JP2007012399A - Fuel cell and manufacturing method of fuel cell - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress drop in power generation efficiency of a fuel cell. <P>SOLUTION: The fuel cell is equipped with an electrolyte layer, diffusion layers arranged on both sides of the electrolyte layer, and separators arranged on both sides of the diffusion layer. The fuel cell is also equipped with a seal part arranged in the surroundings of the diffusion layer in order to suppress leakage of reaction gas to the outside of the fuel cell from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer and a passage resistance increasing part increasing passage resistance in at least one part of a space formed between the diffusion layer and the seal part. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関し、特に燃料電池の発電効率の低下を抑制するための技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a technique for suppressing a decrease in power generation efficiency of the fuel cell.

水素と酸素との電気化学反応を利用して発電する燃料電池が注目されている。燃料電池は、一般に、発電体とセパレータとが交互に積層された構成を有する。発電体は、例えば、電解質層の一方の表面にカソード電極層が配置され他方の表面にアノード電極層が配置されたＭＥＡ（（Membrane Electrode Assembly）、「膜・電極接合体」とも呼ぶ）と、ＭＥＡの両側の表面に配置された多孔体層と、から構成される。なお、本明細書では、電解質層の両側に配置された電極層およびＭＥＡの両側に配置された多孔体層の内の少なくとも１つの層を、「拡散層」と呼ぶものとする。   A fuel cell that generates electricity using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen has attracted attention. A fuel cell generally has a configuration in which power generators and separators are alternately stacked. The power generator is, for example, an MEA (also called “Membrane Electrode Assembly”, “membrane / electrode assembly”) in which a cathode electrode layer is disposed on one surface of an electrolyte layer and an anode electrode layer is disposed on the other surface; And a porous layer disposed on both surfaces of the MEA. In the present specification, at least one of the electrode layers disposed on both sides of the electrolyte layer and the porous body layer disposed on both sides of the MEA is referred to as a “diffusion layer”.

燃料電池の拡散層には、セパレータを介して、酸素を含む空気と水素を含む燃料ガスとが供給される。燃料電池に供給される空気および燃料ガスは、反応ガスとも呼ばれる。燃料電池の拡散層に供給された反応ガスは、拡散層内を流通しつつ電気化学反応に利用される。電気化学反応に利用されなかった反応ガスは、拡散層の外部へと排出される。   Air containing oxygen and fuel gas containing hydrogen are supplied to the diffusion layer of the fuel cell via a separator. The air and fuel gas supplied to the fuel cell are also called reaction gases. The reaction gas supplied to the diffusion layer of the fuel cell is used for an electrochemical reaction while circulating in the diffusion layer. The reaction gas that has not been used for the electrochemical reaction is discharged to the outside of the diffusion layer.

拡散層に供給された反応ガスの拡散層の面方向に沿った漏洩を防止するために、拡散層の周囲にシール部材が設けられることがある（例えば特許文献１）。   In order to prevent leakage of the reaction gas supplied to the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer, a seal member may be provided around the diffusion layer (for example, Patent Document 1).

特開２００２−２３１２７４号公報JP 2002-231274 A 特開２００２−２３１２７２号公報JP 2002-231272 A

拡散層の周囲にシール部材を設ける場合、シール部材が拡散層の表面に乗り上げてシールが不完全となることを防止するために、シール部材は拡散層の端面から所定距離離れた位置に配置される。この結果、シール部材と拡散層との間に空間が形成される。そのため、燃料電池の拡散層に供給された反応ガスの一部が、当該空間を通過して発電に利用されないまま外部へと排出される場合があった。反応ガスの一部が発電に利用されないまま排出されると、燃料電池の発電効率が低下するおそれがある。   When a seal member is provided around the diffusion layer, the seal member is disposed at a predetermined distance from the end surface of the diffusion layer in order to prevent the seal member from running over the surface of the diffusion layer and imperfect sealing. The As a result, a space is formed between the seal member and the diffusion layer. Therefore, a part of the reaction gas supplied to the diffusion layer of the fuel cell may be discharged outside through the space without being used for power generation. If part of the reaction gas is discharged without being used for power generation, the power generation efficiency of the fuel cell may be reduced.

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池の発電効率の低下を抑制することを可能とする技術を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing a decrease in power generation efficiency of a fuel cell.

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させる流路抵抗増大部と、を備える。 In order to solve at least a part of the above problems, a fuel cell of the present invention includes:
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
A flow path resistance increasing portion that increases the flow path resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion.

この燃料電池は、拡散層とシール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させる流路抵抗増大部を備えているため、拡散層内部から当該空間への反応ガスの流出が抑制さる。そのため、拡散層に供給された反応ガスの内、発電に供されない反応ガスの量を低減することができる。従って、この燃料電池では、発電効率の低下を抑制することができる。   Since this fuel cell includes a flow path resistance increasing portion that increases the flow resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion, the reaction gas from the inside of the diffusion layer to the space is provided. The outflow is suppressed. Therefore, the amount of reaction gas that is not supplied to power generation among the reaction gases supplied to the diffusion layer can be reduced. Therefore, this fuel cell can suppress a decrease in power generation efficiency.

上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、前記拡散層内から前記空間へと流出した反応ガスの流れの方向を、前記拡散層内に向かう方向へと変化させるように構成されているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion is configured to change the flow direction of the reaction gas flowing out from the diffusion layer into the space in a direction toward the diffusion layer. Also good.

この構成によれば、流路抵抗増大部によって、拡散層内から当該空間へと流出した反応ガスの流れの方向が、拡散層内に向かう方向へと変化するため、発電に供されない反応ガスの量をより低減することができる。従って、発電効率の低下をより抑制することができる。   According to this configuration, the flow resistance increasing portion changes the flow direction of the reaction gas flowing out from the diffusion layer into the space to the direction toward the diffusion layer. The amount can be further reduced. Therefore, a decrease in power generation efficiency can be further suppressed.

また、上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成されているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion may have a width along the stacking direction of the fuel cell and may be formed in a shape connecting the end surface of the diffusion layer and the seal portion. Good.

この構成によれば、流路抵抗増大部によって、当該空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させることができると共に、拡散層内から当該空間へと流出した反応ガスの流れの方向を拡散層内に向かう方向へと変化させることができる。   According to this configuration, the flow path resistance increasing portion can increase the flow path resistance in at least a part of the space, and the flow direction of the reaction gas flowing out from the diffusion layer into the space can be determined by the diffusion layer. It can be changed in the inward direction.

また、上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、弾性体を用いて形成されているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion may be formed using an elastic body.

この構成によれば、拡散層と流路抵抗増大部とを密着させることができ、確実に当該空間の流路抵抗を増大させることができる。   According to this configuration, the diffusion layer and the flow path resistance increasing portion can be brought into close contact with each other, and the flow path resistance of the space can be reliably increased.

また、上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、前記シール部と一体として形成されているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion may be formed integrally with the seal portion.

この構成によれば、燃料電池の製造工程の簡素化を図ることができる。   According to this configuration, the manufacturing process of the fuel cell can be simplified.

また、上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、前記燃料電池の前記拡散層を除く部材上に形成されていると共に、前記拡散層の端面からの圧力によって弾性変形しているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion may be formed on a member excluding the diffusion layer of the fuel cell and elastically deformed by pressure from an end surface of the diffusion layer. .

