JP7469085B2 - 燃料電池用金属セパレータ及び発電セル - Google Patents

Description

本発明は、燃料電池用金属セパレータ及び発電セルに関する。

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一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備える。ＭＥＡは、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、発電セル（単位燃料電池）を構成している。発電セルが所定の数だけ積層した積層体を備えた燃料電池スタックが、例えば、燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれる。

燃料電池スタックでは、セパレータとして金属セパレータが使用される場合がある。下記特許文献１では、酸化剤ガス及び燃料ガスである反応ガスや冷却媒体の漏れを防止するために、金属セパレータに一体的に形成された凸形状のシール用ビード部が開示されている。燃料電池スタックには積層方向に締付荷重が付与されている。締付荷重により、シール用ビード部が弾性変形して、シール用ビード部の頂部に面圧（シール面圧）が発生し、所望のシール性が発揮される。

米国特許出願公開第２０１８／０１１４９９４号明細書

シール用ビード部では、湾曲部のシール面圧が直線部のシール面圧よりも大きくなりやすい。シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきが大きいと、所望のシール性が得られにくい。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制することができる燃料電池用金属セパレータ及び発電セルを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、ベースプレート部と、前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面方向に延在するシール用ビード部と、を備えた燃料電池用金属セパレータであって、前記シール用ビード部は、前記燃料電池用金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部を有し、前記湾曲部の曲率半径と角度の組合せは、前記シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する特定領域内で設定されている、燃料電池用金属セパレータである。

本発明の第２の態様は、電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体に積層された金属セパレータとを備えた発電セルであって、前記金属セパレータは、ベースプレート部と、前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面に沿って延在するシール用ビード部と、を有し、前記シール用ビード部は、前記金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部を有し、前記湾曲部の曲率半径と角度の組合せは、前記シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する特定領域内で設定されている、発電セルである。

本発明の上記態様によれば、湾曲部のシール面圧の上昇が抑制される。これにより、湾曲部を含むシール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る発電セルの分解斜視図である。 第１金属セパレータの平面図である。 第２金属セパレータの平面図である。 連通孔ビード部及びその周辺図である。 図４に示した連通孔ビード部の曲率半径と角度の組合せによる特定領域を示す図である。

以下、本発明に係る燃料電池用金属セパレータ及び発電セルについて好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示す単位燃料電池を構成する発電セル１０は、樹脂枠付きＭＥＡ１２と、樹脂枠付きＭＥＡ１２の一方面側に配置された第１金属セパレータ１４と、樹脂枠付きＭＥＡ１２の他方面側に配置された第２金属セパレータ１６とを備える。複数の発電セル１０が、例えば、矢印Ａ方向（水平方向）又は矢印Ｃ方向（重力方向）に積層されるとともに、積層方向の締付荷重（圧縮荷重）が付与されて、燃料電池スタック（図示せず）が構成される。燃料電池スタックは、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。

第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板の断面を波形にプレス成形して構成される。互いに隣接する発電セル１０における一方の発電セル１０の第１金属セパレータ１４と、他方の発電セル１０の第２金属セパレータ１６とは、外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合され、接合セパレータを構成する。

矩形状の第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１６及び後述する樹脂枠部材１２ｂの各々の長手方向（矢印Ｂ方向）の一端部（矢印Ｂ１側端部）には、酸化剤ガスを供給する１つの酸化剤ガス入口連通孔２０ａと、燃料ガスを排出する２つの燃料ガス出口連通孔２２ｂと、冷却媒体を供給する２つの冷却媒体入口連通孔２４ａとが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２２ｂは、第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１６及び樹脂枠部材１２ｂの各々をセル厚さ方向（矢印Ａ方向）に貫通する。酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、冷却媒体入口連通孔２４ａ及び燃料ガス出口連通孔２２ｂは、鉛直方向（矢印Ｃ方向）に配列される。

