと第２のプレートとをより強固に接着することができる。また、前記閉塞空間を真空にすれば、断熱性を高めることができるので燃料電池の低温での起動性を向上させることができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、さらに、前記第１のプレートと共に前記第２のプレートを挟持する第３のプレートを備えるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータは、３層積層構造の燃料電池用セパレータに使用することができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータ構成用プレートは、複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータ、を構成する燃料電池用セパレータ構成用プレートであって、他のプレートが接着される接着面に凹部が形成されている、燃料電池用セパレータ構成用プレートであることが好ましい。本発明によれば、プレートの接着面に形成されている凹部を用いて負圧部を容易に形成することができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、複数のプレートから構成され、第１のプレートと、第２のプレートと、前記第１のプレートと第２のプレートとを接着する接着層とにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、第１のプレートに開口部を有する接着層を形成する工程と、前記第１のプレートと第２のプレートとを重ね合わせる工程と、真空下、前記第１のプレートと前記第２のプレートを接着する工程とを備える。本発明によれば、負圧の閉塞空間を容易に形成でき、燃料電池用セパレータのプレート間の接着強度を高めることができる。

本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、複数のプレートから構成され、第１のプレートと、第２のプレートとにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、第１のプレートまたは第２のプレートの少なくとも一方のプレートの、他のプレートが接着される接着面に、他のプレートと接着した場合に閉塞空間が形成されるような凹部が形成されているプレートを製造する工程と、前記第１のプレートと前記第２のプレートとを重ね合わせる工程と、真空下、前記第１のプレートと前記第２のプレートを接着する工程とを備える。本発明によれば、凹部と他のプレートにより形成される閉塞空間を確実に負圧とすることができる。なお、接着面に凹部が形成されているプレートは、はじめから凹部が形成された状態でプレートを製造してもよいし、プレートの製造後に凹部を形成してもよい。

以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

Ａ．燃料電池１００の構成
図１を用いて本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池１０の構成について説明する。図１は、本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池１０の一部のスタックの構成を模式的に示す断面図である。本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池１０は、ガスセパレータ２０とＭＥＡ３０（Ｍｅｍｂａｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：膜電極接合体）とが繰り返し積層されることにより形成されている。

ＭＥＡ３０は、電解質膜３０２と、電解質膜３０２の両面に形成される多孔体３０４、３０６とから構成される。本実施例では、電解質膜３０２として、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂から成るプロトン伝導性のイオン交換膜が用いられている。電解質膜３０２の多孔体３０４、３０６との境界には触媒電極層が形成されている。触媒電極層として、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金触媒、あるいは白金と他の金属から成る白金合金触媒が用いられている。

多孔体３０４、３０６は、導電性及びガス透過性を有する板状部材であり、燃料ガス流路、酸化ガス流路を形成する。本実施例では、多孔体３０４、３０６としてチタン製の多孔体を用いている。

ＭＥＡ３０及び多孔体３０４、３０６の外周部には、シール部７０が設けられている。シール部７０には、燃料電池を積層方向に貫通する酸化ガス供給マニホールド１０２の一部を構成する酸化ガス供給用穴部７０２及び酸化ガス排出マニホールド１０４の一部を構成する酸化ガス排出用穴部７０４が形成されており、酸化ガスがＭＥＡ３０に供給され、ＭＥＡ３０から排出される。

ガスセパレータ２０は、外周の大きさがほぼ等しい略四角形状の板状部材であるカソード側プレート４０と中間プレート５０とアノード側プレート６０とを備える３層構造のセパレータである。中間プレート５０のカソード側プレート４０及びアノード側プレート６０との接着面には接着層５５０が備えられている。接着層５５０は、例えば、カソード側プレート４０と中間プレート５０とを接着するために、中間プレート５０とカソード側プレート４０との接着面に塗られた接着剤により構成される。接着剤として、例えば、エポキシ樹脂系接着剤などの熱硬化性樹脂系接着剤を用いることができる。本実施例では、接着剤は、接着面の全面に塗られているわけではなく、接着面に接着剤が塗られない開口部分が形成され、接着剤は接着剤が塗られない開口部分の周囲を囲うように塗られている。その結果、カソード側プレート４０と中間プレート５０との接着面には、接着剤の有無による段差によって、カソード側プレート４０と中間プレート５０に挟まれ、かつ、接着剤の塗られていない空隙部分である閉塞空間５５２が形成されている。ここで、閉塞空間５５２は、真空の空間となっている。アノード側プレート６０と中間プレート５０との接着についても同様に真空の閉塞空間５５２が形成されている。なお、本実施例では、接着剤を用いたが、接着面に開口部を有する接着シートを用いてもよい。