この構成によれば、拡散層を除く部材上に形成された流路抵抗増大部が、拡散層の端面からの圧力によって弾性変形しているため、拡散層や流路抵抗増大部に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を流路抵抗増大部の弾性変形により吸収し、確実に当該空間の流路抵抗を増大させることができる。   According to this configuration, since the flow path resistance increasing portion formed on the member excluding the diffusion layer is elastically deformed by the pressure from the end surface of the diffusion layer, there is a dimensional error in the diffusion layer and the flow path resistance increasing portion. Even in such a case, the error can be absorbed by the elastic deformation of the flow path resistance increasing portion, and the flow path resistance of the space can be reliably increased.

また、上記燃料電池において、前記流路抵抗増大部は、前記セパレータ上に形成されていると共に、前記拡散層の端面からの圧力によって弾性変形しているとしてもよい。   In the fuel cell, the flow path resistance increasing portion may be formed on the separator and elastically deformed by pressure from an end face of the diffusion layer.

この構成によれば、セパレータ上に形成された流路抵抗増大部が、拡散層の端面からの圧力によって弾性変形しているため、拡散層や流路抵抗増大部に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を流路抵抗増大部の弾性変形により吸収し、確実に当該空間の流路抵抗を増大させることができる。   According to this configuration, since the flow path resistance increasing portion formed on the separator is elastically deformed by the pressure from the end face of the diffusion layer, there is a dimensional error in the diffusion layer or the flow path resistance increasing portion. However, the error can be absorbed by the elastic deformation of the flow path resistance increasing portion, and the flow path resistance of the space can be reliably increased.

また、上記燃料電池において、前記セパレータは、前記拡散層に対向する表面が平坦形状であるとしてもよい。   In the fuel cell, the separator may have a flat surface facing the diffusion layer.

この構成によれば、発電効率の低下を抑制することができると共に、セパレータの製造の容易化・低コスト化を図ることができる。   According to this configuration, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency, and to facilitate manufacture and cost reduction of the separator.

また、上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第１の燃料電池の製造方法は、燃料電池を製造するための方法であって、
前記燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させるために、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成された弾性体の流路抵抗増大部と、を有し、
前記方法は、
（ａ）前記電解質層の周囲に、前記シール部と前記流路抵抗増大部とを形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、前記電解質層の上に、前記拡散層を設置する工程と、
（ｃ）前記拡散層の上に、前記セパレータを設置する工程と、を備える。 In order to solve at least a part of the above problem, a first fuel cell manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a fuel cell,
The fuel cell
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
In order to increase the flow resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion, it has a width along the stacking direction of the fuel cells, and the end surface of the diffusion layer and the An elastic body flow resistance increasing portion formed in a shape connecting the seal portion,
The method
(A) forming the seal portion and the flow path resistance increasing portion around the electrolyte layer;
(B) after the step (a), placing the diffusion layer on the electrolyte layer;
(C) providing the separator on the diffusion layer.

この燃料電池の製造方法によれば、弾性体である流路抵抗増大部が形成された後に拡散層が設置されるため、流路抵抗増大部や拡散層に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を流路抵抗増大部の弾性変形により吸収し、拡散層とシール部との間に形成された空間の流路抵抗を確実に増大させることができる。そのため、この燃料電池の製造方法によれば、確実に、発電効率の低下が抑制された燃料電池を製造することができる。   According to this fuel cell manufacturing method, since the diffusion layer is installed after the flow path resistance increasing portion, which is an elastic body, is formed, even when there is a dimensional error in the flow path resistance increasing portion or the diffusion layer, The error can be absorbed by elastic deformation of the flow path resistance increasing portion, and the flow path resistance of the space formed between the diffusion layer and the seal portion can be reliably increased. Therefore, according to this method of manufacturing a fuel cell, it is possible to reliably manufacture a fuel cell in which a decrease in power generation efficiency is suppressed.

また、上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の第２の燃料電池の製造方法は、燃料電池を製造するための方法であって、
前記燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させるために、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成された弾性体の流路抵抗増大部と、を有し、
前記方法は、
（ａ）前記セパレータの上に、前記シール部と前記流路抵抗増大部とを形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、前記セパレータの上に、前記拡散層を設置する工程と、
（ｃ）前記拡散層の上に、前記電解質層を設置する工程と、を備える。 In order to solve at least a part of the above problem, a second fuel cell manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a fuel cell,
The fuel cell
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
In order to increase the flow resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion, it has a width along the stacking direction of the fuel cells, and the end surface of the diffusion layer and the An elastic body flow resistance increasing portion formed in a shape connecting the seal portion,
The method
(A) forming the seal part and the flow path resistance increasing part on the separator;
(B) after the step (a), placing the diffusion layer on the separator;
(C) providing the electrolyte layer on the diffusion layer.

この燃料電池の製造方法によっても、弾性体である流路抵抗増大部が形成された後に拡散層が設置されるため、流路抵抗増大部や拡散層に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を流路抵抗増大部の弾性変形により吸収し、拡散層とシール部との間に形成された空間の流路抵抗を確実に増大させることができる。そのため、この燃料電池の製造方法によれば、確実に、発電効率の低下が抑制された燃料電池を製造することができる。   Even in this fuel cell manufacturing method, since the diffusion layer is installed after the flow path resistance increasing portion which is an elastic body is formed, even if there is a dimensional error in the flow path resistance increasing portion or the diffusion layer, The error can be absorbed by elastic deformation of the flow path resistance increasing portion, and the flow path resistance of the space formed between the diffusion layer and the seal portion can be reliably increased. Therefore, according to this method of manufacturing a fuel cell, it is possible to reliably manufacture a fuel cell in which a decrease in power generation efficiency is suppressed.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、燃料電池、燃料電池システム、燃料電池車両、それらの製造方法等の態様で実現することができる。   In addition, this invention can be implement | achieved in various aspects, for example, can be implement | achieved in aspects, such as a fuel cell, a fuel cell system, a fuel cell vehicle, those manufacturing methods.

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ｂ．変形例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Example:
B. Variation:

Ａ．実施例：
図１および図２は、本発明の実施例としての燃料電池１００の断面構成を概略的に示す説明図である。図３は、本発明の実施例としての燃料電池１００に用いられるセパレータ３００の平面構成を概略的に示す説明図である。図４は、本発明の実施例としての燃料電池１００に用いられる発電体２００およびシート部４００の平面構成を概略的に示す説明図である。図１（ａ）は、図３および図４における１−１切断面に沿った燃料電池１００の断面構成を表しており、図２（ａ）は、図３および図４における２−２切断面に沿った燃料電池１００の断面構成を表している。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ１部を拡大して表しており、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＸ２部を拡大して表している。図３は、図１および図２における上側から見たセパレータ３００の平面を表している。図４は、図１および図２における上側から見た発電体２００およびシート部４００の平面を表している。図３において、二点鎖線で囲んだ領域ＰＡは、発電体２００（図１および図２参照）と接する領域を表している。 A. Example:
1 and 2 are explanatory views schematically showing a cross-sectional configuration of a fuel cell 100 as an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an explanatory diagram schematically showing a planar configuration of a separator 300 used in the fuel cell 100 as an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a planar configuration of the power generator 200 and the seat portion 400 used in the fuel cell 100 as an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a cross-sectional configuration of the fuel cell 100 taken along the section 1-1 in FIGS. 3 and 4, and FIG. 2A shows a section 2-2 in FIGS. 2 shows a cross-sectional configuration of the fuel cell 100 taken along the line. 1B is an enlarged view of the X1 portion in FIG. 1A, and FIG. 2B is an enlarged view of the X2 portion in FIG. 2A. FIG. 3 shows a plane of the separator 300 as viewed from the upper side in FIGS. 1 and 2. FIG. 4 shows a plan view of the power generation body 200 and the seat portion 400 as viewed from the upper side in FIGS. 1 and 2. In FIG. 3, a region PA surrounded by a two-dot chain line represents a region in contact with the power generation body 200 (see FIGS. 1 and 2).