酸化剤ガスは、例えば、酸素含有ガスである空気である。燃料ガスは、例えば、水素含有ガスである。冷却媒体は、例えば水を含む液体である。

第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１６及び樹脂枠部材１２ｂの各々の長手方向の他端部（矢印Ｂ２側端部）には、酸化剤ガスを排出する２つの酸化剤ガス出口連通孔２０ｂと、燃料ガスを供給する１つの燃料ガス入口連通孔２２ａと、冷却媒体を排出する２つの冷却媒体出口連通孔２４ｂとが設けられる。

燃料ガス入口連通孔２２ａ、冷却媒体出口連通孔２４ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂは、第１金属セパレータ１４、第２金属セパレータ１６及び樹脂枠部材１２ｂの各々をセル厚さ方向（矢印Ａ方向）に貫通する。酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ及び冷却媒体出口連通孔２４ｂは、鉛直方向に配列される。

各連通孔（酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂ、冷却媒体入口連通孔２４ａ、冷却媒体出口連通孔２４ｂ）は、平面視で、六角形状に形成されている。なお、各連通孔の形状は、他の多角形状、例えば、三角形状や四角形状等に形成されてもよく、角に湾曲部を有する多角形状に形成されてもよい。

酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂ、冷却媒体入口連通孔２４ａ及び冷却媒体出口連通孔２４ｂの配置や個数は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。

樹脂枠付きＭＥＡ１２は、電解質膜・電極構造体１２ａ（以下、「ＭＥＡ１２ａ」という）と、ＭＥＡ１２ａの外周部に設けられた枠形状の樹脂枠部材１２ｂとを備える。樹脂枠付きＭＥＡ１２は、ＭＥＡ１２ａを有するＭＥＡ部材の一態様である。ＭＥＡ１２ａは、電解質膜２８と、電解質膜２８の一方に積層されたカソード電極３０と、電解質膜２８の他方に積層されたアノード電極３２とを有する。

電解質膜２８は、例えば、固体高分子電解質膜（陽イオン交換膜）である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜２８は、カソード電極３０及びアノード電極３２に挟持される。電解質膜２８は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用することができる。

樹脂枠部材１２ｂは、フィルム状に形成され、ＭＥＡ１２ａの外周部に接合される。樹脂枠部材１２ｂを構成する樹脂材としては、例えば、電気的絶縁性を有する汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチック等が挙げられる。

なお、ＭＥＡ部材の他の態様では、樹脂枠部材１２ｂを用いることなく、電解質膜２８を外方に突出させてもよい。また、外方に突出した電解質膜２８の両側に枠形状のフィルムを設けてもよい。

第１金属セパレータ１４の樹脂枠付きＭＥＡ１２（具体的にはカソード電極３０）に対向する面には、図２に示すように、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路３４が設けられる。酸化剤ガス流路３４は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔２０ｂに流体的に連通する。

第１金属セパレータ１４は、平坦な板状のベースプレート部３８と、ＭＥＡ部材の外周部（本実施形態では樹脂枠部材１２ｂ）に向かってベースプレート部３８から突出したシール用ビード部４０とを備える。シール用ビード部４０は、プレス成形により第１金属セパレータ１４に一体成形されたものである。このため、シール用ビード部４０の根本部は、ベースプレート部３８に一体的に繋がっている。

第１金属セパレータ１４は、複数形態のシール用ビード部４０を備える。シール用ビード部４０は、ベースプレート部３８からセパレータ厚さ方向（ベースプレート部３８の厚さ方向）に突出するとともに、ベースプレート部３８の面方向に延在する。各シール用ビード部４０の裏側形状（突出側とは反対側の形状）は、凹形状である。各シール用ビード部４０の断面形状は台形状である。各シール用ビード部４０の断面形状は矩形状であってもよい。各シール用ビード部４０の頂部（凸部先端面）には、樹脂材（ゴムシール）が印刷又は塗布等により固着されてもよい。

