JP2007323893A - Fuel battery and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of easily manufacturing a fuel battery. <P>SOLUTION: The fuel battery is equipped with a plurality of unit cells and a plurality of separators. Each separator is provided with a first separator element facing to a first electrode layer of a first unit cell among two adjacent unit cells. A first hole structuring a first-class reaction gas passage provided inside the fuel battery is formed on a first separator element. Then, the first separator element includes a first surface having burrs generated with formation of the first hole, and a second surface without the burrs. In the first separator element, the second-class reaction gas passage is formed between the first separator element and the first electrode layer of the first unit cell, and also, the second surface is arranged to be in contact with a conductive path structuring member structuring a conductive path connecting the first-class reaction gas passage and the second-class reaction gas passage. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell and a manufacturing method thereof.

燃料電池は、通常、単セルとセパレータとが交互に積層された積層構造を有している。燃料電池内部には、積層方向に沿ったセル間反応ガス通路が設けられている。また、燃料電池内部には、各単セル毎に、セル内反応ガス通路が設けられていると共に、セル間反応ガス通路とセル内反応ガス通路とを接続する連通路が設けられている。そして、反応ガスは、セル間反応ガス通路と連通路とセル内反応ガス通路とを通って、単セルに供給され、電気化学反応に利用される。   A fuel cell usually has a laminated structure in which single cells and separators are alternately laminated. An inter-cell reaction gas passage along the stacking direction is provided inside the fuel cell. In addition, in the fuel cell, an in-cell reaction gas passage is provided for each single cell, and a communication passage that connects the inter-cell reaction gas passage and the in-cell reaction gas passage is provided. The reaction gas is supplied to the single cell through the inter-cell reaction gas passage, the communication passage, and the intra-cell reaction gas passage, and is used for the electrochemical reaction.

セパレータには、セル間反応ガス通路を構成する孔が形成される。セパレータが金属製である場合には、該孔を形成する際に、該孔の周囲にはバリが発生し得る。該バリが存在する場合には、連通路の開口面積が減少するため、連通路を介して、セル間反応ガス通路からセル内反応ガス通路に反応ガスを効率よく供給することが困難となる。   The separator is formed with holes that constitute the reaction gas passage between cells. When the separator is made of metal, burrs may be generated around the hole when the hole is formed. When the burr is present, the opening area of the communication path is reduced, so that it is difficult to efficiently supply the reaction gas from the inter-cell reaction gas path to the in-cell reaction gas path via the communication path.

なお、特許文献１では、複数の単セルと複数のセパレータとを積層した後に、積層方向に沿って形成される貫通孔の壁面を面一加工することにより、バリを除去する技術が開示されている。   Patent Document 1 discloses a technique for removing burrs by laminating a plurality of single cells and a plurality of separators, and then processing the wall surfaces of through holes formed along the laminating direction. Yes.

特開２００４−１９２８９３号公報JP 2004-192893 A 特開２００４−３９３６５号公報JP 2004-39365 A 特開２００４−６１０４号公報JP 2004-6104 A

しかしながら、従来の技術では、バリの除去処理を必要とするため、燃料電池の製造が比較的困難であるという問題があった。   However, the conventional technique has a problem that it is relatively difficult to manufacture a fuel cell because it requires a burr removal process.

この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池を容易に製造することのでき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 problems in the prior art, and an object thereof is to provide a technique capable of easily manufacturing a fuel cell.

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の装置は、燃料電池であって、
複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第２の電極層とを含む、前記複数の単セルと、
複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う２つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、
を備え、
前記各セパレータは、
前記２つの単セルのうちの第１の単セルの前記第１の電極層に対向する第１のセパレータ要素であって、前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第１種の反応ガス通路を構成する第１の孔が形成されており、前記第１のセパレータ要素は、前記第１の孔の形成部位にバリを有する第１の面と、前記第１の孔の形成部位に前記バリを有していない第２の面と、を含む、前記第１のセパレータ要素を備え、
前記第１のセパレータ要素は、前記第１のセパレータ要素と前記第１の単セルの前記第１の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第２種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第２の面が前記第１種の反応ガス通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置されていることを特徴とする。 In order to solve at least a part of the problems described above, an apparatus of the present invention is a fuel cell,
A plurality of unit cells, each unit cell including an electrolyte layer, a first electrode layer provided on one side of the electrolyte layer, and a second electrode layer provided on the other side of the electrolyte layer; A plurality of the single cells, and
A plurality of separators, wherein each separator is disposed between two adjacent single cells of the plurality of single cells;
With
Each separator is
A first separator element facing the first electrode layer of the first single cell of the two single cells, wherein the first separator element is provided inside the fuel cell, and A first hole constituting a first type of reaction gas passage through which the reaction gas supplied to the plurality of single cells passes is formed, and the first separator element is variably formed at a site where the first hole is formed. Comprising the first separator element, and a second surface not having the burr at the site where the first hole is formed,
The first separator element is a second type of reactive gas through which a reactive gas supplied to the electrolyte layer passes between the first separator element and the first electrode layer of the first single cell. A passage is formed, and the second surface is arranged so as to be in contact with a communication passage constituting member constituting a communication passage connecting the first type reaction gas passage and the second type reaction gas passage. It is characterized by.

この装置では、第１のセパレータ要素の第２の面が連通路形成部材に接しているため、第１の孔の形成部位に存在するバリによって連通路の開口面積が減少せずに済む。したがって、第１のセパレータ要素に対して該バリの除去処理を施さずに第１のセパレータ要素を利用することができ、この結果、燃料電池を容易に製造することができる。   In this apparatus, since the second surface of the first separator element is in contact with the communication path forming member, the opening area of the communication path does not decrease due to burrs present at the first hole formation site. Therefore, the first separator element can be used without performing the burr removal process on the first separator element. As a result, the fuel cell can be easily manufactured.

上記の装置において、
前記各セパレータは、
前記第１のセパレータ要素と、
前記２つの単セルのうちの第２の単セルの前記第２の電極層に対向する第２のセパレータ要素と、
前記第１および第２のセパレータ要素に挟まれた第３のセパレータ要素と、
を含み、
前記第３のセパレータ要素は、前記第１のセパレータ要素の前記第２の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第１のセパレータ要素には、前記連通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する第２の孔が形成されているようにしてもよい。 In the above device,
Each separator is
The first separator element;
A second separator element facing the second electrode layer of a second single cell of the two single cells;
A third separator element sandwiched between the first and second separator elements;
Including
The third separator element is the communication path constituting member in contact with the second surface of the first separator element;
The first separator element may be formed with a second hole that connects the communication path and the second type reaction gas path.

上記の装置において、
前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第１種の冷却液通路を構成する第３の孔が形成されており、
前記第１のセパレータ要素の前記第１の面は、さらに、前記第３の孔の形成部位にバリを有し、前記第２の面は、前記第３の孔の形成部位に前記バリを有しておらず、
前記第１のセパレータ要素と前記第２のセパレータ要素との間には、前記第１種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第２種の冷却液通路が形成されていることが好ましい。 In the above device,
The first separator element is provided with a third hole that is provided inside the fuel cell and constitutes a first type coolant passage through which a coolant for cooling the plurality of single cells passes. ,
The first surface of the first separator element further has a burr at a site where the third hole is formed, and the second surface has the burr at a site where the third hole is formed. Not
It is preferable that a second type coolant passage through which the coolant flowing in from the first type coolant passage passes is formed between the first separator element and the second separator element.

この装置では、第１のセパレータ要素の第２の面が第３のセパレータ要素（連通路構成部材）に接しているため、第３の孔の形成部位に存在するバリによって第２種の冷却液通路の開口面積が減少せずに済む。   In this apparatus, since the second surface of the first separator element is in contact with the third separator element (communication path constituting member), the second kind of coolant is caused by the burr existing at the third hole formation site. The opening area of the passage is not reduced.

本発明の方法は、複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第２の電極層とを含む、前記複数の単セルと、複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う２つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、を備える燃料電池の製造方法であって、
（ａ）前記各セパレータに含まれて、前記２つの単セルのうちの第１の単セルの前記第１の電極層に対向する第１のセパレータ要素を準備する工程であって、前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第１種の反応ガス通路を構成する第１の孔が形成されており、前記第１のセパレータ要素は、前記第１の孔の形成に伴って発生したバリを有する第１の面と、前記第１の孔の形成に伴って発生した前記バリを有していない第２の面と、を含む、前記工程と、
（ｂ）前記第１のセパレータ要素を、前記第１のセパレータ要素と前記第１の単セルの前記第１の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第２種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第２の面が前記第１種の反応ガス通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置する工程と、
を備えることを特徴とする。 The method of the present invention is a plurality of unit cells, wherein each unit cell is provided on an electrolyte layer, a first electrode layer provided on one surface of the electrolyte layer, and the other surface of the electrolyte layer. A plurality of single cells including a second electrode layer; and a plurality of separators, wherein each separator is disposed between two adjacent single cells of the plurality of single cells, A method of manufacturing a fuel cell comprising a plurality of separators,
(A) a step of preparing a first separator element included in each of the separators and facing the first electrode layer of the first single cell of the two single cells, the first The separator element is provided with a first hole that constitutes a first type reaction gas passage that is provided inside the fuel cell and through which a reaction gas supplied to the plurality of single cells passes. The separator element includes a first surface having a burr generated with the formation of the first hole, and a second surface having no burr generated with the formation of the first hole. Including the steps of:
(B) a second type in which the reaction gas supplied to the electrolyte layer passes through the first separator element between the first separator element and the first electrode layer of the first single cell. And the second surface is in contact with a communication path constituting member that constitutes a communication path connecting the first type reaction gas path and the second type reaction gas path. And the step of arranging,
It is characterized by providing.

