JP2011040359A - 燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】シール性を向上させ、燃料電池セルの組立精度を向上させる。
【解決手段】第一のガス拡散層１１及びその周縁部に一体的に成形された第一のガスケット１２と、第二のガス拡散層１３及びその周縁部に一体的に成形された第二のガスケット１４と、前記第一のガスケット１２と第二のガスケット１４を互いに連結するヒンジ部１５を備え、電解質膜の両面に触媒電極層を設けた膜−電極複合体２を厚さ方向両側から挟持するガス拡散層一体型ガスケット１であって、第一のガスケット１２又は第二のガスケット１４における膜−電極複合体２との密接面にシール突条１２ｃが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料電池において反応ガスのシールのために用いられガス拡散層に一体に設けられたガスケットに関する。

図１５に示されるように、燃料電池は、電解質膜及びその両面に設けた不図示の触媒電極層からなる膜−電極複合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）１０１を、厚さ方向両側からガス拡散層（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer）１０２，１０３を介して二枚のセパレータ１０４，１０５で挟持することによって、発電の最小単位である燃料電池セル１００が構成されている。

膜−電極複合体１０１の厚さ方向両側には、それぞれゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなる第一のガスケット１０６及び第二のガスケット１０７が配置されている。そして膜−電極複合体１０１における一方の触媒電極層とこれに対向した一方のセパレータ１０４との間には、第一のガスケット１０６によって例えば燃料ガス流路１００ａが画成され、膜−電極複合体１０１における他方の触媒電極層とこれに対向した他方のセパレータ１０５との間には、第二のガスケット１０７によって例えば酸化剤ガス流路１００ｂが画成される。

すなわちこの種の燃料電池は、各燃料電池セル１００において、燃料ガス流路１００ａを流通する燃料ガス（水素）が、第一のガス拡散層１０２を介して膜−電極複合体１０１の一方の触媒電極層（アノード）側に供給され、酸化剤ガス流路１００ｂを流通する酸化剤ガス（空気）が、第二のガス拡散層１０３を介して膜−電極複合体１０１の他方の触媒電極層（カソード）側に供給され、水の電気分解の逆反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって電力を発生するものである。そして各燃料電池セル１００による起電力は低いものであるが、多数の燃料電池セル１００を積層して電気的に直列に接続することにより、必要な起電力が得られるようになっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００４−３３５４５３号公報

しかしながらこの種の燃料電池において、第一のガスケット１０６及び第二のガスケット１０７を膜−電極複合体１０１に一体成形したものは、膜−電極複合体１０１が成形時の熱的ダメージを受けやすい懸念があり、第一のガスケット１０６及び第二のガスケット１０７を第一のガス拡散層１０２及び第二のガス拡散層１０３に一体成形したものは、成形工程や部品数が多くなるばかりか、燃料電池セル１００の組立精度が低くなりやすい問題がある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、シール性が良く、燃料電池セルの組立精度を向上させることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットは、第一のガス拡散層及びその周縁部に一体的に成形された第一のガスケットと、第二のガス拡散層及びその周縁部に一体的に成形された第二のガスケットと、前記第一のガスケットと第二のガスケットを互いに連結するヒンジ部を備え、電解質膜の両面に触媒電極層を設けた膜−電極複合体を厚さ方向両側から挟持するものであって、前記第一のガスケット又は第二のガスケットにおける前記膜−電極複合体との密接面にシール突条が形成されたものである。

また、請求項２の発明に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットは、請求項１に記載された構成において、第一のガスケットに嵌合突部が形成され、第二のガスケットに、前記嵌合突部と嵌合可能な嵌合穴又は嵌合凹部が、ヒンジ部を対称軸として前記嵌合突部と対称となる位置に形成されたものである。

請求項１の発明に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットによれば、第一のガスケット及び第二のガスケットが互いにヒンジ部を介して連結されると共に、それぞれ第一のガス拡散層及び第二のガス拡散層の周縁部に一体的に成形されたものであるため、部品数が削減されるばかりか、第一のガス拡散層及び第一のガスケットと、第二のガス拡散層及び第二のガスケットの間に挟持される膜−電極複合体が、第一のガスケット又は第二のガスケットに形成されたシール突条の圧縮力によってしっかり固定されるので組立精度が向上し、しかも前記シール突条の圧縮力によって膜−電極複合体との間のシール性も向上する。