本実施例の燃料電池１００は、図１および図２に示すように、発電体２００とセパレータ３００とが交互に積層された構成を有している。図１および図２では、燃料電池１００に含まれる発電体２００およびセパレータ３００の内の一部（単セル）を抜き出して示しており、他の発電体２００およびセパレータ３００は図示を省略している。なお、本実施例の燃料電池１００は、固体高分子型の燃料電池である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell 100 of the present embodiment has a configuration in which power generators 200 and separators 300 are alternately stacked. In FIG. 1 and FIG. 2, a part (single cell) of the power generator 200 and the separator 300 included in the fuel cell 100 is extracted and shown, and the other power generator 200 and the separator 300 are not shown. . In addition, the fuel cell 100 of a present Example is a solid polymer type fuel cell.

発電体２００は、図１（ａ）および図２（ａ）に示すように、ＭＥＡ（（Membrane Electrode Assembly）、「膜・電極接合体」とも呼ぶ）２１０と、ＭＥＡ２１０を両側から挟むように配置されたアノード側多孔体層２２０およびカソード側多孔体層２３０と、を有している。またＭＥＡ２１０は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、イオン交換膜によって構成された電解質層２１２と、電解質層２１２を両側から挟むように配置されたアノード側ガス拡散電極層２１４およびカソード側ガス拡散電極層２１６と、を有している。   As shown in FIGS. 1 (a) and 2 (a), the power generation body 200 is arranged so as to sandwich the MEA ((Membrane Electrode Assembly) 210) and the MEA 210 from both sides. The anode side porous body layer 220 and the cathode side porous body layer 230 are provided. Further, as shown in FIGS. 1B and 2B, the MEA 210 includes an electrolyte layer 212 constituted by an ion exchange membrane, and an anode side gas diffusion electrode layer disposed so as to sandwich the electrolyte layer 212 from both sides. 214 and the cathode side gas diffusion electrode layer 216.

アノード側多孔体層２２０と、カソード側多孔体層２３０と、アノード側ガス拡散電極層２１４と、カソード側ガス拡散電極層２１６とは、内部空隙率が高く気体が内部を流通する際の圧力損失が小さい金属製多孔体やカーボン製多孔体を用いて構成されている。なお、本明細書では、アノード側多孔体層２２０と、カソード側多孔体層２３０と、アノード側ガス拡散電極層２１４と、カソード側ガス拡散電極層２１６との内の少なくとも１つの層を、「拡散層」とも呼ぶ。また、アノード側多孔体層２２０とカソード側多孔体層２３０とをまとめて、単に「多孔体層」とも呼ぶ。   The anode-side porous body layer 220, the cathode-side porous body layer 230, the anode-side gas diffusion electrode layer 214, and the cathode-side gas diffusion electrode layer 216 have a high internal porosity and pressure loss when gas flows through the inside. Is made of a metal porous body or a carbon porous body. In the present specification, at least one of the anode side porous body layer 220, the cathode side porous body layer 230, the anode side gas diffusion electrode layer 214, and the cathode side gas diffusion electrode layer 216 is referred to as “ Also called “diffusion layer”. Further, the anode side porous body layer 220 and the cathode side porous body layer 230 are collectively referred to simply as “porous body layer”.

セパレータ３００は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、カソード側多孔体層２３０に対向するカソード対向プレート３１０と、アノード側多孔体層２２０に対向するアノード対向プレート３３０と、カソード対向プレート３１０およびアノード対向プレート３３０に狭持された中間プレート３２０と、を積層した３層構造を有している。セパレータ３００を構成する３枚のプレート（カソード対向プレート３１０、アノード対向プレート３３０、中間プレート３２０）は、金属製の略四角形平面の薄板である。   As shown in FIG. 1B and FIG. 2B, the separator 300 includes a cathode facing plate 310 facing the cathode side porous layer 230, an anode facing plate 330 facing the anode side porous layer 220, It has a three-layer structure in which an intermediate plate 320 sandwiched between a cathode facing plate 310 and an anode facing plate 330 is laminated. The three plates (cathode facing plate 310, anode facing plate 330, and intermediate plate 320) constituting the separator 300 are metal thin plates having a substantially rectangular plane.

セパレータ３００には、図１および図３に示すように、酸化ガスとしての空気が流通する流路が形成されている。すなわち、セパレータ３００は、空気供給路６１０（図１（ａ））を形成する貫通口３４２と、空気排出路６２０（図１（ａ））を形成する貫通口３５２と、空気を空気供給路６１０から内部へと導くための空気流路３４４と、空気を空気排出路６２０へと導くための空気流路３５４と、空気流路３４４および３５４とカソード側多孔体層２３０とをそれぞれ連通するためにカソード対向プレート３１０に形成された空気供給口３４６および空気排出口３５６と、を有している。図１において矢印で示したように、空気供給路６１０に供給された空気は、貫通口３４２、空気流路３４４、空気供給口３４６を経てカソード側多孔体層２３０内部に流入する。その後、空気は、カソード側多孔体層２３０内部を通過しつつ電気化学反応に利用され、利用されなかった空気は、空気排出口３５６、空気流路３５４、貫通口３５２を経て空気排出路６２０に排出される。   As shown in FIGS. 1 and 3, the separator 300 has a flow path through which air as an oxidizing gas flows. That is, the separator 300 includes a through-hole 342 that forms an air supply path 610 (FIG. 1A), a through-hole 352 that forms an air discharge path 620 (FIG. 1A), and air to the air supply path 610. In order to communicate the air flow path 344 for guiding air from the inside to the inside, the air flow path 354 for guiding air to the air discharge path 620, the air flow paths 344 and 354, and the cathode-side porous body layer 230, respectively. It has an air supply port 346 and an air discharge port 356 formed in the cathode facing plate 310. As indicated by arrows in FIG. 1, the air supplied to the air supply path 610 flows into the cathode side porous body layer 230 through the through-hole 342, the air flow path 344, and the air supply port 346. Thereafter, the air is used for the electrochemical reaction while passing through the inside of the cathode-side porous layer 230, and the unused air passes through the air discharge port 356, the air flow path 354, and the through-hole 352 to the air discharge path 620. Discharged.