こうすれば、本発明の装置である燃料電池を容易に製造することができる。   In this way, the fuel cell which is the device of the present invention can be easily manufactured.

上記の方法において、
前記工程（ａ）は、
金属製の板材に対して打ち抜きプレス処理を施すことによって、前記第１のセパレータ要素を作製する工程を含むようにしてもよい。 In the above method,
The step (a)
You may make it include the process of producing the said 1st separator element by performing a punching press process with respect to metal board | plate materials.

この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池およびその製造方法、該燃料電池を含む燃料電池システム、該燃料電池システムを搭載する車両等の移動体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms, for example, in the form of a fuel cell and a manufacturing method thereof, a fuel cell system including the fuel cell, a moving body such as a vehicle on which the fuel cell system is mounted, and the like. Can be realized.

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．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池スタックの構成：
Ａ−２．燃料電池スタックの製造方法：
Ｂ．第２実施例： Next, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
A-1. Fuel cell stack configuration:
A-2. Manufacturing method of fuel cell stack:
B. Second embodiment:

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．燃料電池スタックの構成：
燃料電池システムは、通常、燃料電池スタック（以下、単に「スタック」とも呼ぶ）と、燃料ガス供給部と、酸化ガス供給部と、冷却液循環部と、各部を制御するコントローラと、を備えている。燃料ガス供給部は、燃料ガス（水素ガス）をスタックに供給する機能を有しており、例えば、水素タンクと減圧弁とを含んでいる。酸化ガス供給部は、酸化ガス（空気）をスタックに供給する機能を有しており、例えば、ブロワを含んでいる。冷却液循環部は、スタック内部で冷却液を循環させる機能を有しており、例えば、循環ポンプと熱交換機とを含んでいる。 A. First embodiment:
A-1. Fuel cell stack configuration:
A fuel cell system generally includes a fuel cell stack (hereinafter also simply referred to as “stack”), a fuel gas supply unit, an oxidizing gas supply unit, a coolant circulation unit, and a controller that controls each unit. Yes. The fuel gas supply unit has a function of supplying fuel gas (hydrogen gas) to the stack, and includes, for example, a hydrogen tank and a pressure reducing valve. The oxidizing gas supply unit has a function of supplying oxidizing gas (air) to the stack, and includes, for example, a blower. The coolant circulation unit has a function of circulating the coolant inside the stack, and includes, for example, a circulation pump and a heat exchanger.

図１は、第１実施例における燃料電池スタック１００の部分断面図である。図示するように、スタック１００は、複数の単セル（単電池）２０が積層された構造を有しており、隣り合う２つの単セル２０間には、セパレータ５０が設けられている。   FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a fuel cell stack 100 in the first embodiment. As shown in the figure, the stack 100 has a structure in which a plurality of single cells (single cells) 20 are stacked, and a separator 50 is provided between two adjacent single cells 20.

単セル２０は、膜−電極−ガス拡散層アセンブリ（以下、「ＭＥＧＡ」（Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly）と呼ぶ）２２と、ＭＥＧＡ２２の両側に設けられた多孔質体２４ａ，２４ｃと、ＭＥＧＡ２２の周囲に設けられたガスケット２６と、を含んでいる。   The single cell 20 includes a membrane-electrode-gas diffusion layer assembly (hereinafter referred to as “MEGA” (Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly)) 22, porous bodies 24 a and 24 c provided on both sides of the MEGA 22, And a gasket 26 provided around the periphery.

ＭＥＧＡ２２は、電解質膜３０を含んでおり、電解質膜３０の一方の面には、触媒電極層（アノード）３１ａとガス拡散層３２ａとがこの順に形成されており、電解質膜３０の他方の面には、触媒電極層（カソード）３１ｃとガス拡散層３２ｃとがこの順に形成されている。   The MEGA 22 includes an electrolyte membrane 30, and a catalyst electrode layer (anode) 31 a and a gas diffusion layer 32 a are formed in this order on one surface of the electrolyte membrane 30, and on the other surface of the electrolyte membrane 30. The catalyst electrode layer (cathode) 31c and the gas diffusion layer 32c are formed in this order.

なお、電解質膜３０としては、フッ素系樹脂などの固体高分子材料で形成された膜を用いることができる。また、触媒電極層３１ａ，３１ｃとしては、カーボン粒子に白金などの触媒を担持させた触媒層を用いることができる。ガス拡散層３２ａ，３２ｃは、カーボンペーパなどのガス透過性および導電性を有する材料で形成されている。   As the electrolyte membrane 30, a membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin can be used. Further, as the catalyst electrode layers 31a and 31c, catalyst layers in which a catalyst such as platinum is supported on carbon particles can be used. The gas diffusion layers 32a and 32c are formed of a material having gas permeability and conductivity such as carbon paper.

多孔質体２４ａ，２４ｃは、ＭＥＧＡ２２とセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。具体的には、アノード側の多孔質体２４ａは、ガス拡散層３２ａと、ガス拡散層３２ａに対向するセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。カソード側の多孔質体２４ｃは、カソード側のガス拡散層３２ｃと、ガス拡散層３２ｃに対向するセパレータ５０との間に形成される空間に配置されている。アノード側のガス拡散層３２ａと多孔質体２４ａとは、触媒電極層（アノード）３１ａに供給される燃料ガスが通るセル内燃料ガス通路に設けられている。また、カソード側のガス拡散層３２ｃと多孔質体２４ｃとは、触媒電極層（カソード）３１ｃに供給される酸化ガスが通るセル内酸化ガス通路に設けられている。なお、セル内通路は、図１に示すように、各単セル２０内部において、電解質膜３０と平行に設けられた通路である。   The porous bodies 24 a and 24 c are arranged in a space formed between the MEGA 22 and the separator 50. Specifically, the anode-side porous body 24a is disposed in a space formed between the gas diffusion layer 32a and the separator 50 facing the gas diffusion layer 32a. The cathode-side porous body 24c is disposed in a space formed between the cathode-side gas diffusion layer 32c and the separator 50 facing the gas diffusion layer 32c. The gas diffusion layer 32a and the porous body 24a on the anode side are provided in the in-cell fuel gas passage through which the fuel gas supplied to the catalyst electrode layer (anode) 31a passes. Further, the cathode-side gas diffusion layer 32c and the porous body 24c are provided in an in-cell oxidizing gas passage through which an oxidizing gas supplied to the catalyst electrode layer (cathode) 31c passes. The in-cell passage is a passage provided in parallel with the electrolyte membrane 30 in each single cell 20 as shown in FIG.

なお、多孔質体２４ａ，２４ｃは、ガス透過性および導電性を有する板状部材であり、例えば、チタン等の金属や、カーボンなどを用いて形成される。金属多孔質体としては、例えば、発泡金属焼結体や、球状あるいは繊維状の微小な金属片を焼結させた焼結体を用いることができる。   The porous bodies 24a and 24c are plate-like members having gas permeability and conductivity, and are formed using, for example, a metal such as titanium or carbon. As the metal porous body, for example, a foamed metal sintered body or a sintered body obtained by sintering a spherical or fibrous minute metal piece can be used.

ガスケット２６は、ＭＥＧＡ２２と一体的に形成されている。なお、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含む構造体を以下では「セルアセンブリ」と呼ぶ。   The gasket 26 is formed integrally with the MEGA 22. A structure including the MEGA 22 and the gasket 26 is hereinafter referred to as a “cell assembly”.

図２は、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルアセンブリを示す平面図である。図示するように、セルアセンブリは、略矩形の外形形状を有しており、枠状のガスケット２６の内側に、矩形のＭＥＧＡ２２が設けられている。図中、ＭＥＧＡ２２は、ハッチを付して示されている。なお、図２のセルアセンブリのＡ−Ａ断面が図１に示されている。   FIG. 2 is a plan view showing a cell assembly including the MEGA 22 and the gasket 26. As shown in the figure, the cell assembly has a substantially rectangular outer shape, and a rectangular MEGA 22 is provided inside a frame-shaped gasket 26. In the drawing, the MEGA 22 is shown with hatching. A cross section taken along the line AA of the cell assembly of FIG. 2 is shown in FIG.

ガスケット２６には、セル間酸化ガス通路を構成する第１および第２の長孔６１ｇ，６２ｇと、セル間燃料ガス通路を構成する第３および第４の長孔６３ｇ，６４ｇと、セル間冷却液通路を構成する第５および第６の長孔６５ｇ，６６ｇと、が形成されている。なお、セル間通路は、図１に示すように、スタック１００内部を貫通し、複数の単セル２０の積層方向に沿った通路である。   The gasket 26 includes first and second elongated holes 61g and 62g constituting an intercell oxidizing gas passage, third and fourth elongated holes 63g and 64g constituting an intercell fuel gas passage, and intercell cooling. Fifth and sixth elongated holes 65g, 66g constituting the liquid passage are formed. As shown in FIG. 1, the inter-cell passage is a passage that penetrates the inside of the stack 100 and extends in the stacking direction of the plurality of single cells 20.

ガスケット２６は、図１に示すように、セパレータ５０と接触する凸部を有している。凸部は、図１，図２に示す一点鎖線ＳＬに沿って設けられている。具体的には、凸部は、６つの長孔６１ｇ〜６６ｇの周囲に設けられている。また、凸部は、ＭＥＧＡ２２の周囲に設けられている。スタック１００は、通常、積層方向に押圧されるため、ガスケット２６の凸部によって、各セル間通路のシール性（気密性）が確保されると共に、各セル内通路のシール性が確保される。   As shown in FIG. 1, the gasket 26 has a convex portion that contacts the separator 50. The convex part is provided along the dashed-dotted line SL shown in FIG. Specifically, the convex portion is provided around the six long holes 61g to 66g. Further, the convex portion is provided around the MEGA 22. Since the stack 100 is normally pressed in the stacking direction, the projecting portion of the gasket 26 ensures the sealing performance (air tightness) of each inter-cell passage and the sealing performance of each intra-cell passage.