請求項２の発明に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットによれば、膜−電極複合体を第一のガスケット及び第二のガスケットで厚さ方向両側から挟み込む際に、第一のガスケット及び第二のガスケットにヒンジ部を対称軸として互いに対称となる位置に形成された嵌合突部と嵌合穴又は嵌合凹部を互いに嵌合することによって、第一のガスケットとと第二のガスケットが互いに高精度に位置決めされるので、第一のガスケットと第二のガスケットの積層ずれによるシール性の低下が防止される。

本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを備えた燃料電池セルを示す部分断面図である。 本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す平面図である。 図２のIII-III断面図である。 本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込む過程を示す説明図である。 本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込んだ状態を示す部分断面図である。 燃料電池セルにおける発電のメカニズムを概略的に示す説明図である。 本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込んだときに位置ずれした状態を示す部分断面図である。 本発明の第二の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す平面図である。 本発明の第二の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込む過程を示す斜視図である。 本発明の第二の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込んだ状態を示す斜視図である。 嵌合突部と嵌合穴の嵌合状態を示す断面図である。 本発明の第三の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す平面図である。 本発明の第四の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットの嵌合突部と嵌合凹部の嵌合状態を示す断面図である。 本発明の第五の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す斜視図である。 従来技術による燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを備えた燃料電池セルを示す部分断面図である。

以下、本発明に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

まず図１は、本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを備えた燃料電池セルを示すもので、図中の参照符号１はガス拡散層一体型ガスケット、参照符号２は、このガス拡散層一体型ガスケット１に挟持され、電解質膜及びその両面に設けた触媒電極層からなる膜−電極複合体、参照符号３，４は、膜−電極複合体２を挟み込んだガス拡散層一体型ガスケット１を挟持するように配置された第一及び第二のセパレータである。

図２は、本発明の第一の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す平面図、図３は、図２のIII-III断面図である。これら図２及び図３にも示されるように、ガス拡散層一体型ガスケット１は、第一のガス拡散層１１及びその周縁部に一体的に成形された第一のガスケット１２と、第二のガス拡散層１３及びその周縁部に一体的に成形された第二のガスケット１４と、両ガスケット１２，１４を互いに連結するヒンジ部１５とを備える。

詳しくは、ガス拡散層一体型ガスケット１における第一のガス拡散層１１及び第二のガス拡散層１３は、例えば金属製の多孔体やカーボン繊維など、多孔質（ポーラス）な素材によって、互いに同形同大の板状又はシート状に形成されている。

ガス拡散層一体型ガスケット１における第一のガスケット１２及び第二のガスケット１４は、ゴム状弾性材料（ゴム材料あるいはゴム状弾性を有する合成樹脂材料)、好ましくはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、パーフルオロゴム（ＦＦＫＭ）などから選択された材料からなるものであって、ヒンジ部１５を対称軸として互いに対称に形成され、それぞれ、第一のガス拡散層１１及び第二のガス拡散層１３の周縁部に含浸一体化された基部１２ａ，１４ａと、その片面から断面山形をなして隆起したメインリップ１２ｂ，１４ｂを有する。

すなわち、このガス拡散層一体型ガスケット１は、第一のガス拡散層１１及び第二のガス拡散層１３を不図示の所定の金型内に位置決めしてセットし、型締めすることによって前記第一のガス拡散層１１及び第二のガス拡散層１３と前記金型の内面との間に画成されたキャビティ内に、液状の成形材料を充填して一体成形したものであるため、膜−電極複合体２にガスケットを一体成形する場合のように、膜−電極複合体２が成形時の熱的ダメージを受ける懸念が払拭される。

そして第一のガスケット１２の端部には、図２に示されるように、それぞれ燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒などの供給通路及び排出通路となる複数対のマニホールド孔１２１，１２２が開設されており、第二のガスケット１４の端部には、同じく燃料ガス、酸化剤ガス、冷媒などの供給通路及び排出通路となる複数対のマニホールド孔１４１，１４２が、ヒンジ部１５を対称軸として第一のガスケット１２のマニホールド孔１２１，１２２と線対称の位置に開設されており、メインリップ１２ｂ，１４ｂは、図２に二点鎖線で示されるように、これらマニホールド孔１２１，１２２，１４１，１４２を含む燃料ガス流路、酸化剤ガス流路及び冷媒流路を互いに独立して区画するものである。