閉塞空間５５２は真空の空間であり、カソード側プレート４０、中間プレート５０、アノード側プレート６０は、大気圧により閉塞空間５５２側に押される。したがって、中間プレート５０とカソード側プレート４０との間、あるいは、中間プレート５０とアノード側プレート６０との間の接着力を高めることができる。また、一般に、真空の空間は断熱性が高いので閉塞空間５５２は高い断熱性を有する。一般に、燃料電池は低温では性能が下がるが、本実施例によれば、気温が低い場合でも、閉塞空間５５２によって外部との熱の移動が抑制されるので、燃料電池１０の温度は低下しにくい。したがって、気温が低い場合でも燃料電池１０の起動性を高めることができる。

図２から図５を参照して３層構造のガスセパレータ２０を構成するカソード側プレート４０、中間プレート５０、アノード側プレート６０の構成について説明する。図２は、カソード側プレート４０の構成を示す平面図、図３は、中間プレート５０の構成を示す平面図、図４は、中間プレート５０に塗った接着剤の場所を示す平面図、図５は、アノード側プレート６０の構成を示す平面図である。

カソード側プレート４０は、金属材料でできている。カソード側プレート４０の長辺４４２の近傍には、この長辺４４２に沿って酸化ガス供給マニホールド１０２の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部４０２が形成され、この長辺４４２の反対側の長辺４４４の近傍には、長辺４４４に沿って酸化ガス排出マニホールド１０４の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部４０４が形成されている。

また、カソード側プレート４０の短辺４４６の近傍には、この短辺４４６に沿って、長辺４４４に近い側に燃料ガス排出マニホールド１０８の一部を構成する燃料ガス排出用穴部４０８が形成され、長辺４４２に近い側に冷却水供給マニホールド１１０の一部を構成する冷却水供給用穴部４１０が形成され、短辺４４６の反対側の短辺４４８に近傍には、この短辺４４８に沿って、長辺４４２に近い側に燃料ガス供給マニホールド１０６の一部を構成する燃料ガス供給用穴部４０６が形成され、長辺４４４に近い側に冷却水排出マニホールド１１２一部を構成する冷却水排出用穴部４１２が形成されている。

カソード側プレート４０には、酸化ガス供給用穴部４０２の内側に、酸化ガス供給用穴部４０２と平行に、酸化ガス供給マニホールド１０２から供給された酸化ガスをガスセパレータ２０の内部からガスセパレータ２０の外部の多孔体３０６に導くための細長い形状の複数の酸化ガス導入用穴部４２２が形成され、酸化ガス排出用穴部４０４の内側に、酸化ガス排出用穴部４０４と平行に、未反応の酸化ガスをガスセパレータ２０の外部の多孔体３０６からガスセパレータ２０内部に導いて酸化ガス排出マニホールド１０４に排出するための細長い形状の複数の酸化ガス導出用穴部４２４が形成されている。

中間プレート５０は、樹脂製のラミネートフィルムでできている。中間プレート５０には、カソード側プレート４０と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、酸化ガス供給マニホールド１０２の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部５０２と酸化ガス排出マニホールド１０４の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部５０４とが形成され、さらに、酸化ガス供給用穴部５０２の中間プレート５０の中心側の辺に、酸化ガス供給用穴部５０２からガスセパレータ２０内部を経由して酸化ガス導入用穴部４２２に連通する櫛形の酸化ガス供給用連通部５２２が形成され、酸化ガス排出用穴部５０４の中間プレート５０の中心側の辺に、酸化ガス排出用穴部５０４からガスセパレータ２０内部を経由して酸化ガス導出用穴部４２４に連通する櫛形の酸化ガス排出用連通部５２４が形成されている。

中間プレート５０には、カソード側プレート４０と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、燃料ガス供給マニホールド１０６の一部を構成する複数の燃料ガス供給用穴部５０６と燃料ガス排出マニホールド１０８の一部を構成する複数の燃料ガス排出用穴部５０６とが形成され、さらに、燃料ガス供給用穴部５０６の内側の辺に、燃料ガス供給用穴部５０６からガスセパレータ２０内部を経由して、後述する燃料ガス導入用穴部４２６に連通する櫛形の酸化ガス供給用連通部５２６が形成され、燃料ガス排出用穴部５０６の内側の辺に、燃料ガス排出用穴部５０８からガスセパレータ２０内部を経由して、後述する燃料ガス導出用穴部４２８に連通する櫛形の燃料ガス排出用連通部５２８が形成されている。