なお、セルアセンブリは、例えば、射出成形処理によって形成可能である。具体的には、周囲に空間が設けられた金型内にＭＥＧＡ２２を配置し、該金型内の空間に樹脂材料を射出することによって形成される。樹脂材料としては、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を有する樹脂材料が用いられる。   The cell assembly can be formed by, for example, an injection molding process. Specifically, the MEGA 22 is disposed in a mold having a space around it, and a resin material is injected into the space in the mold. As the resin material, for example, a resin material having insulating properties such as silicon rubber, butyl rubber, and fluorine rubber is used.

セパレータ５０（図１）は、カソード側の多孔質体２４ｃに接するカソード側プレート５２と、アノード側の多孔質体２４ａに接するアノード側プレート５６と、２つのプレート５２，５６に挟まれた中間プレート５４と、を備えている。   The separator 50 (FIG. 1) includes a cathode-side plate 52 that contacts the cathode-side porous body 24c, an anode-side plate 56 that contacts the anode-side porous body 24a, and an intermediate plate sandwiched between the two plates 52 and 56. 54.

図３は、セパレータ５０を構成する各プレート５２，５４，５６の平面図である。図３（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、カソード側プレート５２と、中間プレート５４と、アノード側プレート５６と、を示している。なお、図３（Ａ）〜（Ｃ）の各プレート５２，５４，５６のＡ−Ａ断面が、図１に示されている。   FIG. 3 is a plan view of the plates 52, 54, and 56 constituting the separator 50. 3A to 3C show the cathode side plate 52, the intermediate plate 54, and the anode side plate 56, respectively. In addition, the AA cross section of each plate 52,54,56 of FIG. 3 (A)-(C) is shown by FIG.

カソード側プレート５２（図３（Ａ））には、セル間酸化ガス通路を構成する第１および第２の長孔６１ｃ，６２ｃと、セル間燃料ガス通路を構成する第３および第４の長孔６３ｃ，６４ｃと、セル間冷却液通路を構成する第５および第６の長孔６５ｃ，６６ｃと、が形成されている。また、カソード側プレート５２には、第１の長孔６１ｃ付近に、セル内酸化ガス通路の入口を構成する複数の小孔７１ｃが形成されていると共に、第２の長孔６２ｃ付近に、セル内酸化ガス通路の出口を構成する複数の小孔７２ｃが形成されている（図１参照）。   In the cathode side plate 52 (FIG. 3A), the first and second long holes 61c and 62c constituting the inter-cell oxidizing gas passage and the third and fourth long portions constituting the inter-cell fuel gas passage are provided. Holes 63c and 64c and fifth and sixth elongated holes 65c and 66c constituting the inter-cell coolant passage are formed. The cathode side plate 52 has a plurality of small holes 71c that form the inlet of the oxidizing gas passage in the cell in the vicinity of the first long hole 61c, and a cell in the vicinity of the second long hole 62c. A plurality of small holes 72c constituting the outlet of the inner oxidizing gas passage are formed (see FIG. 1).

アノード側プレート５６（図３（Ｃ））には、カソード側プレート５２と同様に、第１ないし第６の長孔６１ａ〜６６ａが形成されている。ただし、アノード側プレート５６には、第３の長孔６３ａ付近に、セル内燃料ガス通路の入口を構成する複数の小孔７３ａが形成されていると共に、第４の長孔６４ａ付近に、セル内燃料ガス通路の出口を構成する複数の小孔７４ａが形成されている。   Similar to the cathode side plate 52, the anode side plate 56 (FIG. 3C) has first to sixth elongated holes 61a to 66a. However, in the anode side plate 56, a plurality of small holes 73a constituting the inlet of the fuel gas passage in the cell are formed in the vicinity of the third long hole 63a, and the cell in the vicinity of the fourth long hole 64a. A plurality of small holes 74a constituting the outlet of the inner fuel gas passage are formed.

中間プレート５４（（図３（Ｂ））には、セル間酸化ガス通路を構成する第１の長孔６１ｍと、酸化ガスをセル内酸化ガス通路に導く複数の連通孔７１ｍと、が接続された櫛状の第１の孔が形成されている。同様に、中間プレート５４には、第２の長孔６２ｍと複数の連通孔７２ｍとが接続された櫛状の第２の孔が形成されている。また、中間プレート５４には、セル間燃料ガス通路を構成する第３の長孔６３ｍと、燃料ガスをセル内燃料ガス通路に導く複数の連通孔７３ｍと、が接続された櫛状の第３の孔が形成されている。同様に、中間プレート５４には、第４の長孔６４ｍと複数の連通孔７４ｍとが接続された櫛状の第４の孔が形成されている。さらに、中間プレート５４には、セル間冷却通路および隣接する２つの単セル２０間のセル用冷却液通路を構成する複数の長孔７８が形成されている（図１参照）。   The intermediate plate 54 ((FIG. 3B)) is connected with a first long hole 61m that constitutes the inter-cell oxidizing gas passage and a plurality of communication holes 71m that guide the oxidizing gas to the in-cell oxidizing gas passage. Similarly, a comb-like second hole in which the second long hole 62m and the plurality of communication holes 72m are connected is formed in the intermediate plate 54. Further, the intermediate plate 54 has a comb shape in which a third elongated hole 63m constituting an inter-cell fuel gas passage and a plurality of communication holes 73m for guiding the fuel gas to the in-cell fuel gas passage are connected. Similarly, the intermediate plate 54 is formed with a comb-like fourth hole in which a fourth long hole 64m and a plurality of communication holes 74m are connected. Further, the intermediate plate 54 includes an inter-cell cooling passage and a cell between two adjacent single cells 20. A plurality of long holes 78 that constitute the use coolant passages are formed (see FIG. 1).

なお、３つのプレート５２，５４，５６は、例えば、ステンレス鋼や、チタン、チタン合金などの導電性を有する金属製の板材に対して、打ち抜きプレス処理を施すことによって形成される。そして、３つのプレート５２，５４，５６は、例えば拡散接合により接合され、この結果、セパレータ５０が得られる。   The three plates 52, 54, and 56 are formed, for example, by subjecting a metal plate material having conductivity such as stainless steel, titanium, or a titanium alloy to a punching press process. The three plates 52, 54, and 56 are joined by, for example, diffusion joining, and as a result, the separator 50 is obtained.

図１に示すように、スタック１００に供給された酸化ガスは、中間プレート５４の長孔６１ｍおよび連通孔７１ｍと、カソード側プレート５２の小孔７１ｃと、を通って、多孔質体２４ｃに流入する。なお、酸化ガスは、ガス拡散層３２ｃを介して触媒電極（カソード）３１ｃに到達し、電気化学反応に利用される。多孔質体２４ｃを通過した使用済みの酸化ガスは、カソード側プレート５２の小孔７２ｃと、中間プレート５４の連通孔７２ｍおよび長孔６２ｍを通って、スタック１００から排出される。   As shown in FIG. 1, the oxidizing gas supplied to the stack 100 flows into the porous body 24c through the long holes 61m and the communication holes 71m of the intermediate plate 54 and the small holes 71c of the cathode side plate 52. To do. The oxidizing gas reaches the catalyst electrode (cathode) 31c through the gas diffusion layer 32c and is used for the electrochemical reaction. The used oxidizing gas that has passed through the porous body 24c is discharged from the stack 100 through the small hole 72c of the cathode side plate 52, the communication hole 72m and the long hole 62m of the intermediate plate 54.

同様に、スタック１００に供給された燃料ガスは、中間プレート５４の長孔６３ｍおよび連通孔７３ｍと、アノード側プレート５６の小孔７３ａと、を通って、多孔質体２４ａに流入する。なお、燃料ガスは、ガス拡散層３２ａを介して触媒電極（アノード）３１ａに到達し、電気化学反応に利用される。多孔質体２４ａを通過した使用済みの燃料ガスは、アノード側プレート５６の小孔７４ａと、中間プレート５４の連通孔７４ｍおよび長孔６４ｍを通って、スタック１００から排出される。   Similarly, the fuel gas supplied to the stack 100 flows into the porous body 24a through the long hole 63m and the communication hole 73m of the intermediate plate 54 and the small hole 73a of the anode side plate 56. The fuel gas reaches the catalyst electrode (anode) 31a through the gas diffusion layer 32a and is used for the electrochemical reaction. The spent fuel gas that has passed through the porous body 24a is discharged from the stack 100 through the small hole 74a of the anode side plate 56, the communication hole 74m and the long hole 64m of the intermediate plate 54.

また、スタック１００に供給された冷却液は、中間プレート５４の長孔７８を通って、スタック１００から排出される。   The coolant supplied to the stack 100 is discharged from the stack 100 through the long hole 78 of the intermediate plate 54.

Ａ−２．燃料電池スタックの製造方法：
図４は、燃料電池スタック１００の製造の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０２では、複数の単セル２０が準備される。具体的には、前述したように、ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルモジュールが準備されると共に、多孔質体２４ａ，２４ｃが準備される。 A-2. Manufacturing method of fuel cell stack:
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the fuel cell stack 100. In step S102, a plurality of single cells 20 are prepared. Specifically, as described above, a cell module including the MEGA 22 and the gasket 26 is prepared, and the porous bodies 24a and 24c are prepared.

ステップＳ１０４では、複数のセパレータ５０が準備される。なお、ステップＳ１０４の処理については後述する。   In step S104, a plurality of separators 50 are prepared. The process of step S104 will be described later.