同様に、セパレータ３００には、図２および図３に示すように、水素リッチな燃料ガスが流通する流路が形成されている。すなわち、セパレータ３００は、燃料供給路６３０（図２（ａ））を形成する貫通口３６２と、燃料排出路６４０（図２（ａ））を形成する貫通口３７２と、燃料ガスを燃料供給路６３０から内部へと導くための燃料流路３６４と、燃料ガスを燃料排出路６４０へと導くための燃料流路３７４と、燃料流路３６４および３７４とアノード側多孔体層２２０とをそれぞれ連通するためにアノード対向プレート３３０に形成された燃料供給口３６６および燃料排出口３７６と、を有している。図２において矢印で示したように、燃料供給路６３０に供給された燃料ガスは、貫通口３６２、燃料流路３６４、燃料供給口３６６を経てアノード側多孔体層２２０内部に流入する。その後、燃料ガスは、アノード側多孔体層２２０内部を通過しつつ電気化学反応に利用され、利用されなかった燃料ガスは、燃料排出口３７６、燃料流路３７４、貫通口３７２を経て燃料排出路６４０に排出される。  Similarly, as shown in FIGS. 2 and 3, the separator 300 is formed with a flow path through which hydrogen-rich fuel gas flows. That is, the separator 300 includes a through port 362 that forms a fuel supply path 630 (FIG. 2A), a through port 372 that forms a fuel discharge path 640 (FIG. 2A), and a fuel gas supply path. A fuel flow path 364 that leads from 630 to the inside, a fuel flow path 374 that guides fuel gas to the fuel discharge path 640, and the fuel flow paths 364 and 374 and the anode-side porous body layer 220 communicate with each other. Therefore, a fuel supply port 366 and a fuel discharge port 376 formed in the anode facing plate 330 are provided. As indicated by arrows in FIG. 2, the fuel gas supplied to the fuel supply path 630 flows into the anode-side porous body layer 220 through the through-hole 362, the fuel flow path 364, and the fuel supply port 366. Thereafter, the fuel gas is used for the electrochemical reaction while passing through the anode side porous layer 220, and the unused fuel gas passes through the fuel discharge port 376, the fuel flow path 374, and the through-hole 372, and the fuel discharge path. It is discharged to 640.

さらに、セパレータ３００には、燃料電池１００を冷却する冷却媒体が流通する流路が形成されている。すなわち、セパレータ３００は、冷却媒体を供給する図示しない冷却媒体供給路を形成する貫通口３８２（図３）と、冷却媒体を排出する図示しない冷却媒体排出路を形成する貫通口３９２（図３）と、２つの貫通口３８２および３９２を連通する冷却媒体流路３８４（図３および図１（ａ））と、を有している。冷却媒体供給路に供給された冷却媒体は、貫通口３８２、冷却媒体流路３８４、貫通口３９２を経て、冷却媒体排出路に排出される。   Further, the separator 300 is formed with a flow path through which a cooling medium for cooling the fuel cell 100 flows. That is, the separator 300 has a through hole 382 (FIG. 3) that forms a cooling medium supply path (not shown) for supplying the cooling medium, and a through hole 392 (FIG. 3) that forms a cooling medium discharge path (not shown) that discharges the cooling medium. And a cooling medium flow path 384 (FIGS. 3 and 1A) that communicates the two through holes 382 and 392. The cooling medium supplied to the cooling medium supply path is discharged to the cooling medium discharge path through the through hole 382, the cooling medium flow path 384, and the through hole 392.

なお、上述したセパレータ３００における空気、燃料ガス、冷却媒体が流通する流路の形成は、セパレータ３００を構成する３枚のプレート（カソード対向プレート３１０、アノード対向プレート３３０、中間プレート３２０）に、所定の打ち抜き加工を施すことによって行われる。そのため、本実施例の燃料電池１００では、セパレータ３００の製造の容易化・低コスト化を図ることができる。   The formation of the flow path through which the air, fuel gas, and cooling medium flow in the separator 300 described above is performed on three plates (the cathode facing plate 310, the anode facing plate 330, and the intermediate plate 320) constituting the separator 300 in a predetermined manner. This is done by punching. Therefore, in the fuel cell 100 according to the present embodiment, the manufacture of the separator 300 can be facilitated and the cost can be reduced.

ＭＥＡ２１０の周囲には、図１および図２に示すように、シート部４００が設けられている。シート部４００は、図４に示すように、上述の空気、燃料ガス、冷却媒体が流通する流路を形成するための複数の孔を有している。すなわち、シート部４００は、空気供給路６１０（図１（ａ））を形成する空気供給路形成孔４４２と、空気排出路６２０（図１（ａ））を形成する空気排出路形成孔４５２と、燃料供給路６３０（図２（ａ））を形成する燃料供給路形成孔４６２と、燃料排出路６４０（図２（ａ））を形成する燃料排出路形成孔４７２と、冷却媒体供給路（図示せず）を形成する冷却媒体供給路形成孔４８２と、冷却媒体排出路（図示せず）を形成する冷却媒体排出路形成孔４９２と、を有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, a sheet unit 400 is provided around the MEA 210. As shown in FIG. 4, the seat part 400 has a plurality of holes for forming a flow path through which the above-described air, fuel gas, and cooling medium flow. That is, the seat portion 400 includes an air supply path formation hole 442 that forms an air supply path 610 (FIG. 1A), and an air discharge path formation hole 452 that forms an air discharge path 620 (FIG. 1A). The fuel supply path forming hole 462 that forms the fuel supply path 630 (FIG. 2A), the fuel discharge path forming hole 472 that forms the fuel discharge path 640 (FIG. 2A), and the cooling medium supply path ( A cooling medium supply path forming hole 482 that forms a cooling medium discharge path (not shown), and a cooling medium discharge path forming hole 492 that forms a cooling medium discharge path (not shown).

シート部４００とセパレータ３００との間には、図１および図２に示すように、シール部５００が設けられている。本実施例では、シール部５００は、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム等の樹脂材料により形成される。シール部５００は、セパレータ３００とシート部４００とに挟まれて圧縮されることにより、セパレータ３００およびシート部４００に密着し、シールを行う。シール部５００は、アノード側多孔体層２２０およびカソード側多孔体層２３０に供給された反応ガス（空気および燃料ガス）の層方向に沿った漏洩を抑制すると共に、上述した各種流路（空気供給路６１０、空気排出路６２０、燃料供給路６３０、燃料排出路６４０、冷却媒体供給路、冷却媒体排出路）を形成するために、設けられる。そのため、シール部５００は、図４に示すように、発電体２００のアノード側多孔体層２２０の周囲を取り囲むと共に、シート部４００に形成された各孔の周囲を取り囲むように配置されている。なお、図５には、シール部５００として、シール部５００のセパレータ３００との当接部（シールライン）を示している。また、カソード側も同様に、シール部５００が、発電体２００のカソード側多孔体層２３０の周囲を取り囲むと共に、シート部４００に形成された各孔の周囲を取り囲むように配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a seal portion 500 is provided between the sheet portion 400 and the separator 300. In this embodiment, the seal portion 500 is formed of a resin material such as silicon rubber, butyl rubber, or fluororubber. The seal unit 500 is sandwiched between the separator 300 and the sheet unit 400 and compressed, thereby being brought into close contact with the separator 300 and the sheet unit 400 and performing a seal. The seal unit 500 suppresses leakage along the layer direction of the reaction gas (air and fuel gas) supplied to the anode-side porous layer 220 and the cathode-side porous layer 230, and the above-described various flow paths (air supply). A path 610, an air discharge path 620, a fuel supply path 630, a fuel discharge path 640, a cooling medium supply path, and a cooling medium discharge path). Therefore, as shown in FIG. 4, the seal portion 500 is disposed so as to surround the anode-side porous body layer 220 of the power generator 200 and to surround each hole formed in the sheet portion 400. In FIG. 5, a contact portion (seal line) of the seal portion 500 with the separator 300 is shown as the seal portion 500. Similarly, on the cathode side, the seal portion 500 is disposed so as to surround the cathode-side porous body layer 230 of the power generator 200 and to surround each hole formed in the sheet portion 400.