第１金属セパレータ１４は、複数形態のシール用ビード部４０として、複数の連通孔ビード部４２と、外周側ビード部４４とを有する。複数の連通孔ビード部４２は、複数の連通孔（酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂ、冷却媒体入口連通孔２４ａ、冷却媒体出口連通孔２４ｂ）を個別に囲む。

外周側ビード部４４は、第１金属セパレータ１４の外周部に設けられ、酸化剤ガス流路３４を囲む。酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂをそれぞれ囲む連通孔ビード部４２は、平面視で外周側ビード部４４の内側に設けられている。

図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａを囲む連通孔ビード部４２には、酸化剤ガスを流通させるためのブリッジ部６０が設けられている。ブリッジ部６０は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａを囲む連通孔ビード部４２の内周部及び外周部からそれぞれ延出し且つベースプレート部３８から樹脂枠部材１２ｂ（図１参照）に向かって突出した複数のトンネル６２により構成されている。各トンネル６２のベースプレート部３８からの突出高さは、連通孔ビード部４２の突出高さよりも低く設定されている。

連通孔ビード部４２の内周部から延出したトンネル６２の各突端は、酸化剤ガス入口連通孔２０ａに開口している。連通孔ビード部４２の外周部から延出したトンネル６２の各突端には、孔部６２ｈが形成されている。ブリッジ部６０は、連通孔ビード部４２の内部空間（裏側凹部）を介して、酸化剤ガス入口連通孔２０ａと、酸化剤ガス流路３４（図２参照）とを連通している。図２に示すように、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂを囲む連通孔ビード部４２の内周部及び外周部にも同様にブリッジ部６０が設けられている。

図１に示すように、第２金属セパレータ１６の樹脂枠付きＭＥＡ１２（具体的にはアノード電極３２）に対向する面には、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路３６が設けられる。燃料ガス流路３６は、燃料ガス入口連通孔２２ａ及び燃料ガス出口連通孔２２ｂに流体的に連通する。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６は、平坦な板状のベースプレート部４８と、ＭＥＡ部材の外周部（本実施形態では樹脂枠部材１２ｂ）に向かってベースプレート部４８から突出したシール用ビード部５０とを備える。シール用ビード部５０は、プレス成形により第２金属セパレータ１６に一体成形されたものである。このため、シール用ビード部５０の根本部は、ベースプレート部４８に一体的に繋がっている。

第２金属セパレータ１６は、複数形態のシール用ビード部５０を備える。シール用ビード部５０は、ベースプレート部４８からセパレータ厚さ方向（ベースプレート部３８の厚さ方向）に突出するとともに、ベースプレート部４８の面方向に延在する。各シール用ビード部５０の裏側形状（突出側とは反対側の形状）は凹形状である。各シール用ビード部５０の断面形状は台形状である。各シール用ビード部５０の断面形状は矩形状であってもよい。各シール用ビード部５０の頂部（凸部先端面）には、樹脂材（ゴムシール）が印刷又は塗布等により固着されてもよい。

図３に示すように、第２金属セパレータ１６は、複数形態のシール用ビード部５０として、複数の連通孔ビード部５２と、外周側ビード部５４とを有する。複数の連通孔ビード部５２は、複数の連通孔（酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂ、冷却媒体入口連通孔２４ａ、冷却媒体出口連通孔２４ｂ）を個別に囲む。

外周側ビード部５４は、第２金属セパレータ１６の外周部に設けられ、燃料ガス流路３６を囲む。酸化剤ガス入口連通孔２０ａ、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂをそれぞれ囲む連通孔ビード部５２は、平面視で外周側ビード部５４の内側に設けられている。

燃料ガス入口連通孔２２ａ及び燃料ガス出口連通孔２２ｂをそれぞれ囲む連通孔ビードには、第１金属セパレータ１４の上述したブリッジ部６０（図２）と同様に、燃料ガスを流通させるためのブリッジ部７０が設けられている。