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で準備された複数の単セル２０と、ステップＳ１０４で準備された複数のセパレータ５０と、を用いてスタック１００が作製される。具体的には、各セルモジュールと各セパレータ５０との間に多孔質体を介在させつつ、複数の単セル２０と複数のセパレータ５０とを積層することによって、スタック１００が作製される。   In step S106, the stack 100 is produced using the plurality of single cells 20 prepared in step S102 and the plurality of separators 50 prepared in step S104. Specifically, the stack 100 is manufactured by laminating the plurality of single cells 20 and the plurality of separators 50 while interposing a porous body between each cell module and each separator 50.

図５は、図４のステップＳ１０４の処理の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１２では、３つのプレート５２，５４，５６が作製される。具体的には、まず、金属製の板材が準備される。板材としては、前述したように、ステンレス鋼や、チタン、チタン合金などの導電性を有する板材が利用される。次に、板材に対して打ち抜きプレス処理が施され、これにより、各プレート５２，５４，５６が作製される。   FIG. 5 is a flowchart showing the procedure of the process in step S104 of FIG. In step S112, three plates 52, 54, and 56 are produced. Specifically, first, a metal plate material is prepared. As the plate material, as described above, a conductive plate material such as stainless steel, titanium, or a titanium alloy is used. Next, a punching press process is performed on the plate material, whereby the plates 52, 54, and 56 are manufactured.

図６は、打ち抜きプレス処理の概要を示す説明図である。打ち抜きプレス処理は、下型２１０と上型２２０とを含む金型２００を用いて行われる。なお、ここでは、カソード側プレート５２を作製する場合について説明する。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an outline of the punching press process. The punching press process is performed using a mold 200 including a lower mold 210 and an upper mold 220. Here, the case where the cathode side plate 52 is produced will be described.

下型２１０には、複数の孔２１２が設けられており、複数の孔２１２は、図３（Ａ）に示すカソード側プレート５２の複数の孔に対応している。上型２２０には、複数の凸部２２２が設けられており、複数の凸部２２２は、カソード側プレート５２の複数の孔に対応している。下型２１０の上に板材Ｐが載置されると、上型２２０を下降させる（図６（Ａ）参照）。このとき、上型２２０の各凸部２２２は、下型２１０の各孔２１２内に挿入され、この結果、板材Ｐには複数の孔が形成される。その後、上型２２０を上昇させる（図６（Ｂ）参照）と、カソード側プレート５２が得られる。   The lower mold 210 is provided with a plurality of holes 212, and the plurality of holes 212 correspond to the plurality of holes of the cathode side plate 52 shown in FIG. The upper mold 220 is provided with a plurality of protrusions 222, and the plurality of protrusions 222 correspond to the plurality of holes of the cathode side plate 52. When the plate material P is placed on the lower mold 210, the upper mold 220 is lowered (see FIG. 6A). At this time, each convex portion 222 of the upper mold 220 is inserted into each hole 212 of the lower mold 210, and as a result, a plurality of holes are formed in the plate material P. Thereafter, when the upper mold 220 is raised (see FIG. 6B), the cathode side plate 52 is obtained.

なお、アノード側プレート５６および中間プレート５４についても、カソード側プレート５２と同様に、打ち抜きプレス処理によって作製される。   Note that the anode side plate 56 and the intermediate plate 54 are also produced by a punching press process, similarly to the cathode side plate 52.

ステップＳ１１４（図５）では、ステップＳ１１２で準備された３つのプレート５２，５４，５６を積層することによって、セパレータ５０が作製される。そして、３つのプレートの積層体に対して、拡散接合処理を施すことにより、セパレータ５０が作製される。   In step S114 (FIG. 5), the separator 50 is produced by laminating the three plates 52, 54 and 56 prepared in step S112. And the separator 50 is produced by performing a diffusion bonding process with respect to the laminated body of three plates.

ところで、図６（Ａ），（Ｂ）に示す金型２００を用いて多数のプレート５２を作製すると、金型２００が摩耗してしまう。具体的には、下型２１０の孔２１２の上端を構成するエッジや、上型２２０の凸部２２２の下端を構成するエッジが摩耗してしまう。この結果、図６（Ｂ）に拡大して示すように、プレート５２に形成される孔の周囲には、バリが発生してしまう。なお、バリは、孔の周囲に発生する凸部を意味し、例えばプレートの厚みの約５〜約３０％の高さを有する。バリは、プレート５２の２つの面のうち、下型２２０に接する一方の面のみに発生しており、上型２２０に接する他方の面には発生していない。ただし、プレート５２の他方の面には、ダレが発生し得る。以下では、プレート５２のバリを有する一方の面Ｓ５２ｂを「バリ発生面」とも呼び、バリを有していない他方の面Ｓ５２ｎを「非バリ発生面」とも呼ぶ。   By the way, if many plates 52 are produced using the metal mold 200 shown in FIGS. 6A and 6B, the metal mold 200 is worn. Specifically, the edge constituting the upper end of the hole 212 of the lower die 210 and the edge constituting the lower end of the convex portion 222 of the upper die 220 are worn. As a result, as shown in an enlarged view in FIG. 6B, burrs are generated around the holes formed in the plate 52. In addition, a burr | flash means the convex part generate | occur | produced around a hole, for example, has the height of about 5 to about 30% of the thickness of a plate. The burrs are generated only on one of the two surfaces of the plate 52 in contact with the lower mold 220, and are not generated on the other surface in contact with the upper mold 220. However, sagging may occur on the other surface of the plate 52. Hereinafter, one surface S52b having burrs of the plate 52 is also referred to as “burr generation surface”, and the other surface S52n having no burrs is also referred to as “non-burr generation surface”.

なお、アノード側プレート５６および中間プレート５４についても、カソード側プレート５２と同様に、一方の面のみにバリが発生し得る。   As with the cathode side plate 52, the anode side plate 56 and the intermediate plate 54 may generate burrs only on one surface.

図１において、カソード側プレート５２の第１の長孔６１ｃの周囲にバリが形成され、バリ発生面Ｓ５２ｂが中間プレート５４に接するように配置される場合には、連通孔７１ｍによって形成される連通路の入口の面積（開口面積）が減少し、この結果、該連通路を介して、セル間酸化ガス通路からセル内酸化ガス通路に酸化ガスを効率よく供給することが困難となってしまう。このため、ステップＳ１１２では、カソード側プレート５２のバリを除去するための除去処理（研磨等）が行われることが好ましい。   In FIG. 1, when a burr is formed around the first long hole 61c of the cathode side plate 52 and the burr generating surface S52b is arranged in contact with the intermediate plate 54, the communication hole formed by the communication hole 71m. The area (opening area) of the inlet of the passage is reduced, and as a result, it becomes difficult to efficiently supply the oxidizing gas from the inter-cell oxidizing gas passage to the in-cell oxidizing gas passage through the communication passage. For this reason, in step S112, it is preferable that a removal process (polishing or the like) for removing burrs on the cathode side plate 52 is performed.

しかしながら、バリの除去処理は、時間および手間を要する。そこで、本実施例では、打ち抜きプレス処理を採用しつつ、バリの除去処理を省略または軽減することができるように工夫している。   However, the burr removal process requires time and labor. Therefore, in this embodiment, the punching press process is adopted, and the burr removal process is devised so as to be omitted or reduced.

具体的には、本実施例のステップＳ１１２では、カソード側プレート５２は、図３（Ａ）に表される表面がバリ発生面Ｓ５２ｂとなり、裏面が非バリ発生面Ｓ５２ｎとなるように、作製される。また、アノード側プレート５６は、図３（Ｃ）に表される表面がバリ発生面となり、裏面が非バリ発生面となるように作製される。   Specifically, in step S112 of the present embodiment, the cathode side plate 52 is manufactured so that the surface shown in FIG. 3A is a burr generation surface S52b and the back surface is a non-burr generation surface S52n. The Further, the anode side plate 56 is manufactured such that the surface shown in FIG. 3C is a burr generation surface and the back surface is a non-burr generation surface.

なお、中間プレート５４はアノード側プレート５６とカソード側プレート５２とに挟まれるため、中間プレート５４のバリは、カソード側プレート５２またはアノード側プレート５６と干渉し得る。このため、本実施例では、中間プレート５４に対しては、バリの除去処理が実行される。なお、中間プレート５４は、打ち抜きプレス処理に代えて、エッチング処理によって作製されるようにしてもよい。   Since the intermediate plate 54 is sandwiched between the anode side plate 56 and the cathode side plate 52, the burr of the intermediate plate 54 can interfere with the cathode side plate 52 or the anode side plate 56. For this reason, in this embodiment, a burr removal process is performed on the intermediate plate 54. Note that the intermediate plate 54 may be manufactured by an etching process instead of the punching press process.

そして、本実施例のステップＳ１１２では、カソード側プレート５２の非バリ発生面とアノード側プレート５６の非バリ発生面とが中間プレート５４に接するように、３つのプレート５２，５４，５６が接合される。   In step S112 of this embodiment, the three plates 52, 54, and 56 are joined so that the non-burr generating surface of the cathode side plate 52 and the non-burring generating surface of the anode side plate 56 are in contact with the intermediate plate 54. The

図７は、燃料電池スタック１００内部に形成されたセル間反応ガス通路を含む部分断面図である。図７（Ａ）には、セル間酸化ガス通路が示されており、図７（Ｂ）には、セル間燃料ガス通路が示されている。セパレータ５０は、隣り合う２つの単セル２０ａ，２０ｂの間に配置されている。   FIG. 7 is a partial cross-sectional view including an inter-cell reaction gas passage formed in the fuel cell stack 100. FIG. 7 (A) shows an inter-cell oxidizing gas passage, and FIG. 7 (B) shows an inter-cell fuel gas passage. The separator 50 is disposed between two adjacent single cells 20a and 20b.