また、ガス拡散層一体型ガスケット１の第一のガスケット１２におけるメインリップ１２ｂと反対側の面、言い換えれば図１に示される積層状態において膜−電極複合体２と密接される面には、図３に示されるように、メインリップ１２ｂよりも隆起高さが低くかつ小断面のシール突条１２ｃが、メインリップ１２ｂと背向する位置に沿って連続して形成されている。

ガス拡散層一体型ガスケット１のヒンジ部１５は、第一のガスケット１２及び第二のガスケット１４と連続したゴム状弾性材料からなるものであって、容易に折り曲げることができるように、第一のガスケット１２及び第二のガスケット１４の基部１２ａ，１４ａよりも薄肉の膜状に形成されている。また、このヒンジ部１５は、折り曲げ部分に沿って所要数のスリット１５ａが開設されることによって、一層容易に折り曲げることができるようになっている。

図４は、本発明の第一の形態に係るガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込む過程を示すものであり、図５は、膜−電極複合体を挟み込んだ状態を示すものである。すなわち上述のように構成された本発明の第一の形態に係るガス拡散層一体型ガスケット１は、図４（Ａ）に示されるように第一のガス拡散層１１及び第一のガスケット１２と、第二のガス拡散層１３及び第二のガスケット１４を、メインリップ１２ｂ，１４ｂが厚さ方向に対して互いに背反する向きとなるように、ヒンジ部１５を介して互いに折り畳むようにしながら、図４（Ｂ）に示されるように、膜−電極複合体２を厚さ方向両側から挟持するものである。そしてこの状態では、図２に示される第一のガスケット１２のマニホールド孔１２１，１２２と、第二のガスケット１４のマニホールド孔１４１，１４２が互いに重合されることになる。

このとき、第一のガスケット１２に形成されたシール突条１２ｃが、圧縮された状態で膜−電極複合体２に密接されると共に、図５に示されるように、その圧縮反力によって膜−電極複合体２の一部２ａを第二のガスケット１４に押し付けるので、膜−電極複合体２をしっかりと挟み込んでその位置ずれを防止することができ、その結果、燃料電池の組立精度が向上する。

なお、シール突条１２ｃの隆起高さや断面積は、図１に示される積層状態において、シール突条１２ｃの圧縮反力によって膜−電極複合体２が大きく曲げ変形を受けたり、あるいは第一及び第二のガスケット１２，１４及び第一及び第二のガス拡散層１１，１３が膜−電極複合体２から部分的に浮き上がったりすることがないように、適切に設定される。

また、ガス拡散層一体型ガスケット１は、第一のガスケット１２及び第二のガスケット１４が互いにヒンジ部１５を介して連結されると共に、それぞれ第一のガス拡散層１１及び第二のガス拡散層１３の周縁部に一体成形されたものであるため、部品数及び組立工数が大幅に削減される。

このようにして膜−電極複合体２を挟み込んだガス拡散層一体型ガスケット１は、図１に示されるように、第一及び第二のセパレータ３，４で挟み込むことによって、発電の最小単位である燃料電池セル１０が構成される。

第一のセパレータ３は、カーボンあるいは金属板など導電性を有する材料からなるものであって、ガス拡散層一体型ガスケット１における第一のガス拡散層１１との対向面には溝３１が形成されており、この溝３１によって、第一のガス拡散層１１との間に、図２に示される複数のマニホールド孔１２１のうちのいずれか及び複数のマニホールド孔１２２のうちのいずれかと連通する第一の反応ガス流路（例えば燃料ガス流路）Ｆ１が形成される。

第二のセパレータ４も第一のセパレータ３と同様のものであって、ガス拡散層一体型ガスケット１における第二のガス拡散層１３との対向面には溝４１が形成されており、この溝４１によって、第二のガス拡散層１３との間に、図２に示される複数対のマニホールド孔１４１，１４２のうち第一の反応ガス流路Ｆ１とは異なる位置のマニホールド孔１２１，１２２と重合したマニホールド孔１４１，１４２と連通する第二の反応ガス流路（例えば酸化剤ガス流路）Ｆ２が形成される。