燃料ガスは、燃料ガス供給用マニホールド１０６から燃料ガス供給用連通部５２６を通ってガスセパレータ２０内部に入り、燃料ガス導入用穴部４２６を通ってガスセパレータ２０の外部の多孔体３０４に導かれる。燃料ガスは多孔体３０４から電解質膜３０２に拡散する。燃料ガスの主成分は水素であり、アノード側の電極触媒層で以下の電気化学反応を起こす。

Ｈ₂ → ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- （１）

未反応の燃料ガスは、多孔体３０４から燃料ガス導出用穴部４２８を通ってガスセパレータ２０内部に入り、燃料ガス排出用連通部５２８を通って燃料ガス排出用マニホールド１０８に排出される。電気化学反応で発生した水素イオンと電子は、カソード側の電極触媒層に移動する。

酸化ガスは、酸化ガス供給用マニホールド１０２から酸化ガス供給用連通部５２２を通ってガスセパレータ２０内部に入り、酸化ガス導入用穴部４２２を通ってガスセパレータ２０の外部の多孔体３０６に導かれ、電解質膜３０２に拡散する。酸化ガスは、カソード側の電極触媒層で、アノード側の電極触媒層から移動してきた水素イオン及び電子と以下の電気化学反応を起こす。

（１／２）Ｏ₂ ＋ ２Ｈ⁺ ＋ ２ｅ^- → Ｈ₂Ｏ （２）

未反応の酸化ガスは、多孔体３０６から酸化ガス導出用穴部４２４を通ってガスセパレータ２０内部に入り、酸化ガス排出用連通部５２４を通って酸化ガス排出用マニホールド１０４に排出される。

中間プレート５０には、さらに、カソード側プレート４０と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、冷却水供給マニホールド１１０の一部を構成する冷却水供給用穴部５１０と、冷却水排出用マニホールド１１２の一部を構成する冷却水排出用穴部５１２と、外周部を除く中央部に、燃料電池１０を冷却する冷却水を流すための略四角形状の冷却水流路形成用穴部５１４と、冷却水供給用穴部５１０と冷却水流路形成用穴部５１４とを貫通する冷却水供給用貫通孔５３０と、冷却水排出用穴部５１２と冷却水流路形成用穴部５１４とを貫通する冷却水排出用貫通孔５３２が形成されている。冷却水は、冷却水供給用マニホールド１１０から冷却水供給用貫通孔５３０を通って冷却水流路形成用穴部５１４に入り、燃料電池を冷却する。冷却水は、冷却水排出用貫通孔５３２を通って冷却水排出用マニホールド１１２に排出される。

中間プレート５０の表面には、カソード側プレート４０、アノード側プレート６０と中間プレート５０とを接着するためのエポキシ樹脂系接着剤が塗られ、接着層５５０が形成されている。ここで、接着層５５０には、中間プレート５０とカソード側プレート４０とが接着されるときに、あるいは中間プレート５０とアノード側プレート６０とが接着されるときに、閉塞空間５５２を形成するように中間プレートの外周に沿って接着剤が塗られていない部分５５４が形成されている。接着剤が塗られている部分と塗られていない部分５５４とでは、接着剤の厚さ分の段差がある。その結果、例えば、カソード側プレート４０と中間プレート５０とを接着すると、接着剤が塗られていない部分５５４は接着剤が塗られている部分との段差により空隙部分が生じ、この空隙部分が閉塞空間５５２となる。なお、上述したように、接着剤のかわりに開口部を有する接着シートを用いてもよい。

アノード側プレート６０は、金属材料でできている。アノード側プレート６０には、カソード側プレート４０と重ねた場合に同じ場所に相当する位置には、酸化ガス供給マニホールド１０２の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部６０２と、酸化ガス排出マニホールド１０４の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部６０４と、燃料ガス共有用マニホールド１０６の一部を構成する燃料ガス供給用穴部６０６と、燃料ガス排出用マニホールド１０８の一部を構成する燃料ガス排出用穴部６０８と、冷却水供給用マニホールド１１０の一部を構成する冷却水供給用穴部６１０と、冷却水排出用マニホールド１１２の一部を構成する冷却水排出用穴部６１２とが形成されている。