図７（Ａ）に示すように、カソード側プレート５２の第１の長孔６１ｃ付近には、バリが発生している。そして、カソード側プレート５２は、バリ発生面Ｓ５２ｂが第１の単セル２０ａのカソード側の触媒電極層３１ｃに対向し、非バリ発生面Ｓ５２ｎが中間プレート５４に接するように、配置されている。また、図７（Ａ）に示すように、アノード側プレート５６の第１の長孔６１ａ付近にも、バリが発生している。そして、アノード側プレート５６は、バリ発生面Ｓ５６ｂが第２の単セル２０ｂのアノード側の触媒電極層３１ａに対向し、非バリ発生面Ｓ５６ｎが中間プレート５４に接するように、配置されている。   As shown in FIG. 7A, burrs are generated in the vicinity of the first long hole 61 c of the cathode side plate 52. The cathode side plate 52 is arranged so that the burr generation surface S52b faces the cathode-side catalyst electrode layer 31c of the first single cell 20a and the non-burr generation surface S52n is in contact with the intermediate plate 54. Further, as shown in FIG. 7A, burrs are also generated in the vicinity of the first long hole 61 a of the anode side plate 56. The anode side plate 56 is arranged such that the burr generation surface S56b faces the catalyst electrode layer 31a on the anode side of the second single cell 20b and the non-burr generation surface S56n contacts the intermediate plate 54.

図７（Ａ）から分かるように、このスタック１００では、２つのプレート５２，５６のバリ発生面Ｓ５２ｂ，Ｓ５６ｂは、中間プレート５４に接していないため、中間プレート５４の連通孔７１ｍによって構成される連通路の入口面積は、バリによって減少しない。仮に、２つのプレート５２，５６のバリ発生面Ｓ５２ｂ，Ｓ５６ｂが中間プレート５４に接している場合には、連通路の入口面積は、バリによって減少してしまう。すなわち、本実施例では、該連通路を介して、セル間酸化ガス通路からセル内酸化ガス通路に酸化ガスを効率よく供給することができる。   As can be seen from FIG. 7A, in this stack 100, the burr generating surfaces S52b and S56b of the two plates 52 and 56 are not in contact with the intermediate plate 54, and thus are constituted by the communication holes 71m of the intermediate plate 54. The entrance area of the communication path is not reduced by burrs. If the burr generating surfaces S52b and S56b of the two plates 52 and 56 are in contact with the intermediate plate 54, the entrance area of the communication path is reduced by the burr. That is, in this embodiment, the oxidizing gas can be efficiently supplied from the inter-cell oxidizing gas passage to the in-cell oxidizing gas passage through the communication passage.

なお、図示は省略されているが、２つのプレート５２，５６の第２の長孔６２ｃ，６２ａ付近も図７（Ａ）と同様であり、中間プレート５４の連通孔７２ｍによって構成される連通路の出口の面積（開口面積）は、バリによって減少しない。したがって、本実施例では、該連通路を介して、セル内酸化ガス通路からセル間酸化ガス通路に使用済みの酸化ガスを効率よく排出することができる。   Although not shown, the vicinity of the second long holes 62c and 62a of the two plates 52 and 56 is the same as that shown in FIG. 7A, and is a communication path constituted by the communication holes 72m of the intermediate plate 54. The area of the outlet (opening area) is not reduced by burrs. Therefore, in this embodiment, the used oxidizing gas can be efficiently discharged from the in-cell oxidizing gas passage to the inter-cell oxidizing gas passage through the communication passage.

図７（Ｂ）に示すように、カソード側プレート５２の第３の長孔６３ｃおよびアノード側プレート５６の第３の長孔６３ａ付近にも、バリが発生している。しかしながら、図７（Ｂ）から分かるように、中間プレート５４の連通孔７３ｍによって構成される連通路の入口面積は、バリによって減少しない。したがって、本実施例では、該連通路を介して、セル間燃料ガス通路からセル内燃料ガス通路に燃料ガスを効率よく供給することができる。   As shown in FIG. 7B, burrs are also generated in the vicinity of the third long hole 63 c of the cathode side plate 52 and the third long hole 63 a of the anode side plate 56. However, as can be seen from FIG. 7B, the entrance area of the communication path constituted by the communication hole 73m of the intermediate plate 54 is not reduced by the burr. Therefore, in this embodiment, the fuel gas can be efficiently supplied from the inter-cell fuel gas passage to the in-cell fuel gas passage through the communication passage.

なお、図示は省略されているが、２つのプレート５２，５６の第４の長孔６４ｃ，６４ａ付近も図７（Ｂ）と同様であり、中間プレート５４の連通孔７４ｍによって構成される連通路の出口面積は、バリによって減少しない。したがって、本実施例では、該連通路を介して、セル内燃料ガス通路からセル間燃料ガス通路に使用済みの燃料ガスを効率よく排出することができる。   Although not shown, the vicinity of the fourth elongated holes 64c and 64a of the two plates 52 and 56 is the same as that shown in FIG. 7B, and is a communication path constituted by the communication holes 74m of the intermediate plate 54. The exit area is not reduced by burrs. Therefore, in this embodiment, spent fuel gas can be efficiently discharged from the in-cell fuel gas passage to the inter-cell fuel gas passage through the communication passage.

図８は、燃料電池スタック１００内部に形成されたセル間冷却液通路を含む部分断面図である。図８に示すように、カソード側プレート５２の第５の長孔６５ｃおよびアノード側プレート５６の第５の長孔６５ａ付近にも、バリが発生している。しかしながら、図８から分かるように、中間プレート５４の長孔７８によって構成されるセル用冷却液通路の入口面積は、バリによって減少しない。したがって、本実施例では、セル間冷却液通路からセル用冷却液通路に冷却液を効率よく流入させることができる。   FIG. 8 is a partial cross-sectional view including the inter-cell coolant passage formed inside the fuel cell stack 100. As shown in FIG. 8, burrs are also generated in the vicinity of the fifth long hole 65 c of the cathode side plate 52 and the fifth long hole 65 a of the anode side plate 56. However, as can be seen from FIG. 8, the inlet area of the cell coolant passage constituted by the long holes 78 of the intermediate plate 54 is not reduced by the burr. Therefore, in the present embodiment, the coolant can be efficiently introduced from the inter-cell coolant passage into the cell coolant passage.

なお、図示は省略されているが、２つのプレート５２，５６の第６の長孔６６ｃ，６６ａ付近も図８と同様であり、セル用冷却液通路からセル間冷却液通路に冷却液を効率よく流出させることができる。   Although illustration is omitted, the vicinity of the sixth elongated holes 66c and 66a of the two plates 52 and 56 is also the same as in FIG. 8, and the cooling liquid is efficiently transferred from the cell cooling liquid passage to the inter-cell cooling liquid passage. Can drain well.

ところで、ステップＳ１１２（図５）の打ち抜きプレス処理によって、実際には、カソード側プレート５２の複数の小孔７１ｃ，７２ｃの周囲にもバリが発生し得る。ただし、本実施例では、複数の小孔７１ｃ，７２ｃ付近のバリは、カソード側の多孔質体２４ｃに押し付けられるため、該バリの高さは低減される。このため、本実施例では、複数の小孔７１ｃ，７２ｃ付近のバリは、酸化ガスの流通をあまり阻害しない。しかしながら、酸化ガスの流通が阻害される場合には、複数の小孔７１ｃ，７２ｃ付近のバリは除去されることが好ましい。ただし、このような場合にも、第１の長孔６１ｃおよび第２の長孔６２ｃ付近のバリは除去する必要がないため、バリの除去処理を軽減することができる。なお、アノード側プレート５６についても同様である。   By the way, in practice, burrs may also occur around the plurality of small holes 71c and 72c of the cathode side plate 52 by the punching press process in step S112 (FIG. 5). However, in this embodiment, since the burrs near the plurality of small holes 71c and 72c are pressed against the porous body 24c on the cathode side, the height of the burrs is reduced. For this reason, in this embodiment, the burrs near the plurality of small holes 71c, 72c do not significantly disturb the flow of the oxidizing gas. However, when the flow of the oxidizing gas is hindered, it is preferable to remove burrs near the small holes 71c and 72c. However, even in such a case, it is not necessary to remove burrs in the vicinity of the first long hole 61c and the second long hole 62c, so that the burr removal process can be reduced. The same applies to the anode side plate 56.

以上説明したように、本実施例では、カソード側プレート５２の非バリ発生面Ｓ５２ｎが中間プレート５４に接しているため、長孔６１ｃ，６２ｃの形成に伴って発生したバリによって連通路の開口面積が減少せずに済む。このため、カソード側プレート５２のバリの除去処理を省略または軽減することができ、この結果、スタック１００を容易に製造することができる。   As described above, in this embodiment, since the non-burr generating surface S52n of the cathode side plate 52 is in contact with the intermediate plate 54, the opening area of the communication path is caused by the burr generated along with the formation of the long holes 61c and 62c. Will not decrease. For this reason, the burr removal process of the cathode side plate 52 can be omitted or reduced, and as a result, the stack 100 can be easily manufactured.

同様に、本実施例では、アノード側プレート５６の非バリ発生面Ｓ５６ｎが中間プレート５４に接しているため、長孔６３ｃ，６４ｃの形成に伴って発生したバリによって連通路の開口面積が減少せずに済む。このため、アノード側プレート５６のバリの除去処理を省略または軽減することができ、この結果、スタック１００を容易に製造することができる。   Similarly, in this embodiment, since the non-burr generating surface S56n of the anode side plate 56 is in contact with the intermediate plate 54, the opening area of the communication path is reduced by the burr generated along with the formation of the long holes 63c and 64c. You do n’t have to. For this reason, the burr removal process of the anode side plate 56 can be omitted or reduced, and as a result, the stack 100 can be easily manufactured.