そして図１に示される積層状態では、ガス拡散層一体型ガスケット１における第一のガスケット１２のメインリップ１２ｂが、所定のつぶし代をもって圧縮された状態で第一のセパレータ３の周縁部に密接されることによって、第一の反応ガス流路Ｆ１が形成された領域が独立して区画される。同様に、ガス拡散層一体型ガスケット１における第二のガスケット１４のメインリップ１４ｂが、所定のつぶし代をもって圧縮された状態で第二のセパレータ４の周縁部に密接されることによって、第二の反応ガス流路Ｆ２が形成された領域が独立して区画される。

上述のように構成された燃料電池セル１０においては、図６に示されるように例えば水素Ｈ₂を含む燃料ガスが第一の反応ガス流路Ｆ１及び第一のガス拡散層１１を介して膜−電極複合体２における一方の触媒電極層（アノード）２２に供給され、例えば酸素Ｏ₂を含む酸化剤ガス（空気）が第二の反応ガス流路Ｆ２及び第二のガス拡散層１３を介して膜−電極複合体２における他方の触媒電極層（カソード）２３に供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素Ｈ₂と酸素Ｏ₂から水Ｈ₂Ｏを生成する反応によって、電力を発生するものである。

詳しくは、第一の反応ガス流路Ｆ１から第一のガス拡散層１１を介して膜−電極複合体２におけるアノード２２に供給された燃料ガス中の水素Ｈ₂は、このアノード２２の触媒作用によって電子ｅ^-と水素イオンＨ⁺に分解される。

そしてこれによって発生した電子ｅ^-は、電流として外部の負荷Ｒを通って膜−電極複合体２におけるカソード２３へ向けて流れる。また、水素Ｈ₂から電子ｅ^-が分離されることによって生じた水素イオンＨ⁺は、カソード２３の電子ｅ^-に引き付けられるので、膜−電極複合体２における電解質膜２１を介してカソード２３へ移動する。

一方、第二の反応ガス流路Ｆ２から第二のガス拡散層１３を介して膜−電極複合体２におけるカソード２３に供給された酸化剤ガス中の酸素Ｏ₂は、このカソード２３の触媒作用により電子ｅ^-を受け取って、酸素イオンＯ^-となる。そしてこの酸素イオンＯ^-が、アノード２２から電解質膜２１を介して移動して来た水素イオンＨ⁺と結びつくことによって水Ｈ₂Ｏが生成されるのである。

なお、単一の燃料電池セル１０による起電力は低いものであるが、燃料電池は通常、多数の燃料電池セル１０をスタッキングして電気的に直列に接続して構成され、これによって必要な起電力が得られるようになっている。

このとき、第一の反応ガス流路Ｆ１を流通する燃料ガスは、第一のセパレータ３の周縁部に所定のつぶし代をもって密接された第一のガスケット１２のメインリップ１２ｂによってシールされ、第二の反応ガス流路Ｆ２を流通する酸化剤ガスや生成水は、第二のセパレータ４の周縁部に所定のつぶし代をもって密接された第二のガスケット１４のメインリップ１４ｂによってシールされる。

また、第一のガスケット１２に形成されたシール突条１２ｃが、圧縮された状態で膜−電極複合体２に密接されると共に、図５に示されるように、その圧縮反力によって膜−電極複合体２の一部２ａを第二のガスケット１４に押し付けるので、膜−電極複合体２に対する第一及び第二のガスケット１２，１４の密接面圧が局部的に高まる。しかも、メインリップ１２ｂ，１４ｂの圧縮反力も、シール突条１２ｃによる膜−電極複合体２に対する第一及び第二のガスケット１２，１４の密接面圧の極大化に有効に寄与する。このため、第一のガス拡散層１１から膜−電極複合体２における一方の触媒電極層２２に供給されるべき燃料ガスの一部が、第一のガスケット１２と膜−電極複合体２との密接部から漏洩したり、第二のガス拡散層１３から膜−電極複合体２における他方の触媒電極層２３に供給されるべき酸化剤ガスの一部が、第二のガスケット１４と膜−電極複合体２との密接部から漏洩したりするようなことはない。

なお、上述した第一の形態では、シール突条１２ｃを第一のガスケット１２に形成したが、これには限定されず、第二のガスケット１４におけるメインリップ１４ｂと反対側の、膜−電極複合体２と密接される面に形成しても良い。

また、上述した第一の形態では、第一の反応ガス流路Ｆ１から燃料ガスが供給され、第二の反応ガス流路Ｆ２から酸化剤ガスが供給されるものとして説明したが、その逆であっても良い。