また、アノード側プレート６０には、燃料ガス排出用穴部６０８の内側に燃料ガス供給マニホールド１０６から供給された燃料ガスをガスセパレータ２０の内部からガスセパレータ２０の外部の多孔体３０４に導くための燃料ガス導出用穴部６２８が形成され、燃料ガス供給用穴部６０６の内側に未反応の燃料ガスをガスセパレータ２０の外部の多孔体３０４からガスセパレータ２０内部に導いて燃料ガス排出マニホールド１０８に排出するための燃料ガス導入用穴部６２６が形成されている。

アノード側プレート６０には、さらに、中央部の領域において、複数の凸部６５０が形成されている。凸部６５０の頂点の高さはガスセパレータ２０を形成したときにカソード側セパレータ４０と接する高さである。したがって、ガスセパレータ２０を形成したときに、カソード側セパレータ４０とアノード側セパレータ６０は、凸部６５０を介して電気的に接続される。

図６を用いて、シール部７０の構成について説明する。図６は、シール部７０の概略構成を表す平面図である。シール部７０は、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性樹脂材料によって形成されている、外周の大きさがガスセパレータ２０とほぼ等しい略四角形状の部材である。シール部７０には、ガスセパレータ２０を構成するカソード側プレート４０、中間プレート５０、アノード側プレート６０と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、酸化ガス供給間にホールド１０２の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部７０２と、酸化ガス排出マニホールド１０４の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部７０４と、燃料ガス供給マニホールド１０６の一部を構成する燃料ガス供給用穴部７０６と、燃料ガス排出マニホールド１０８の一部を構成する燃料ガス排出用穴部７０８と、冷却水供給マニホールド１１０の一部を構成する冷却水供給用穴部７１０と、冷却水排出マニホールド１１２の一部を構成する冷却水排出用穴部７１２とが形成されている。また、シール部７０には、電解質膜３０２及び多孔体３０４、３０６を嵌め込むためのＭＥＡ用開口部７１４が形成されている。

図７を用いてガスセパレータ２０の製造方法について説明する。図７は、ガスセパレータ２０の製造方法を模式的に示す説明図である。なお、図３の１−１断面を例にして説明する。

中間プレート５０の表面に接着剤を塗り、接着層５５０を形成する（工程１）。このとき、中間プレート５０とカソード側プレート４０又はアノード側プレート６０と接着したときに閉塞空間５５２が形成されるように、接着剤を塗らない開口部分５５４を設ける。接着剤を塗る代わりに開口部を有する接着シートを貼り付けても良い。また、中間プレート５０の表面が他のプレートと熱接着できるような材質でできていてもよい。

次に、真空プレス機内で、カソード側プレート４０、中間プレート５０、アノード側プレート６０の順に、位置を合わせて重ね合わせる（工程２）。例えば、酸化ガス供給用穴部４０２、５０２、６０２の位置を合わせる。

真空プレス機内を減圧し、カソード側プレート４０と中間プレート５０とアノード側プレート６０とを加熱しながらプレスして接着する（工程３）。これにより接着剤を塗らない開口部分５５４はカソード側プレート４０、中間プレート５０に塞がれて負圧の閉塞空間５５２を形成する。

上記のように作製したガスセパレータ２０およびＭＥＡ３０を、カソード側プレート４０が、多孔体３０６に接し、アノード側プレート６０が、多孔体３０４に接するようにして、ガスセパレータ２０とＭＥＡ３０とを交互に積層することにより、燃料電池１００を製造することができる。

以上のように、本実施例によれば、燃料電池１０は、カソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０と中間プレート５０と接着層５５０の接着剤が塗られていない部分５５４により形成される真空の閉塞空間５５２を備えているので、大気圧の圧力により、カソード側プレート４０と中間プレート５０あるいはアノード側プレート６０と中間プレート５０の間の接着力を高めることができる。

また、本実施例によれば、中間プレートの外周に沿って真空の閉塞空間５５２を備えている。真空の空間は断熱性が高いため、熱の移動が抑制されるため、燃料電池は外部の温度の影響を受けにくい。したがって、気温が低くても燃料電池１０は低温になりにくく、低温時の燃料電池の起動性を高めることができる。