特に、本実施例では、２つのプレート５２，５６の非バリ発生面Ｓ５２ｎ，Ｓ５６ｎが中間プレート５４に接しているため、２つのプレート５２，５６の長孔６１ｃ〜６４ｃ付近に発生したバリによってセル用冷却液通路の開口面積が減少せずに済むという利点もある。   In particular, in this embodiment, since the non-burr generating surfaces S52n and S56n of the two plates 52 and 56 are in contact with the intermediate plate 54, the cells are generated by burrs generated in the vicinity of the long holes 61c to 64c of the two plates 52 and 56. There is also an advantage that the opening area of the cooling fluid passage does not need to be reduced.

なお、上記の説明から分かるように、本実施例におけるカソード側の触媒電極層３１ｃとアノード側の触媒電極層３１ａとのうちの一方が、本発明における第１の電極層に相当し、他方が第２の電極層に相当する。そして、本実施例におけるカソード側プレート５２とアノード側プレート５６とのうちの一方が本発明における第１のセパレータ要素に相当し、他方が第２のセパレータ要素に相当する。また、中間プレート５４が本発明における連通路構成部材および第３のセパレータ要素に相当する。   As can be seen from the above description, one of the cathode-side catalyst electrode layer 31c and the anode-side catalyst electrode layer 31a in this example corresponds to the first electrode layer in the present invention, and the other is This corresponds to the second electrode layer. In the present embodiment, one of the cathode side plate 52 and the anode side plate 56 corresponds to the first separator element in the present invention, and the other corresponds to the second separator element. Further, the intermediate plate 54 corresponds to the communication path constituting member and the third separator element in the present invention.

Ｂ．第２実施例：
図９は、第２実施例における燃料電池スタック１００Ｂの部分断面図である。図示するように、スタック１００Ｂは、単セル２０Ｂと、セパレータ５０Ｂと、を含んでいる。 B. Second embodiment:
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of the fuel cell stack 100B in the second embodiment. As illustrated, the stack 100B includes a single cell 20B and a separator 50B.

単セル２０Ｂは、ＭＥＧＡ２２と、ＭＥＧＡ２２の周囲に設けられたアノード側フレーム１２２およびカソード側フレーム１２６と、を含んでいる。２つのフレーム１２２，１２６は枠状の形状を有しており、２つのフレームの間には、ＭＥＧＡ２２の端部（より具体的には電解質膜３０の端部）が挟まれている。   The single cell 20 </ b> B includes a MEGA 22, and an anode side frame 122 and a cathode side frame 126 provided around the MEGA 22. The two frames 122 and 126 have a frame shape, and the end of the MEGA 22 (more specifically, the end of the electrolyte membrane 30) is sandwiched between the two frames.

なお、各フレーム１２２，１２６は、例えば、ポリプロピレン，ポリエチレン，ポリアミド，ポリウレタン，ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁性を有する樹脂材料で形成されている。   Each of the frames 122 and 126 is formed of an insulating resin material such as polypropylene, polyethylene, polyamide, polyurethane, polyethylene terephthalate, or the like.

セパレータ５０Ｂは、カソード側プレート１５２と、アノード側プレート１５６と、を備えている。２つのプレート１５２，１５６の中央部分には、それぞれ、波状の凹凸が形成されている。カソード側プレート１５２の凹部Ｃｃは、カソード側のガス拡散層３２ｃに接しており、アノード側プレート１５６の凹部Ａｃは、アノード側のガス拡散層３２ａに接している。カソード側プレート１５２の凸部Ｃｖは、アノード側プレート１５６の凸部Ａｖと接している。   The separator 50B includes a cathode side plate 152 and an anode side plate 156. Wavy irregularities are formed in the central portions of the two plates 152 and 156, respectively. The concave portion Cc of the cathode side plate 152 is in contact with the cathode side gas diffusion layer 32c, and the concave portion Ac of the anode side plate 156 is in contact with the anode side gas diffusion layer 32a. The convex portion Cv of the cathode side plate 152 is in contact with the convex portion Av of the anode side plate 156.

カソード側プレート１５２の凸部Ｃｖとガス拡散層３２ｃとの間には、図面の法線方向に沿って、セル内酸化ガス通路が形成されている。同様に、アノード側プレート１５６の凸部Ａｖとガス拡散層３２ａとの間には、図面の法線方向に沿って、セル内燃料ガス通路が形成されている。また、カソード側プレート１５２の凹部Ｃｃとアノード側プレート１５６の凹部Ａｃとの間には、図面の法線方向に沿って、セル用冷却液通路が形成されている。   An in-cell oxidizing gas passage is formed between the convex portion Cv of the cathode side plate 152 and the gas diffusion layer 32c along the normal direction of the drawing. Similarly, an in-cell fuel gas passage is formed between the convex portion Av of the anode side plate 156 and the gas diffusion layer 32a along the normal direction of the drawing. Further, a cell coolant passage is formed between the concave portion Cc of the cathode side plate 152 and the concave portion Ac of the anode side plate 156 along the normal direction of the drawing.

なお、各プレート１５２，１５６は、例えば、ステンレス鋼や、チタン、チタン合金などの導電性を有する金属材料で形成されている。   Each of the plates 152 and 156 is made of a conductive metal material such as stainless steel, titanium, or a titanium alloy.

本実施例のスタック１００Ｂも、図４，図５の処理によって作製することができる。具体的には、図５のステップＳ１１２では、金属製の板材に対して打ち抜きプレス処理を施すことによって、２つのプレート１５２，１５６が作製される。なお、本実施例では、２つのプレート１５２，１５６の波状の凹凸に対応する形状を有する金型が利用される。そして、２つのプレート１５２，１５６を接合して、セパレータ５０Ｂが作製される。   The stack 100B of this embodiment can also be manufactured by the processes shown in FIGS. Specifically, in step S112 of FIG. 5, two plates 152 and 156 are manufactured by performing a punching press process on a metal plate material. In this embodiment, a mold having a shape corresponding to the wavy irregularities of the two plates 152 and 156 is used. Then, the two plates 152 and 156 are joined to produce the separator 50B.

図１０は、燃料電池スタック１００Ｂ内部に形成されたセル間反応ガス通路を含む部分断面図である。図１０（Ａ）には、セル間酸化ガス通路が示されており、図１０（Ｂ）には、セル間燃料ガス通路が示されている。セパレータ５０Ｂは、隣り合う２つの単セル２０Ｂａ，２０Ｂｂの間に配置されている。   FIG. 10 is a partial cross-sectional view including an inter-cell reaction gas passage formed inside the fuel cell stack 100B. FIG. 10 (A) shows an inter-cell oxidizing gas passage, and FIG. 10 (B) shows an inter-cell fuel gas passage. The separator 50B is disposed between two adjacent single cells 20Ba and 20Bb.

図１０（Ａ）に示すように、２つのフレーム１２２，１２６および２つのプレート１５２，１５６には、セル間酸化ガス通路を構成する孔１２２ｏ，１２６ｏ，１５２ｏ，１５６ｏがそれぞれ設けられている。なお、２つのプレート１５２，１５６の間には、孔１５２ｏ，１５６ｏ付近において、間隙が設けられている。また、カソード側フレーム１２６には、セル間酸化ガス通路とセル内酸化ガス通路とを接続する連通路を構成する凹部１２６ｐが設けられている。なお、これに代えて、カソード側フレーム１２６には、該連通路を構成する孔が設けられていてもよい。   As shown in FIG. 10A, the two frames 122 and 126 and the two plates 152 and 156 are provided with holes 122o, 126o, 152o, and 156o that constitute the inter-cell oxidizing gas passages, respectively. A gap is provided between the two plates 152 and 156 in the vicinity of the holes 152o and 156o. Further, the cathode frame 126 is provided with a recess 126p that constitutes a communication passage that connects the inter-cell oxidizing gas passage and the in-cell oxidizing gas passage. Instead of this, the cathode side frame 126 may be provided with holes constituting the communication path.

本実施例においても、カソード側プレート１５２の孔１５２ｏ付近には、バリが発生している。そして、カソード側プレート１５２は、バリ発生面Ｓ１５２ｂがアノード側プレート１５６に接し、非バリ発生面Ｓ１５２ｎが第１の単セル２０Ｂａのカソード側の触媒電極層３１ｃに対向するように、配置されている。   Also in the present embodiment, burrs are generated in the vicinity of the hole 152 o of the cathode side plate 152. The cathode side plate 152 is disposed such that the burr generation surface S152b is in contact with the anode side plate 156 and the non-burr generation surface S152n is opposed to the cathode-side catalyst electrode layer 31c of the first single cell 20Ba. .

図１０（Ａ）から分かるように、このスタック１００Ｂでは、カソード側プレート１５２のバリ発生面Ｓ１５２ｂは、カソード側フレーム１２６に接していないため、カソード側フレーム１２６の凹部１２６ｐによって構成される連通路の入口面積は、バリによって減少しない。仮に、カソード側プレート１５２のバリ発生面Ｓ１５２ｂがカソード側フレーム１２６に接している場合には、連通路の入口面積は、バリによって減少してしまう。すなわち、本実施例でも、該連通路を介して、セル間酸化ガス通路からセル内酸化ガス通路に酸化ガスを効率よく供給することができる。   As can be seen from FIG. 10A, in this stack 100B, the burr generation surface S152b of the cathode side plate 152 is not in contact with the cathode side frame 126. The entrance area is not reduced by burrs. If the burr generation surface S152b of the cathode side plate 152 is in contact with the cathode side frame 126, the entrance area of the communication path is reduced by the burr. That is, also in the present embodiment, the oxidizing gas can be efficiently supplied from the inter-cell oxidizing gas passage to the in-cell oxidizing gas passage through the communication passage.