なお、ガス拡散層一体型ガスケット１によって膜−電極複合体２を挟み込んだ状態において、図７に示されるように、第一のガスケット１２と第二のガスケット１４が互いに位置ずれしたような場合、メインリップ１２ｂ，１４ｂ同士もずれることになるので、図１に示される積層状態において、メインリップ１２ｂ，１４ｂの圧縮反力による第一及び第二のセパレータ３，４に対する密接面圧が損なわれ、しかもメインリップ１２ｂ，１４ｂの圧縮反力がシール突条１２ｃによる膜−電極複合体２に対する第一及び第二のガスケット１２，１４の密接面圧の極大化に有効に作用しなくなるので、優れたシール性が得られなくなる懸念がある。

そこで、以下に説明する本発明の第二〜第五の形態は、膜−電極複合体２を挟み込んだときの第一のガスケット１２と第二のガスケット１４の位置ずれの防止を図るもので、図８は、第二の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す平面図である。

すなわち第二の形態によるガス拡散層一体型ガスケット１において、先に説明した第一の形態と異なるところは、第一のガスケット１２に嵌合突部１２３が形成され、第二のガスケット１４に複数の嵌合穴１４３が形成された点にある。この嵌合突部１２３と嵌合穴１４３は、ヒンジ部１５の中心を対称軸として互いに線対称となる位置に設けられている。その他の部分は、基本的に第一の形態と同様に構成することができる。

第一のガスケット１２における嵌合突部１２３は、隆起形状が直方体状であって、ヒンジ部１５の延長方向に対して直交する第一のガス拡散層１１の互いに平行な二辺の近傍に位置して形成され、第二のガスケット１４における嵌合穴１４３は、嵌合突部１２３の平面投影形状と対応する長方形状の開口形状であって、ヒンジ部１５の延長方向に対して直交する第二のガス拡散層１３の互いに平行な二辺の近傍に位置して形成されている。

なお、嵌合突部１２３は、メインリップ１２ｂと反対側の面、すなわちヒンジ部１５を介して折り畳むことによって第二のガスケット１４と対向する面に突出形成されたものであって、図８に示されるように、メインリップ１２ｂ（シール突条１２ｃ）で囲まれたシール領域（第一の反応ガス流路Ｆ１）の外側、詳しくはメインリップ１２ｂによる第一のガス拡散層１１に対するシール領域とマニホールド孔１２１，１２２に対するシール領域との間に位置している。したがって、これと対称位置である嵌合穴１４３も、メインリップ１４ｂで囲まれたシール領域（第二の反応ガス流路Ｆ２）の外側、詳しくはメインリップ１４ｂによる第二のガス拡散層１３に対するシール領域とマニホールド孔１４１，１４２に対するシール領域との間に位置している。

図９は、第二の形態の燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込む過程を示す斜視図、図１０は、第二の形態の燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットで膜−電極複合体を挟み込んだ状態を示す斜視図、図１１は、嵌合突部と嵌合穴の嵌合状態を示す断面図である。すなわち上述のように構成された本発明の第二の形態に係るガス拡散層一体型ガスケット１は、図９に示されるように、第一のガス拡散層１１及び第一のガスケット１２と第二のガス拡散層１３及び第二のガスケット１４を、メインリップが厚さ方向に対して互いに背反する向きとなるように、ヒンジ部１５を介して互いに折り畳むようにしながら、膜−電極複合体２を厚さ方向両側から挟み込むものである。そしてこの状態では、図１０に示されるように、第一のガスケット１２のマニホールド孔１２１，１２２と、第二のガスケット１４のマニホールド孔１４１，１４２が互いに重合されることになる。

このとき、第一のガスケット１２に形成された嵌合突部１２３を第二のガスケット１４に形成された嵌合穴１４３に嵌合する。嵌合突部１２３と嵌合穴１４３は、ヒンジ部１５を対称軸として互いに対称となる位置に形成されているため、図１１に示されるように、この嵌合突部１２３と嵌合穴１４３を互いに嵌合することによって、第一のガスケット１２と第二のガスケット１４が互いに高精度に位置決めされるので、第一のガスケット１２のメインリップ１２ｂ及びシール突条１２ｃと第二のガスケット１４のメインリップ１４ｂのずれが発生しない。したがって、燃料電池スタックとしての積層状態において、メインリップ１２ｂ，１４ｂの圧縮反力による第一及び第二のセパレータ３，４（図１参照）に対する良好な密接面圧が得られると共に、メインリップ１２ｂ，１４ｂの圧縮反力がシール突条１２ｃによる膜−電極複合体２に対する第一及び第二のガスケット１２，１４の密接面圧の極大化にも有効に作用するので、優れたシール性が得られる。