シール部５００の内、多孔体層（２２０および２３０）の周囲に設けられた部分は、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、多孔体層の端面から所定距離離れた位置に配置される。これは、シール部５００と多孔体層の端面との距離が近過ぎると、積層時にシール部５００が多孔体層の表面に乗り上げてシールが不完全となるおそれがあるからである。この結果、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、シール部５００と多孔体層の端面との間には、空間（以下「多孔体層周囲空間Ｓ」と呼ぶ）が形成される。   Of the seal portion 500, the portion provided around the porous body layers (220 and 230) is located at a predetermined distance from the end face of the porous body layer, as shown in FIGS. 1 (b) and 2 (b). Placed in. This is because if the distance between the seal part 500 and the end face of the porous body layer is too short, the seal part 500 may ride on the surface of the porous body layer during lamination, resulting in incomplete sealing. As a result, as shown in FIGS. 1B and 2B, a space (hereinafter referred to as “porous body layer surrounding space S”) is formed between the seal portion 500 and the end face of the porous body layer. Is done.

本実施例の燃料電池１００では、図４に示すように、多孔体層周囲空間Ｓに、シール部５００とアノード側多孔体層２２０の端面とを連結する形状に形成された複数の枝シール部５１０が設けられている。本実施例では、枝シール部５１０は、シール部５００の一部として同一材料で一体として形成される。この枝シール部５１０は、アノード側では、図４に示すように、燃料供給路形成孔４６２から燃料排出路形成孔４７２へと向かう方向（図４の発電体２００の長辺方向）に沿ったシール部５００の部分に形成される。枝シール部５１０は、多孔体層周囲空間Ｓにおける、発電体２００の長辺方向に沿った流路を遮断するように形成されている。この点については、後述する。   In the fuel cell 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 4, a plurality of branch seal portions formed in a shape connecting the seal portion 500 and the end face of the anode-side porous layer 220 to the porous body layer surrounding space S. 510 is provided. In this embodiment, the branch seal portion 510 is integrally formed of the same material as a part of the seal portion 500. As shown in FIG. 4, the branch seal portion 510 is along the direction from the fuel supply passage formation hole 462 to the fuel discharge passage formation hole 472 (long side direction of the power generation body 200 in FIG. 4) on the anode side. It is formed on the seal portion 500. The branch seal portion 510 is formed so as to block the flow path along the long side direction of the power generation body 200 in the porous body layer surrounding space S. This point will be described later.

カソード側も同様に、多孔体層周囲空間Ｓにシール部５００とカソード側多孔体層２３０の端面とを連結する形状に形成された複数の枝シール部５１０が設けられている。カソード側では、枝シール部５１０は、空気供給路形成孔４４２から空気排出路形成孔４５２へと向かう方向（図４の短辺方向）に沿ったシール部５００の部分に形成される。   Similarly, the cathode side is provided with a plurality of branch seal portions 510 formed in a shape connecting the seal portion 500 and the end face of the cathode side porous layer 230 to the porous body layer surrounding space S. On the cathode side, the branch seal portion 510 is formed at a portion of the seal portion 500 along the direction from the air supply passage formation hole 442 to the air discharge passage formation hole 452 (short side direction in FIG. 4).

図５は、本実施例における燃料電池１００の製造工程の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１１０では、電解質層２１２の両側にアノード側ガス拡散電極層２１４およびカソード側ガス拡散電極層２１６が設置されて、ＭＥＡ２１０が形成される。ステップＳ１２０では、ＭＥＡ２１０の周囲に、孔空け加工済みのシート部４００が設置される。ステップＳ１３０では、シート部４００の表面に、枝シール部５１０を含むシール部５００が形成される。ステップＳ１４０では、ＭＥＡ２１０の両側に、多孔体層（アノード側多孔体層２２０およびカソード側多孔体層２３０）が設置され、発電体２００が形成される。ステップＳ１５０では、発電体２００の両側にセパレータ３００が設置される。以上の工程に従って、燃料電池１００が製造される。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the manufacturing process of the fuel cell 100 in the present embodiment. In step S110, the anode side gas diffusion electrode layer 214 and the cathode side gas diffusion electrode layer 216 are installed on both sides of the electrolyte layer 212, and the MEA 210 is formed. In step S <b> 120, the perforated sheet portion 400 is installed around the MEA 210. In step S <b> 130, the seal part 500 including the branch seal part 510 is formed on the surface of the sheet part 400. In step S140, the porous body layers (the anode side porous body layer 220 and the cathode side porous body layer 230) are installed on both sides of the MEA 210, and the power generation body 200 is formed. In step S150, the separator 300 is installed on both sides of the power generator 200. The fuel cell 100 is manufactured according to the above steps.

図６は、本実施例における枝シール部５１０の形成方法の一例を示す説明図である。図６は、図４と同様に、図１および図２における上側から見た発電体２００およびシート部４００の平面を表している。図６（ａ）は、ＭＥＡ２１０の表面にアノード側多孔体層２２０が設置される前の状態を示しており、図６（ｂ）は、アノード側多孔体層２２０が設置された後の状態を示している。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a method for forming the branch seal portion 510 in the present embodiment. FIG. 6 shows a plan view of the power generation body 200 and the seat portion 400 as seen from the upper side in FIGS. 1 and 2, similarly to FIG. 4. FIG. 6A shows a state before the anode-side porous layer 220 is installed on the surface of the MEA 210, and FIG. 6B shows a state after the anode-side porous layer 220 is installed. Show.

図６（ａ）に示すように、シール部５００が形成される際に（図５のステップＳ１３０）、枝シール部５１０のそれぞれは、ＭＥＡ２１０側の先端がＭＥＡ２１０の表面に重複する位置まで達するような形状に形成される。なお、燃料電池１００の積層方向に沿った枝シール部５１０の大きさは、シール部５００と同様に、セパレータ３００設置時にセパレータ３００に圧縮されるような大きさとなっている。   As shown in FIG. 6A, when the seal portion 500 is formed (step S130 in FIG. 5), each of the branch seal portions 510 reaches a position where the tip on the MEA 210 side overlaps the surface of the MEA 210. It is formed in a simple shape. Note that the size of the branch seal portion 510 along the stacking direction of the fuel cells 100 is such that it is compressed by the separator 300 when the separator 300 is installed, like the seal portion 500.