図１０（Ｂ）に示すように、２つのフレーム１２２，１２６および２つのプレート１５２，１５６には、セル間燃料ガス通路を構成する孔１２２ｈ，１２６ｈ，１５２ｈ，１５６ｈがそれぞれ設けられている。なお、２つのプレート１５２，１５６の間には、孔１５２ｈ，１５６ｈ付近において、間隙が設けられている。また、アノード側フレーム１２２には、セル間燃料ガス通路とセル内燃料ガス通路とを接続する連通路を構成する凹部１２２ｐが設けられている。なお、これに代えて、アノード側フレーム１２２には、該連通路を構成する孔が設けられていてもよい。   As shown in FIG. 10 (B), the two frames 122 and 126 and the two plates 152 and 156 are provided with holes 122h, 126h, 152h, and 156h that constitute inter-cell fuel gas passages, respectively. A gap is provided between the two plates 152 and 156 in the vicinity of the holes 152h and 156h. The anode side frame 122 is provided with a recess 122p that constitutes a communication path that connects the inter-cell fuel gas passage and the in-cell fuel gas passage. Instead of this, the anode side frame 122 may be provided with holes constituting the communication path.

本実施例においても、アノード側プレート１５６の孔１５６ｏ付近には、バリが発生している。そして、アノード側プレート１５６は、バリ発生面Ｓ１５６ｂがカソード側プレート１５２に接し、非バリ発生面Ｓ１５６ｎが第２の単セル２０Ｂｂのアノード側の触媒電極層３１ａに対向するように、配置されている。   Also in this embodiment, burrs are generated in the vicinity of the hole 156o of the anode side plate 156. The anode side plate 156 is disposed such that the burr generation surface S156b is in contact with the cathode side plate 152 and the non-burr generation surface S156n is opposed to the catalyst electrode layer 31a on the anode side of the second single cell 20Bb. .

図１０（Ｂ）から分かるように、このスタック１００Ｂでは、アノード側プレート１５６のバリ発生面Ｓ１５６ｂは、アノード側フレーム１２２に接していないため、アノード側フレーム１２２の凹部１２２ｐによって構成される連通路の入口面積は、バリによって減少しない。したがって、本実施例でも、該連通路を介して、セル間燃料ガス通路からセル内燃料ガス通路に燃料ガスを効率よく供給することができる。   As can be seen from FIG. 10B, in this stack 100B, the burr generation surface S156b of the anode side plate 156 is not in contact with the anode side frame 122. The entrance area is not reduced by burrs. Therefore, also in the present embodiment, the fuel gas can be efficiently supplied from the inter-cell fuel gas passage to the in-cell fuel gas passage through the communication passage.

なお、図１０では、２つのフレーム１２２，１２６および２つのプレート１５２，１５６の酸化ガスおよび燃料ガスの供給側の構造について説明したが、排出側の構造も同様である。   In FIG. 10, the structure on the supply side of the oxidizing gas and the fuel gas of the two frames 122 and 126 and the two plates 152 and 156 has been described, but the structure on the discharge side is the same.

図１１は、燃料電池スタック１００Ｂ内部に形成されたセル間冷却液通路を含む部分断面図である。図１１に示すように、２つのフレーム１２２，１２６および２つのプレート１５２，１５６には、セル間冷却液通路を構成する孔１２２ｔ，１２６ｔ，１５２ｔ，１５６ｔが設けられている。   FIG. 11 is a partial cross-sectional view including an inter-cell coolant passage formed inside the fuel cell stack 100B. As shown in FIG. 11, the two frames 122 and 126 and the two plates 152 and 156 are provided with holes 122t, 126t, 152t, and 156t that constitute inter-cell coolant passages.

本実施例においても、カソード側プレート１５２の孔１５２ｔおよびアノード側プレート１５６の孔１５６ｔ付近には、バリが発生している。ただし、本実施例では、図１１から分かるように、２つのプレート１５２，１５６の間に形成されるセル用冷却液通路の入口面積は、バリによって減少している。すなわち、本実施例では、セル間冷却液通路からセル用冷却液通路に冷却液を効率よく流入させることが困難である。この点において、第１実施例の構成は、第２実施例の構成よりも優れていると言える。   Also in this embodiment, burrs are generated in the vicinity of the hole 152 t of the cathode side plate 152 and the hole 156 t of the anode side plate 156. However, in this embodiment, as can be seen from FIG. 11, the inlet area of the cell coolant passage formed between the two plates 152 and 156 is reduced by burrs. That is, in this embodiment, it is difficult to efficiently flow the coolant from the inter-cell coolant passage into the cell coolant passage. In this respect, it can be said that the configuration of the first embodiment is superior to the configuration of the second embodiment.

なお、図１１では、２つのフレーム１２２，１２６および２つのプレート１５２，１５６の冷却液の流入側の構造について説明したが、流出側の構造も同様である。   In FIG. 11, the structure on the inflow side of the coolant of the two frames 122 and 126 and the two plates 152 and 156 has been described, but the structure on the outflow side is the same.

以上説明したように、本実施例では、カソード側プレート１５２の非バリ発生面Ｓ１５２ｎがアノード側プレート１５６に接しているため、孔１５２ｏの形成に伴って発生したバリによって連通路の開口面積が減少せずに済む。このため、カソード側プレート１５２のバリの除去処理を省略することができ、この結果、スタック１００Ｂを容易に製造することができる。   As described above, in this embodiment, since the non-burr generating surface S152n of the cathode side plate 152 is in contact with the anode side plate 156, the opening area of the communication path is reduced by the burr generated along with the formation of the hole 152o. You do n’t have to. For this reason, the burr | flash removal process of the cathode side plate 152 can be abbreviate | omitted, As a result, the stack 100B can be manufactured easily.

同様に、本実施例では、アノード側プレート１５６の非バリ発生面Ｓ１５６ｎがカソード側プレート１５２に接しているため、孔１５６ｈの形成に伴って発生したバリによって連通路の開口面積が減少せずに済む。このため、アノード側プレート５６のバリの除去処理を省略することができ、この結果、スタック１００Ｂを容易に製造することができる。   Similarly, in this embodiment, since the non-burr generating surface S156n of the anode side plate 156 is in contact with the cathode side plate 152, the burr generated along with the formation of the hole 156h does not reduce the opening area of the communication path. That's it. For this reason, the removal process of the burr | flash of the anode side plate 56 can be abbreviate | omitted, As a result, the stack 100B can be manufactured easily.

なお、上記の説明から分かるように、本実施例におけるカソード側プレート１５２とアノード側プレート１５６とのうちの一方が本発明における第１のセパレータ要素に相当し、他方が第２のセパレータ要素に相当する。また、カソード側フレーム１２６とアノード側フレーム１２２とのうちの一方が本発明における連通路構成部材に相当する。   As can be seen from the above description, one of the cathode side plate 152 and the anode side plate 156 in this embodiment corresponds to the first separator element in the present invention, and the other corresponds to the second separator element. To do. Further, one of the cathode side frame 126 and the anode side frame 122 corresponds to the communication path constituting member in the present invention.

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。   The present invention is not limited to the above examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

（１）上記実施例では、固体高分子型の燃料電池スタックが利用されているが、他のタイプの燃料電池スタックが利用されてもよい。また、上記実施例では、第１および第２実施例に示す構造を有する燃料電池スタック１００が利用されているが、他の種々の構造を有する燃料電池スタックが利用されてもよい。 (1) Although the polymer electrolyte fuel cell stack is used in the above embodiment, other types of fuel cell stacks may be used. In the above embodiment, the fuel cell stack 100 having the structure shown in the first and second embodiments is used. However, fuel cell stacks having other various structures may be used.

例えば、第１実施例において、中間プレートは、金属製の中央部分と樹脂製の周辺部分とを含んでいてもよい。この場合には、中央部分にセル用冷却液通路を構成する孔が設けられ、周辺部分に各セル間通路を構成する孔が設けられればよい。   For example, in the first embodiment, the intermediate plate may include a metal central portion and a resin peripheral portion. In this case, it is only necessary that a hole constituting the cell coolant passage is provided in the central portion and a hole constituting each inter-cell passage is provided in the peripheral portion.

（２）第１実施例では、セパレータ５０を構成するプレート５２，５６は、金型を用いた打ち抜きプレス処理によって作製されているが、これに代えて、ドリル等を用いた孔開け加工処理によって作製されてもよい。この場合にも、各プレートの一方の面のみに、バリが発生し得る。 (2) In the first embodiment, the plates 52 and 56 constituting the separator 50 are produced by a punching press process using a mold, but instead, by a punching process using a drill or the like. It may be produced. Also in this case, burrs can occur only on one side of each plate.

一般には、本発明は、セパレータ要素が、セル間反応ガス通路を構成する第１の孔の形成に伴って発生したバリを有する第１の面と、該バリを有していない第２の面と、を有する場合に適用可能である。   In general, according to the present invention, the separator element has a first surface having burrs generated in association with the formation of the first holes constituting the inter-cell reaction gas passage, and a second surface not having the burrs. And can be applied to

（３）上記実施例では、カソード側プレートとアノード側プレートとの双方に本発明が適用されているが、一般には、２つのプレートのうちの一方のみに本発明が適用されればよい。 (3) In the above embodiment, the present invention is applied to both the cathode side plate and the anode side plate. However, in general, the present invention may be applied to only one of the two plates.