またこのため、上述のようなガス拡散層一体型ガスケット１の折り畳みによる第一のガス拡散層１１及び第一のガスケット１２と膜−電極複合体２と第二のガス拡散層１３及び第二のガスケット１４との積層作業を、シールラインを気にすることなく、すなわちメインリップ１２ｂ及びシール突条１２ｃとメインリップ１４ｂの重合の可否を気にすることなく行うことができる。したがって燃料電池セル１０（図１参照）の組み立てが容易になり、作業性が向上する。

しかも、嵌合突部１２３は、第一のガス拡散層１１及び第一のガスケット１２と第二のガス拡散層１３及び第二のガスケット１４との間に膜−電極複合体２を挟み込んだ状態となる前に、第一のガス拡散層１１及び第一のガスケット１２の上に膜−電極複合体２の設置位置を案内する機能があるため、燃料電池の組立精度を一層向上させることができる。

また、嵌合穴１４３は、第二のガスケット１４におけるメインリップ１４ｂで囲まれたシール領域の外側に位置しているため、第一のガス拡散層１１又は第二のガス拡散層１３を通じて膜−電極複合体２のアノード側及びカソード側に供給される燃料ガス及び酸化剤ガスが嵌合穴１４３と嵌合突部１２３との嵌合隙間を通じて漏れたり混合したりしてしまうようなことはない。

図１２に示される本発明の第三の形態も、第二の形態と同様であり、第一のガスケット１２における嵌合突部１２３と第二のガスケット１４における嵌合穴１４３を、ヒンジ部１５の近傍に設けたものである。

なお、第二のガスケット１４には、嵌合穴１４３に代えて、図１３に示される本発明の第四の形態のように、非貫通の嵌合凹部１４４を形成し、この嵌合凹部１４４と嵌合突部１２３とを互いに嵌合させるようにすれば、その嵌合部からの漏れなどを考慮する必要がないので、その形成位置の自由度が広がる。

次に図１４は、本発明の第五の形態に係る燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケットを示す斜視図である。この形態において上述した第三の形態と異なるところは、嵌合突部１２３を第一のガスケット１２の四隅近傍に形成し、嵌合穴１４３を、第二のガスケット１４の四隅近傍に、ヒンジ部１５の中心を対称軸として嵌合突部１２３と互いに対称となるように形成し、また、嵌合突部１２３を円柱状とし、嵌合穴１４３の開口形状を円形状とした点にある。その他は基本的に第二の形態と同様に構成することができる。

したがって、この形態によるガス拡散層一体型ガスケット１も、第二の形態と同様の効果を奏することができる。

またこの場合も、嵌合穴１４３の代わりに図１３のような非貫通の嵌合凹部１４４とすることもできる。

１ ガス拡散層一体型ガスケット
１０ 燃料電池セル
１１ 第一のガス拡散層
１２ 第一のガスケット
１２ｃ シール突条
１２３ 嵌合突部
１３ 第二のガス拡散層
１４ 第二のガスケット
１４３ 嵌合穴
１４４ 嵌合凹部
１５ ヒンジ部
２ 膜−電極複合体
３ 第一のセパレータ
４ 第二のセパレータ
Ｆ１ 第一の反応ガス流路
Ｆ２ 第二の反応ガス流路

Claims (2)

1. 第一のガス拡散層及びその周縁部に一体的に成形された第一のガスケットと、第二のガス拡散層及びその周縁部に一体的に成形された第二のガスケットと、前記第一のガスケットと第二のガスケットを互いに連結するヒンジ部を備え、電解質膜の両面に触媒電極層を設けた膜−電極複合体を厚さ方向両側から挟持するものであって、前記第一のガスケット又は第二のガスケットにおける前記膜−電極複合体との密接面にシール突条が形成されたことを特徴とする燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケット。
2. 第一のガスケットに嵌合突部が形成され、第二のガスケットに、前記嵌合突部と嵌合可能な嵌合穴又は嵌合凹部が、ヒンジ部を対称軸として前記嵌合突部と対称となる位置に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケット。

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