図２に示すように、第１金属セパレータ１４の連通孔ビード部４２は、平面視で多角形状（本実施形態では六角形状）に形成されている。連通孔ビード部４２は、他の多角形状（三角形状、四角形状）に形成されてもよい。

図４に示すように、連通孔ビード部４２は、第１金属セパレータ１４の平面視で、直線に沿って形成された複数の直線部７４と、円弧状の湾曲に形成された複数の湾曲部７６とを有する。直線部７４と湾曲部７６とが交互に配置されることにより、連通孔ビード部４２は全体として多角形状に形成されている。従って、直線部７４は、多角形状の辺部に相当する部分であり、湾曲部７６は、多角形状の角部に相当する部分である。

なお、広義には、完全な直線形状だけでなく直線に沿って延在する波形状Ｗも「直線部７４」に含まれる。従って、直線部７４は、図４において仮想線で示すような振幅の小さい波形状Ｗを有してもよい。換言すれば、連通孔ビード部４２において、多角形状の辺部に相当する箇所が波形状Ｗであってもよい。

図２に示すように、酸化剤ガス入口連通孔２０ａ以外の連通孔（酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ等）を囲む連通孔ビード部４２も同様に、複数の直線部７４と複数の湾曲部７６とを有する。

図４に示すように、湾曲部７６は、曲率半径Ｒ及び角度θを有する。湾曲部７６の曲率半径Ｒは、湾曲部７６のビード幅方向中央を通る円弧状の湾曲線Ｌの曲率半径である。湾曲部７６の角度θは、湾曲部７６の両端間の角度、すなわち、当該湾曲部７６の両側に隣接する直線部７４間の角度である。

一般的に、シール用ビード部では、形状的要因により湾曲部の方が直線部よりも剛性が高くなるため、湾曲部でのシール面圧が直線部でのシール面圧よりも高くなりやすい。角度θが大きく曲率半径Ｒが小さいほどシール面圧は大きくなる。そこで、本実施形態では、シール用ビード部４０の一態様である連通孔ビード部４２において湾曲部７６の角度θに対して曲率半径Ｒをある値以上に設定する（下記の特定領域Ｚ内で設定する）ことで、湾曲部７６のシール面圧の上昇を抑制する。これにより、連通孔ビード部４２の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する。

湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せは、図５に示すように、連通孔ビード部４２の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する特定領域Ｚ内で設定されている。具体的には、湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せは、θ≦４．５ｅ^0.3R－４．５の関係式を満たすように設定される。

図５中のθ＝４．５ｅ^0.3R－４．５は、曲率半径Ｒと角度θについて同じシール面圧となるライン（等圧線）を示している。特定領域Ｚは、θ＝４．５ｅ^0.3R－４．５のライン以下の領域である。有限要素解析（ＦＥＡ）の結果、曲率半径Ｒと角度θを特定領域Ｚ内で設定することにより、湾曲部７６のシール面圧の上昇が抑制され、シール面圧のばらつきを所望の範囲内にできることが確認された。一方、θ＝４．５ｅ^0.3R－４．５のラインよりも上の領域では、湾曲部７６のシール面圧が高くなりすぎることが確認された。

上記の特定領域Ｚ内で、湾曲部７６の角度θは例えば６０°～１２０°に設定され、曲率半径Ｒは例えば約８．９ｍｍ～１１．１ｍｍに設定される。第１金属セパレータ１４及び第２金属セパレータ１６の各板厚は、例えば５０μｍ～２００μｍに設定される。

なお、図４において、酸化剤ガス入口連通孔２０ａを囲む連通孔ビード部４２について曲率半径Ｒ及び角度θの符号を付していない他の湾曲部７６についても、曲率半径Ｒと角度θが上記の特定領域Ｚ内で設定されている。同一の連通孔ビード部４２に設けられた複数の湾曲部７６間で、曲率半径Ｒと角度θの組合せは同一でもよく互いに異なっていてもよい。