また、本実施例に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、接着層５５０に接着剤を塗らない開口部分５５４を設けて重ね合わせ、カソード側プレート４０と中間プレート５０、あるいは、アノード側プレート６０と中間プレート５０とを真空プレスをするだけで容易に接着することができる。また接着した２枚のプレートの間には真空の閉塞空間が形成されているので、接着力が強い。

Ｂ．変形例
（１）本実施例では、閉塞空間５５２は、中間プレートの外周に沿って細長い形状で形成されているが、形状は細長い形状に限られない。例えば図８に示すように接着剤を塗らない開口部分５５４を点線状に分割配置してもよい。図８は変形例に係る中間プレート５０に塗った接着剤の場所を示す平面図である。接着剤５５４を塗らない開口部分は点線上に分割配置されているため、閉塞空間５５２も点線上に分割配置される。閉塞空間５５２は小空間に分割されているため、閉塞空間５５２のいくつかの真空が破れても、カソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０と中間プレート５０との間の接着強度が低下しにくい。

（２）また、図９に示すように閉塞空間１２２を離散して斑点状に配置してもよい。図９は、変形例に係る中間プレート１１４に塗った接着剤の場所示す平面図である。本変形例によれば、接着剤を塗らない開口部分５５４を中間プレート５０の酸化ガス用穴部５０２などの穴部が形成されていない領域に設けることができるので、中間プレート５０の穴部が形成されていない領域を有効に使うことができる。その結果、燃料電池１０を大きくすることなく中間プレート５０とカソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０との接着強度を高めることができる。

（３）本実施例では、閉塞空間５５２は真空にしているが、閉塞空間５５２は真空でなくても負圧であればよい。閉塞空間１２２が負圧であれば、閉塞空間を設けないよりもカソード側プレート１１２と中間プレート１１４との接着強度を向上させることができる。

（４）本実施例では、カソード側プレート４０、アノード側プレート６０は金属材料であり、中間プレート５０の材料として樹脂製のラミネートフィルムを使用しているが、プレートの材料はこれらの材料に限られない。例えば、セラミック材料、黒鉛、炭素繊維などを使用することができる。

（５）本実施例では、接着層５５０に開口部５５４を設けているが、図１０に示すように、中間プレートの接着面に凹部５５８を備えていてもよい。図１０は変形例に係る燃料電池の一部のスタックを模式的に示す断面図である。本変形例によれば、前記凹部５５８とカソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０とのプレートとの間で真空の閉塞空間５５２が形成されるので、接着力を高めることができる。図には示さないが、凹部５５８を中間プレート５０ではなく、カソード側プレート４０、アノード側プレート６０に形成したり、あるいは凹部５５８を中間プレート５０に形成するとともに、カソード側プレート４０、アノード側プレート６０に形成したりしてもよいことは言うまでもない。

（６）本実施例に係る製造方法では、接着層５５０に開口部５５４を形成しているが、中間プレート５０、あるいはカソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０の少なくとの１つのプレートの接着面に凹部５５８を形成する工程を備えていてもよい。次の真空プレス工程で当該凹部５５８から真空の閉塞空間５５２を形成することができる。また、中間プレート５０、あるいはカソード側プレート４０あるいはアノード側プレート６０の少なくとの１つのプレートの接着面に凹部５５８を形成する工程の代わりに、あらかじめ凹部５５８を備えている中間プレート５０、カソード側プレート４０、アノード側プレート６０を製造する工程を備えていてもよい。最初からあらかじめ凹部が形成されているプレートを製造すれば、後で凹部を形成する工程を実行する必要がない。

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

本実施例に係る燃料電池の一部のスタックを模式的に示す断面図。 カソード側プレートの構成を示す平面図。 中間プレートの構成を示す平面図。 本実施例に係る中間プレートに塗った接着剤の場所を示す平面図。 アノード側プレートの構成を示す平面図。 シール部の概略構成を示す説明図。 燃料電池のセパレータ構造の製造方法を模式的に示す説明図。 変形例に中間プレートに塗った接着剤の場所を示す平面図。 変形例に係る中間プレートに塗った接着剤の場所を示す平面図。 変形例に係る燃料電池の一部のスタックを模式的に示す断面図。