シール部５００が形成された後、ＭＥＡ２１０の表面にアノード側多孔体層２２０が設置される（図５のステップＳ１４０）。このとき、図６（ｂ）に示すように、枝シール部５１０は、アノード側多孔体層２２０の端面から力を受けて弾性変形し、アノード側多孔体層２２０に密着する。その後、セパレータ３００が設置されると（図５のステップＳ１５０）、枝シール部５１０はセパレータ３００に圧縮されてセパレータ３００に密着する。このようにして、シール部５００と一体としてシート部４００上に形成された枝シール部５１０は、アノード側多孔体層２２０およびセパレータ３００と密着する。そのため、上述したように、枝シール部５１０は、多孔体層周囲空間Ｓにおける、図４（および図６）の発電体２００の長辺方向に沿った流路を遮断する。   After the seal portion 500 is formed, the anode side porous body layer 220 is installed on the surface of the MEA 210 (step S140 in FIG. 5). At this time, as shown in FIG. 6B, the branch seal portion 510 is elastically deformed by receiving a force from the end face of the anode-side porous layer 220 and is in close contact with the anode-side porous layer 220. Thereafter, when the separator 300 is installed (step S150 in FIG. 5), the branch seal portion 510 is compressed by the separator 300 and is in close contact with the separator 300. In this way, the branch seal portion 510 formed on the sheet portion 400 integrally with the seal portion 500 is in close contact with the anode-side porous body layer 220 and the separator 300. Therefore, as described above, the branch seal portion 510 blocks the flow path along the long side direction of the power generation body 200 of FIG. 4 (and FIG. 6) in the porous body layer surrounding space S.

なお、図６では、アノード側の枝シール部５１０を示したが、カソード側の枝シール部５１０も、アノード側の枝シール部５１０と同様に形成される。   6 shows the branch seal portion 510 on the anode side, the branch seal portion 510 on the cathode side is formed in the same manner as the branch seal portion 510 on the anode side.

本実施例の燃料電池１００では、上述した枝シール部５１０を有するため、発電効率の低下を抑制することができる。この点について、図４を用いて説明する。図４には、発電体２００のアノード側多孔体層２２０におけるセパレータ３００の燃料供給口３６６（図２）および燃料排出口３７６（図２）に接する位置を点線で示している。アノード側多孔体層２２０における燃料供給口３６６に接する位置に供給された燃料ガスは、最終的に燃料排出口３７６に接する位置へと到達し、燃料排出路６４０（図２（ａ））へ排出される。この間、燃料ガスは、図２に示すようにアノード側多孔体層２２０内部を流通しつつ、発電に供される。しかし、多孔体層周囲空間Ｓにおける流路抵抗がアノード側多孔体層２２０内部における流路抵抗より小さいと、図４において破線の矢印で示したように、燃料ガスの一部が多孔体層周囲空間Ｓ内部を流通する場合がある。供給された燃料ガスの一部が多孔体層周囲空間Ｓ内部を流通して、そのまま排出されると、この分の燃料ガスは発電に供されない。その結果、燃料電池１００の発電効率は低下してしまう。   Since the fuel cell 100 of the present embodiment includes the branch seal portion 510 described above, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency. This point will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the positions of the anode-side porous layer 220 of the power generator 200 that are in contact with the fuel supply port 366 (FIG. 2) and the fuel discharge port 376 (FIG. 2) of the separator 300 are indicated by dotted lines. The fuel gas supplied to the position in contact with the fuel supply port 366 in the anode-side porous body layer 220 finally reaches the position in contact with the fuel discharge port 376 and is discharged to the fuel discharge path 640 (FIG. 2A). Is done. During this time, the fuel gas is supplied to the power generation while circulating inside the anode-side porous layer 220 as shown in FIG. However, if the flow path resistance in the porous body layer surrounding space S is smaller than the flow path resistance in the anode side porous body layer 220, a part of the fuel gas is surrounded by the porous layer as shown by the broken arrows in FIG. There is a case where the inside of the space S is distributed. When a part of the supplied fuel gas flows through the porous body layer surrounding space S and is discharged as it is, this amount of fuel gas is not used for power generation. As a result, the power generation efficiency of the fuel cell 100 decreases.

本実施例の燃料電池１００では、多孔体層周囲空間Ｓに枝シール部５１０が設けられているため、多孔体層周囲空間Ｓの流路抵抗が増大している。そのため、アノード側では、アノード側多孔体層２２０内部から多孔体層周囲空間Ｓへの燃料ガスの流出が抑制され、アノード側多孔体層２２０に供給された燃料ガスの内、発電に供されない燃料ガスの量を低減することができる。また、枝シール部５１０は、多孔体層周囲空間Ｓにおける、図４の発電体２００の長辺方向に沿った流路を遮断しているため、図４において実線の矢印で示したように、アノード側多孔体層２２０内部から多孔体層周囲空間Ｓへと流出した反応ガスの流れの方向を、アノード側多孔体層２２０内に向かう方向へと変化させるように機能する。そのため、アノード側多孔体層２２０に供給された燃料ガスは、多孔体層周囲空間Ｓに流出しても、枝シール部５１０に導かれて再びアノード側多孔体層２２０内部へと流入する。そのため、発電に供されない燃料ガスの量をより低減することができる。同様に、カソード側では、発電に供されない空気の量を低減することができる。従って、本実施例の燃料電池１００では、発電効率の低下を抑制することができる。   In the fuel cell 100 of the present embodiment, since the branch seal portion 510 is provided in the porous body layer surrounding space S, the flow path resistance of the porous body layer surrounding space S is increased. Therefore, on the anode side, the outflow of the fuel gas from the anode side porous body layer 220 to the porous body layer surrounding space S is suppressed, and the fuel gas supplied to the anode side porous body layer 220 is not used for power generation. The amount of gas can be reduced. In addition, since the branch seal portion 510 blocks the flow path along the long side direction of the power generation body 200 in FIG. 4 in the porous body layer surrounding space S, as shown by the solid line arrows in FIG. It functions to change the direction of the flow of the reaction gas flowing out from the anode side porous body layer 220 into the porous body layer surrounding space S into the direction toward the anode side porous body layer 220. Therefore, even if the fuel gas supplied to the anode-side porous layer 220 flows out into the porous-layer surrounding space S, it is guided to the branch seal portion 510 and flows into the anode-side porous layer 220 again. Therefore, the amount of fuel gas that is not used for power generation can be further reduced. Similarly, on the cathode side, the amount of air that is not used for power generation can be reduced. Therefore, in the fuel cell 100 of the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency.

また、本実施例の燃料電池１００では、枝シール部５１０は、シール部５００と一体として形成されているため、製造工程の簡素化を図ることができる。   Further, in the fuel cell 100 of this embodiment, the branch seal portion 510 is formed integrally with the seal portion 500, so that the manufacturing process can be simplified.

また、本実施例の燃料電池１００では、枝シール部５１０のそれぞれが、ＭＥＡ２１０側の先端がＭＥＡ２１０の表面に重複する位置まで達するような形状に形成され、その後、多孔体層の端面から力を受けて弾性変形し、多孔体層に密着する。そのため、多孔体層や、枝シール部５１０に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を弾性変形により吸収して確実に多孔体層周囲空間Ｓの流路抵抗を増大させることができる。   Further, in the fuel cell 100 of the present embodiment, each of the branch seal portions 510 is formed in a shape such that the tip on the MEA 210 side reaches a position overlapping the surface of the MEA 210, and thereafter, a force is applied from the end surface of the porous body layer. It receives and elastically deforms and adheres to the porous body layer. Therefore, even when there is a dimensional error in the porous body layer or the branch seal portion 510, the error can be absorbed by elastic deformation and the flow path resistance of the porous body layer surrounding space S can be reliably increased.