図４では、酸化剤ガス入口連通孔２０ａを囲む連通孔ビード部４２を示しているが、図２に示された他の連通孔（酸化剤ガス出口連通孔２０ｂ、燃料ガス入口連通孔２２ａ、燃料ガス出口連通孔２２ｂ、冷却媒体入口連通孔２４ａ、冷却媒体出口連通孔２４ｂ）を囲む連通孔ビード部４２についても、曲率半径Ｒと角度θが上記の特定領域Ｚ内で設定されている。

図３において、第２金属セパレータ１６に設けられた各連通孔ビード部５２も湾曲部７６を有する。連通孔ビード部５２の湾曲部７６は、曲率半径Ｒと角度θが上記の特定領域Ｚ内で設定されている。

図２又は図３に示すシール用ビード部４０、５０の他の態様である外周側ビード部４４、５４の湾曲部は、曲率半径Ｒと角度θの組合せが上記の特定領域Ｚ内で設定されてもよい。

上記のように構成された図１に示す発電セル１０は、以下のように動作する。

酸化剤ガス入口連通孔２０ａに酸化剤ガスが供給され、燃料ガス入口連通孔２２ａに燃料ガスが供給され、冷却媒体入口連通孔２４ａに冷却媒体が供給される。酸化剤ガス入口連通孔２０ａに供給された酸化剤ガスは、第１金属セパレータ１４の酸化剤ガス流路３４に導入され、カソード電極３０に沿って流通する。燃料ガス入口連通孔２２ａに供給された燃料ガスは、第２金属セパレータ１６の燃料ガス流路３６に導入され、アノード電極３２に沿って流通する。

従って、電解質膜・電極構造体１２ａでは、カソード電極３０に供給される酸化剤ガスとアノード電極３２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。電気化学反応で消費されなかった残余の燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔２２ｂから排出され、残余の酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔２０ｂから排出される。

一方、冷却媒体入口連通孔２４ａに供給された冷却媒体は、冷却媒体流路を流通することで、電解質膜・電極構造体１２ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔２４ｂから排出される。

本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

図４及び図５に示すように、シール用ビード部４０の湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せは、シール用ビード部４０の延在方向に沿ったシール面圧のバラツキを抑制する特定領域Ｚ内で設定されている。湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せが上記の特定領域Ｚ内で設定されることで、角度θに対する曲率半径Ｒが大きくなる。このため、湾曲部７６の湾曲形状による剛性の増加が抑制され、結果として湾曲部７６のシール面圧の上昇が抑制される。これにより、湾曲部７６を含むシール用ビード部４０の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制することができる。

湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せは、θ≦４．５ｅ^0.3R－４．５の関係式を満たす。このため、湾曲部７６を含むシール用ビード部４０の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを効果的に抑制することができる。

湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せが特定領域Ｚ内で設定されたシール用ビード部４０は、連通孔ビード部４２である。例えば外周側ビード部４４と比べて、連通孔ビード部４２は小さく形成されるため、湾曲部７６の曲率半径Ｒが小さくなりやすい。連通孔ビード部４２の湾曲部７６の曲率半径Ｒと角度θの組合せが特定領域Ｚ内で設定されることで、連通孔ビード部４２の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを効果的に抑制することができる。

上記では、第１金属セパレータ１４に設けられたシール用ビード部４０の湾曲部７６についての効果を説明したが、第２金属セパレータ１６に設けられたシール用ビード部５０の湾曲部７６についても同様の効果が得られる。

上記の実施形態をまとめると以下のようになる。

上記の実施形態は、ベースプレート部（３８）と、前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面方向に延在するシール用ビード部（４０）と、を備えた燃料電池用金属セパレータであって、前記シール用ビード部は、前記燃料電池用金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部（７６）を有し、前記湾曲部の曲率半径（Ｒ）と角度（θ）の組合せは、前記シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する特定領域（Ｚ）内で設定されている、燃料電池用金属セパレータを開示している。