符号の説明

１０…燃料電池
２０…ガスセパレータ
３０…ＭＥＡ
４０…カソード側プレート
５０…中間プレート
６０…アノード側プレート
７０…シール部
１０２…酸化ガス供給マニホールド
１０４…酸化ガス排出マニホールド
１０６…燃料ガス供給マニホールド
１０８…燃料ガス排出マニホールド
１１０…冷却水供給マニホールド
１１２…冷却水排出マニホールド
３０２…電解質膜
３０４、３０６…多孔体
４０２…酸化ガス供給用穴部
４０４…酸化ガス排出用穴部
４０６…燃料ガス供給用穴部
４０８…燃料ガス排出用穴部
４１０…冷却水供給用穴部
４１２…冷却水排出用穴部
４２２…酸化ガス導入用穴部
４２４…酸化ガス導出用穴部
５０２…酸化ガス供給用穴部
５０４…酸化ガス排出用穴部
５０６…燃料ガス供給用穴部
５０８…燃料ガス排出用穴部
５１０…冷却水供給用穴部
５１２…冷却水排出用穴部
５１４…冷却水流路形成用穴部
５２２…酸化ガス供給用連通部
５２４…酸化ガス排出用連通部
５２６…燃料ガス供給用連通部
５２８…燃料ガス排出用連通部
５３０…冷却水供給用貫通孔
５３２…冷却水排出用貫通孔
５５０…接着層
５５２…閉塞空間
５５４…接着剤を塗らない開口部分
５５８…凹部
６０２…酸化ガス供給用穴部
６０４…酸化ガス排出用穴部
６０６…燃料ガス供給用穴部
６０８…燃料ガス排出用穴部
６１０…冷却水供給用穴部
６１２…冷却水排出用穴部
６２６…燃料ガス導入用穴部
６２８…燃料ガス導出用穴部
６５０…凸部
７０２…酸化ガス供給用穴部
７０４…酸化ガス排出用穴部
７０６…燃料ガス供給用穴部
７０８…燃料ガス排出用穴部
７１０…冷却水供給用穴部
７１２…冷却水排出用穴部
７１４…ＭＥＡ用開口部

Claims (10)

1. 複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータであって、
   第１のプレートと、
   金属以外の材料からなる第２のプレートと、
   前記第１のプレートと前記第２のプレートとを接着する接着層と、
   前記第１のプレートと前記第２のプレートと前記接着層により形成される負圧部と、
   を備える燃料電池用セパレータ。
2. 請求項１に記載の燃料電池用セパレータはさらに、
   前記接着層に開口部を備え、
   前記負圧部は、前記第１のプレートと、前記第２のプレートと、前記第１のプレートと前記開口部により形成される閉塞空間である、燃料電池用セパレータ。
3. 請求項１に記載の燃料電池用セパレータにおいて、
   前記負圧部は、前記第１のプレートの前記第２のプレートとの接着面と前記第２のプレートの前記第１のプレートとの接着面との少なくとも一方に形成されている凹部により形成される閉塞空間である、燃料電池用セパレータ。
4. 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セパレータにおいて、
   前記負圧部は、前記接着層に離散して斑点状に設けられている、燃料電池用セパレータ。
5. 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セパレータにおいて、
   前記負圧部は、前記第２のプレートの外周に沿って設けられている、燃料電池用セパレータ。
6. 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セパレータにおいて、
   前記負圧部の内部は真空である、燃料電池用セパレータ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料電池用セパレータにおいてさらに、
   前記第１のプレートと共に前記第２のプレートを挟持する第３のプレートを備える、燃料電池用セパレータ。
8. 複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータを構成する燃料電池用セパレータ構成用プレートであって、
   他のプレートが接着される接着面に凹部が形成されている、燃料電池用セパレータ構成用プレート。
9. 複数のプレートから構成され、第１のプレートと、第２のプレートと、前記第１のプレートと第２のプレートとを接着する接着層とにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、
   第１のプレートに開口部を有する接着層を形成する工程と、
   前記第１のプレートと第２のプレートとを重ね合わせる工程と、
   真空下、前記第１のプレートと前記第２のプレートを接着する工程と
   を備える燃料電池用セパレータの製造方法。
10. 複数のプレートから構成され、第１のプレートと、第２のプレートとにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、
    第１のプレートまたは第２のプレートの少なくとも一方のプレートの、他のプレートが接着される接着面に、他のプレートと接着した場合に閉塞空間が形成されるような凹部が形成されているプレートを製造する工程と、
    前記第１のプレートと前記第２のプレートとを重ね合わせる工程と、
    真空下、前記第１のプレートと前記第２のプレートを接着する工程と、
    を備える燃料電池用セパレータの製造方法。

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