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。 B. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｂ−１．変形例１：
上記実施例における、枝シール部５１０の構成は、あくまで一例であり、枝シール部５１０の構成を他の構成とすることもできる。例えば、枝シール部５１０を設ける箇所数や多孔体層周囲空間Ｓにおける位置は、任意に設定可能である。また、上記実施例では、枝シール部５１０が、アノード側およびカソード側の両方に形成されるとしているが、どちらか一方の側のみに形成されるとしてもよい。また、枝シール部５１０は、必ずしも多孔体層周囲空間Ｓにおける、図４の発電体２００の長辺方向に沿った流路を遮断する必要は無い。例えば、枝シール部５１０が、シール部５００と多孔体層（２２０および２３０）の端面とを連結する形状でなくてもよく、枝シール部５１０と多孔体層端面との間に隙間があってもよい。また、枝シール部５１０が、積層時にセパレータ３００と密着するような形状に形成されていなくてもよい。また、枝シール部５１０は、必ずしもシール部５００と一体として形成される必要はなく、シール部５００とは独立した部材として、独立の材料を用いて形成されてもよい。また、枝シール部５１０が弾性変形していなくてもよい。 B-1. Modification 1:
The configuration of the branch seal portion 510 in the above embodiment is merely an example, and the configuration of the branch seal portion 510 may be another configuration. For example, the number of locations where the branch seal portion 510 is provided and the position in the porous body layer surrounding space S can be arbitrarily set. Further, in the above embodiment, the branch seal portion 510 is formed on both the anode side and the cathode side, but may be formed only on one side. Further, the branch seal portion 510 does not necessarily need to block the flow path along the long side direction of the power generation body 200 in FIG. 4 in the porous body layer surrounding space S. For example, the branch seal portion 510 may not have a shape that connects the seal portion 500 and the end face of the porous body layer (220 and 230), and there is a gap between the branch seal portion 510 and the end face of the porous body layer. Also good. Further, the branch seal portion 510 may not be formed in a shape that is in close contact with the separator 300 during stacking. Further, the branch seal part 510 is not necessarily formed integrally with the seal part 500, and may be formed using an independent material as a member independent of the seal part 500. Further, the branch seal portion 510 may not be elastically deformed.

また、上記実施例において、枝シール部５１０の代わりに、多孔体層周囲空間Ｓにおける流路抵抗を増大させるための他の構成を設けてもよい。例えば、多孔体層周囲空間Ｓに、流路抵抗を増大させるための凹凸形状の障害物を形成するとしてもよい。なお、本明細書において、「流路抵抗を増大する」とは、流路抵抗を無限大に増大させること、すなわち、流体の流れを遮断することをも含むものとする。   Moreover, in the said Example, you may provide the other structure for increasing the flow-path resistance in the porous body layer surrounding space S instead of the branch seal | sticker part 510. FIG. For example, an uneven obstacle for increasing the channel resistance may be formed in the porous layer surrounding space S. In this specification, “increasing the flow path resistance” includes increasing the flow path resistance to infinity, that is, interrupting the flow of fluid.

Ｂ−２．変形例２：
上記実施例において、図５に示した燃料電池１００の製造工程とは異なる他の製造工程を採用することも可能である。例えば、燃料電池１００の製造工程として、まず、セパレータ３００に枝シール部５１０を含むシール部５００を形成し、その後、セパレータ３００の上に多孔体層（アノード側多孔体層２２０およびカソード側多孔体層２３０）を設置し、最後にシート部４００およびＭＥＡ２１０を設置するような製造工程を採用してもよい。このようにしても、上記実施例と同様に、発電効率の低下を抑制することができる。また、この製造工程において、枝シール部５１０のそれぞれを、上記実施例と同様の形状に形成することによって、多孔体層や、枝シール部５１０に寸法誤差があった場合にも、当該誤差を弾性変形により吸収して確実に多孔体層周囲空間Ｓの流路抵抗を増大させることができる。 B-2. Modification 2:
In the above embodiment, it is possible to adopt another manufacturing process different from the manufacturing process of the fuel cell 100 shown in FIG. For example, as a manufacturing process of the fuel cell 100, first, the seal portion 500 including the branch seal portion 510 is formed on the separator 300, and then the porous body layers (the anode side porous body layer 220 and the cathode side porous body) are formed on the separator 300. A manufacturing process may be employed in which the layer 230) is installed and the sheet portion 400 and the MEA 210 are installed last. Even if it does in this way, the fall of electric power generation efficiency can be suppressed similarly to the said Example. Further, in this manufacturing process, each of the branch seal portions 510 is formed in the same shape as in the above embodiment, so that even if there is a dimensional error in the porous body layer or the branch seal portion 510, the error is reduced. The flow path resistance of the porous body layer surrounding space S can be reliably increased by absorbing the elastic deformation.

Ｂ−３．変形例３：
上記実施例における燃料電池１００の構成は、あくまで一例であり、燃料電池１００の構成を他の構成とすることも可能である。例えば、ＭＥＡ２１０の厚さがシート部４００の厚さよりも厚く、アノード側ガス拡散電極層２１４およびカソード側ガス拡散電極層２１６（図１（ｂ）および図２（ｂ））の端面の少なくとも一部が、多孔体層周囲空間Ｓに面する構成としてもよい。また、燃料電池１００が必ずしもシート部４００を有する必要はなく、燃料電池１００がシート部４００を有さない場合に、シール部５００が、発電体２００の端面に直接接続された構成としてもよい。 B-3. Modification 3:
The configuration of the fuel cell 100 in the above embodiment is merely an example, and the configuration of the fuel cell 100 may be another configuration. For example, the thickness of the MEA 210 is larger than the thickness of the sheet portion 400, and at least a part of the end surfaces of the anode side gas diffusion electrode layer 214 and the cathode side gas diffusion electrode layer 216 (FIGS. 1B and 2B). However, it may be configured to face the porous body layer surrounding space S. Further, the fuel cell 100 does not necessarily have the seat portion 400, and when the fuel cell 100 does not have the seat portion 400, the seal portion 500 may be directly connected to the end face of the power generator 200.

また、上記実施例では、セパレータ３００は３層の金属板を積層した構成であり、発電体２００に対向する表面が平坦形状であるとしているが、セパレータ３００の構成および形状は他の任意の構成および形状とすることが可能である。例えば、表面に溝が形成された形状のカーボン製セパレータを用いてもよい。   Moreover, in the said Example, although the separator 300 is the structure which laminated | stacked the metal layer of 3 layers, and the surface facing the electric power generation body 200 is made into flat shape, the structure and shape of the separator 300 are other arbitrary structures. And can be shaped. For example, a carbon separator having a shape with grooves formed on the surface may be used.

本発明の実施例としての燃料電池の断面構成を概略的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematically the cross-sectional structure of the fuel cell as an Example of this invention. 本発明の実施例としての燃料電池の断面構成を概略的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows schematically the cross-sectional structure of the fuel cell as an Example of this invention. 本発明の実施例としての燃料電池に用いられるセパレータの平面構成を概略的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows roughly the planar structure of the separator used for the fuel cell as an Example of this invention. 本発明の実施例としての燃料電池に用いられる発電体およびシート部の平面構成を概略的に示す説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Explanatory drawing which shows roughly the planar structure of the electric power generation body used for the fuel cell as an Example of this invention, and a sheet | seat part. 本実施例における燃料電池の製造工程の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of the manufacturing process of the fuel cell in a present Example. 本実施例における枝シール部の形成方法の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the formation method of the branch seal part in a present Example.