上記の実施形態は、電解質膜・電極構造体（１２ａ）と、前記電解質膜・電極構造体に積層された金属セパレータとを備えた発電セル（１０）であって、前記金属セパレータは、ベースプレート部（３８）と、前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面に沿って延在するシール用ビード部（４０）と、を有し、前記シール用ビード部は、前記金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部（７６）を有し、前記湾曲部の曲率半径（Ｒ）と角度（θ）の組合せは、前記シール用ビード部の延在方向に沿ったシール面圧のばらつきを抑制する特定領域（Ｚ）内で設定されている、発電セルを開示している。

前記湾曲部の前記曲率半径をＲとし、前記角度をθとしたとき、θ≦４．５ｅ^0.3R－４．５の関係式を満たす。

前記燃料電池用金属セパレータは、反応ガス又は冷却媒体を前記セパレータ厚さ方向に流すための連通孔を有し、前記湾曲部の曲率半径と角度の組合せが前記特定領域内に設定された前記シール用ビード部は、前記連通孔を囲む連通孔ビード部（４２）である。

前記連通孔ビード部は、前記平面視で前記湾曲部以外の箇所に波形状（Ｗ）を有する。

１０…発電セル（単位燃料電池） １２ａ…電解質膜・電極構造体
３８、４８…ベースプレート部 ４０、５０…シール用ビード部
４２、５２…連通孔ビード部 ７６…湾曲部
Ｒ…湾曲部の曲率半径 Ｚ…特定領域
θ…湾曲部の角度

Claims (4)

1. ベースプレート部と、
   前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面方向に延在するシール用ビード部と、
   を備えた燃料電池用金属セパレータであって、
   前記シール用ビード部は、前記燃料電池用金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に隣接する直線部とを有し、前記湾曲部と前記直線部とが交互に複数個ずつ配置されることにより全体として多角形状に形成されており、前記湾曲部は前記多角形状の角部に相当する部分であり、前記直線部は前記多角形状の辺部に相当する部分であり、
   前記湾曲部の曲率半径は、８．９ｍｍ～１１．１ｍｍであり、
   前記湾曲部の角度は、６０°～１２０°であり、
   前記湾曲部の前記曲率半径と前記角度の組合せは、前記湾曲部の前記曲率半径をＲとし、前記角度をθとしたとき、θ≦４．５ｅ^０．３Ｒ－４．５の関係式を満たす、燃料電池用金属セパレータ。
2. 請求項１記載の燃料電池用金属セパレータにおいて、
   前記燃料電池用金属セパレータは、反応ガス又は冷却媒体を前記セパレータ厚さ方向に流すための連通孔を有し、
   前記シール用ビード部は、前記連通孔を囲む連通孔ビード部である、燃料電池用金属セパレータ。
3. 請求項２記載の燃料電池用金属セパレータにおいて、
   前記直線部は、直線に沿って延在する波形状を有する、燃料電池用金属セパレータ。
4. 電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体に積層された金属セパレータとを備えた発電セルであって、
   前記金属セパレータは、
   ベースプレート部と、
   前記ベースプレート部からセパレータ厚さ方向に突出するとともに、前記ベースプレート部の面に沿って延在するシール用ビード部と、を有し、
   前記シール用ビード部は、前記金属セパレータの平面視で湾曲した湾曲部と、前記湾曲部に隣接する直線部とを有し、前記湾曲部と前記直線部とが交互に複数個ずつ配置されることにより全体として多角形状に形成されており、前記湾曲部は前記多角形状の角部に相当する部分であり、前記直線部は前記多角形状の辺部に相当する部分であり、
   前記湾曲部の曲率半径は、８．９ｍｍ～１１．１ｍｍであり、
   前記湾曲部の角度は、６０°～１２０°であり、
   前記湾曲部の前記曲率半径と前記角度の組合せは、前記湾曲部の前記曲率半径をＲとし、前記角度をθとしたとき、θ≦４．５ｅ^０．３Ｒ－４．５の関係式を満たす、発電セル。

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