符号の説明Explanation of symbols

１００...燃料電池
２００...発電体
２１０...ＭＥＡ
２１２...電解質層
２１４...アノード側ガス拡散電極層
２１６...カソード側ガス拡散電極層
２２０...アノード側多孔体層
２３０...カソード側多孔体層
３００...セパレータ
３１０...カソード対向プレート
３２０...中間プレート
３３０...アノード対向プレート
３４２...貫通口
３４４...空気流路
３４６...空気供給口
３５２...貫通口
３５４...空気流路
３５６...空気排出口
３６２...貫通口
３６４...燃料流路
３６６...燃料供給口
３７２...貫通口
３７４...燃料流路
３７６...燃料排出口
３８２...貫通口
３８４...冷却媒体流路
３９２...貫通口
４００...シート部
４４２...空気供給路形成孔
４５２...空気排出路形成孔
４６２...燃料供給路形成孔
４７２...燃料排出路形成孔
４８２...冷却媒体供給路形成孔
４９２...冷却媒体排出路形成孔
５００...シール部
５１０...枝シール部
６１０...空気供給路
６２０...空気排出路
６３０...燃料供給路
６４０...燃料排出路 100 ... Fuel cell 200 ... Power generator 210 ... MEA
212 ... Electrolyte layer 214 ... Anode side gas diffusion electrode layer 216 ... Cathode side gas diffusion electrode layer 220 ... Anode side porous layer 230 ... Cathode side porous layer 300 ... Separator 310 ... Cathode facing plate 320 ... Intermediate plate 330 ... Anode facing plate 342 ... Through port 344 ... Air flow path 346 ... Air supply port 352 ... Through port 354 ... Air Flow path 356 ... Air discharge port 362 ... Through port 364 ... Fuel flow path 366 ... Fuel supply port 372 ... Through port 374 ... Fuel flow path 376 ... Fuel discharge port 382 ... Through hole 384 ... Cooling medium flow path 392 ... Through hole 400 ... Sheet part 442 ... Air supply path formation hole 452 ... Air discharge path formation hole 462 ... Fuel supply path Formation hole 472 ... Fuel discharge passage formation hole 482 ... Cooling medium supply passage formation hole 492 ... Cooling medium discharge passage formation hole 500 ... Sea 510 ... Branch seal part 610 ... Air supply path 620 ... Air discharge path 630 ... Fuel supply path 640 ... Fuel discharge path

Claims (10)

燃料電池であって、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させる流路抵抗増大部と、を備える、燃料電池。 A fuel cell,
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
A fuel cell comprising: a channel resistance increasing portion that increases channel resistance in at least a part of a space formed between the diffusion layer and the seal portion. 請求項１記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、前記拡散層内から前記空間へと流出した反応ガスの流れの方向を、前記拡散層内に向かう方向へと変化させるように構成されている、燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The flow path resistance increasing portion is configured to change the flow direction of the reaction gas flowing out from the diffusion layer into the space into a direction toward the diffusion layer. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成されている、燃料電池。 A fuel cell according to claim 1 or 2, wherein
The flow path resistance increasing portion has a width along the stacking direction of the fuel cells, and is formed in a shape that connects an end face of the diffusion layer and the seal portion. 請求項３記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、弾性体を用いて形成されている、燃料電池。 The fuel cell according to claim 3, wherein
The flow path resistance increasing portion is a fuel cell formed using an elastic body. 請求項４記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、前記シール部と一体として形成されている、燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
The fuel cell, wherein the flow path resistance increasing portion is formed integrally with the seal portion. 請求項４記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、前記燃料電池の前記拡散層を除く部材上に形成されていると共に、前記拡散層の端面からの圧力によって弾性変形している、燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
The flow path resistance increasing portion is formed on a member excluding the diffusion layer of the fuel cell, and is elastically deformed by pressure from an end surface of the diffusion layer. 請求項４記載の燃料電池であって、
前記流路抵抗増大部は、前記セパレータ上に形成されていると共に、前記拡散層の端面からの圧力によって弾性変形している、燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
The flow path resistance increasing portion is formed on the separator and is elastically deformed by pressure from an end surface of the diffusion layer. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記セパレータは、前記拡散層に対向する表面が平坦形状である、燃料電池。 A fuel cell according to any one of claims 1 to 7,
The separator is a fuel cell, wherein a surface facing the diffusion layer has a flat shape. 燃料電池の製造方法であって、
前記燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させるために、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成された弾性体の流路抵抗増大部と、を有し、
前記方法は、
（ａ）前記電解質層の周囲に、前記シール部と前記流路抵抗増大部とを形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、前記電解質層の上に、前記拡散層を設置する工程と、
（ｃ）前記拡散層の上に、前記セパレータを設置する工程と、を備える、燃料電池の製造方法。 A fuel cell manufacturing method comprising:
The fuel cell
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
In order to increase the flow resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion, it has a width along the stacking direction of the fuel cells, and the end surface of the diffusion layer and the An elastic body flow resistance increasing portion formed in a shape connecting the seal portion,
The method
(A) forming the seal portion and the flow path resistance increasing portion around the electrolyte layer;
(B) after the step (a), placing the diffusion layer on the electrolyte layer;
(C) installing the separator on the diffusion layer; and a method for manufacturing a fuel cell. 燃料電池の製造方法であって、
前記燃料電池は、
電解質層と、
前記電解質層の両側に配置された拡散層と、
前記拡散層の両側に配置されたセパレータと、
前記拡散層の面方向に沿った前記拡散層内から前記燃料電池の外部への反応ガスの漏洩を抑制するために前記拡散層の周囲に配置されたシール部と、
前記拡散層と前記シール部との間に形成された空間の少なくとも一部における流路抵抗を増大させるために、前記燃料電池の積層方向に沿った幅を有すると共に、前記拡散層の端面と前記シール部とを連結する形状に形成された弾性体の流路抵抗増大部と、を有し、
前記方法は、
（ａ）前記セパレータの上に、前記シール部と前記流路抵抗増大部とを形成する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後に、前記セパレータの上に、前記拡散層を設置する工程と、
（ｃ）前記拡散層の上に、前記電解質層を設置する工程と、を備える、燃料電池の製造方法。 A fuel cell manufacturing method comprising:
The fuel cell
An electrolyte layer;
A diffusion layer disposed on both sides of the electrolyte layer;
Separators disposed on both sides of the diffusion layer;
A seal portion disposed around the diffusion layer in order to suppress leakage of the reaction gas from the inside of the diffusion layer along the surface direction of the diffusion layer to the outside of the fuel cell;
In order to increase the flow resistance in at least a part of the space formed between the diffusion layer and the seal portion, it has a width along the stacking direction of the fuel cells, and the end surface of the diffusion layer and the An elastic body flow resistance increasing portion formed in a shape connecting the seal portion,
The method
(A) forming the seal part and the flow path resistance increasing part on the separator;
(B) after the step (a), placing the diffusion layer on the separator;
(C) A step of installing the electrolyte layer on the diffusion layer.

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