第１実施例における燃料電池スタック１００の部分断面図である。1 is a partial cross-sectional view of a fuel cell stack 100 in a first embodiment. ＭＥＧＡ２２とガスケット２６とを含むセルアセンブリを示す平面図である。2 is a plan view showing a cell assembly including a MEGA 22 and a gasket 26. FIG. セパレータ５０を構成する各プレート５２，５４，５６の平面図である。FIG. 5 is a plan view of each plate 52, 54, 56 that constitutes a separator 50. 燃料電池スタック１００の製造の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure for manufacturing the fuel cell stack 100. 図４のステップＳ１０４の処理の手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure of the process of step S104 of FIG. 打ち抜きプレス処理の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of a punching press process. 燃料電池スタック１００内部に形成されたセル間反応ガス通路を含む部分断面図である。4 is a partial cross-sectional view including an inter-cell reaction gas passage formed inside the fuel cell stack 100. FIG. 燃料電池スタック１００内部に形成されたセル間冷却液通路を含む部分断面図である。2 is a partial cross-sectional view including an inter-cell coolant passage formed inside the fuel cell stack 100. FIG. 第２実施例における燃料電池スタック１００Ｂの部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of fuel cell stack 100B in the 2nd example. 燃料電池スタック１００Ｂ内部に形成されたセル間反応ガス通路を含む部分断面図である。It is a fragmentary sectional view containing the reaction gas channel between cells formed in fuel cell stack 100B. 燃料電池スタック１００Ｂ内部に形成されたセル間冷却液通路を含む部分断面図である。It is a fragmentary sectional view including the inter-cell coolant passage formed inside the fuel cell stack 100B.

符号の説明Explanation of symbols

２０，２０Ｂ…単セル
２２…ＭＥＧＡ
２４ａ，２４ｃ…多孔質体
２６…ガスケット
３０…電解質膜
３１ａ，３１ｃ…触媒電極層
３２ａ，３２ｃ…ガス拡散層
５０，５０Ｂ…セパレータ
５２…カソード側プレート
５４…中間プレート
５６…アノード側プレート
６１ａ〜６６ａ…長孔
６１ｃ〜６６ｃ…長孔
６１ｇ〜６６ｇ…長孔
６１ｍ〜６４ｍ…長孔
７１ｃ，７２ｃ…小孔
７１ｍ，７２ｍ…連通孔
７３ａ，７４ａ…小孔
７３ｍ，７４ｍ…連通孔
７８…長孔
１００，１００Ｂ…燃料電池スタック
１２２…アノード側フレーム
１２２ｐ…凹部
１２６…カソード側フレーム
１２６ｐ…凹部
１５２…カソード側プレート
１５６…アノード側プレート
１２２ｔ，１２６ｔ，１５２ｔ，１５６ｔ…孔
１２２ｈ，１２６ｈ，１５２ｈ，１５６ｈ…孔
１２２ｏ，１２６ｏ，１５２ｏ，１５６ｏ…孔
２００…金型
２１０…下型
２１２…孔
２２０…上型
２２２…凸部
Ａｃ…凹部
Ａｖ…凸部
Ｃｃ…凹部
Ｃｖ…凸部
Ｐ…板材
Ｓ５２ｂ，Ｓ５６ｂ，Ｓ１５２ｂ，Ｓ１５６ｂ…バリ発生面
Ｓ５２ｎ，Ｓ５６ｎ，Ｓ１５２ｎ，Ｓ１５６ｎ…非バリ発生面 20, 20B ... single cell 22 ... MEGA
24a, 24c ... porous body 26 ... gasket 30 ... electrolyte membrane 31a, 31c ... catalyst electrode layer 32a, 32c ... gas diffusion layer 50, 50B ... separator 52 ... cathode side plate 54 ... intermediate plate 56 ... anode side plate 61a-66a ... long hole 61c-66c ... long hole 61g-66g ... long hole 61m-64m ... long hole 71c, 72c ... small hole 71m, 72m ... communication hole 73a, 74a ... small hole 73m, 74m ... communication hole 78 ... long hole 100 , 100B ... Fuel cell stack 122 ... Anode side frame 122p ... Recessed portion 126 ... Cathode side frame 126p ... Recessed portion 152 ... Cathode side plate 156 ... Anode side plate 122t, 126t, 152t, 156t ... Hole 122h, 126h, 152h, 156h ... Hole 122o, 126o, 152o 156o ... Hole 200 ... Mold 210 ... Lower mold 212 ... Hole 220 ... Upper mold 222 ... Convex part Ac ... Concave part Av ... Convex part Cc ... Concave part C ... Convex part P ... Plate material S52b, S56b, S152b, S156b ... Burr generation surface S52n, S56n, S152n, S156n ... Non-burr generation surface

Claims (7)

燃料電池であって、
複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第２の電極層とを含む、前記複数の単セルと、
複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う２つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、
を備え、
前記各セパレータは、
前記２つの単セルのうちの第１の単セルの前記第１の電極層に対向する第１のセパレータ要素であって、前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第１種の反応ガス通路を構成する第１の孔が形成されており、前記第１のセパレータ要素は、前記第１の孔の形成部位にバリを有する第１の面と、前記第１の孔の形成部位に前記バリを有していない第２の面と、を含む、前記第１のセパレータ要素を備え、
前記第１のセパレータ要素は、前記第１のセパレータ要素と前記第１の単セルの前記第１の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第２種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第２の面が前記第１種の反応ガス通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置されていることを特徴とする燃料電池。 A fuel cell,
A plurality of unit cells, each unit cell including an electrolyte layer, a first electrode layer provided on one side of the electrolyte layer, and a second electrode layer provided on the other side of the electrolyte layer; A plurality of the single cells, and
A plurality of separators, wherein each separator is disposed between two adjacent single cells of the plurality of single cells;
With
Each separator is
A first separator element facing the first electrode layer of the first single cell of the two single cells, wherein the first separator element is provided inside the fuel cell, and A first hole constituting a first type of reaction gas passage through which the reaction gas supplied to the plurality of single cells passes is formed, and the first separator element is variably formed at a site where the first hole is formed. Comprising the first separator element, and a second surface not having the burr at the site where the first hole is formed,
The first separator element is a second type of reactive gas through which a reactive gas supplied to the electrolyte layer passes between the first separator element and the first electrode layer of the first single cell. A passage is formed, and the second surface is arranged so as to be in contact with a communication passage constituting member constituting a communication passage connecting the first type reaction gas passage and the second type reaction gas passage. A fuel cell characterized by comprising: 請求項１記載の燃料電池であって、
前記各セパレータは、
前記第１のセパレータ要素と、
前記２つの単セルのうちの第２の単セルの前記第２の電極層に対向する第２のセパレータ要素と、
前記第１および第２のセパレータ要素に挟まれた第３のセパレータ要素と、
を含み、
前記第３のセパレータ要素は、前記第１のセパレータ要素の前記第２の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第１のセパレータ要素には、前記連通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する第２の孔が形成されている、燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
Each separator is
The first separator element;
A second separator element facing the second electrode layer of a second single cell of the two single cells;
A third separator element sandwiched between the first and second separator elements;
Including
The third separator element is the communication path constituting member in contact with the second surface of the first separator element;
The fuel cell, wherein the first separator element is formed with a second hole connecting the communication path and the second type of reactive gas path. 請求項２記載の燃料電池であって、
前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第１種の冷却液通路を構成する第３の孔が形成されており、
前記第１のセパレータ要素の前記第１の面は、さらに、前記第３の孔の形成部位にバリを有し、前記第２の面は、前記第３の孔の形成部位に前記バリを有しておらず、
前記第１のセパレータ要素と前記第２のセパレータ要素との間には、前記第１種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第２種の冷却液通路が形成されている、燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein
The first separator element is provided with a third hole that is provided inside the fuel cell and constitutes a first type coolant passage through which a coolant for cooling the plurality of single cells passes. ,
The first surface of the first separator element further has a burr at a site where the third hole is formed, and the second surface has the burr at a site where the third hole is formed. Not
A fuel cell in which a second type coolant passage through which a coolant flowing from the first type coolant passage passes is formed between the first separator element and the second separator element. 複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第１の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第２の電極層とを含む、前記複数の単セルと、複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う２つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、を備える燃料電池の製造方法であって、
（ａ）前記各セパレータに含まれて、前記２つの単セルのうちの第１の単セルの前記第１の電極層に対向する第１のセパレータ要素を準備する工程であって、前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第１種の反応ガス通路を構成する第１の孔が形成されており、前記第１のセパレータ要素は、前記第１の孔の形成に伴って発生したバリを有する第１の面と、前記第１の孔の形成に伴って発生した前記バリを有していない第２の面と、を含む、前記工程と、
（ｂ）前記第１のセパレータ要素を、前記第１のセパレータ要素と前記第１の単セルの前記第１の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第２種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第２の面が前記第１種の反応ガス通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。 A plurality of unit cells, each unit cell including an electrolyte layer, a first electrode layer provided on one side of the electrolyte layer, and a second electrode layer provided on the other side of the electrolyte layer; The plurality of single cells, and a plurality of separators, wherein each of the separators is disposed between two adjacent single cells of the plurality of single cells. A fuel cell manufacturing method comprising:
(A) a step of preparing a first separator element included in each of the separators and facing the first electrode layer of the first single cell of the two single cells, the first The separator element is provided with a first hole that constitutes a first type reaction gas passage that is provided inside the fuel cell and through which a reaction gas supplied to the plurality of single cells passes. The separator element includes a first surface having a burr generated with the formation of the first hole, and a second surface having no burr generated with the formation of the first hole. Including the steps of:
(B) a second type in which the reaction gas supplied to the electrolyte layer passes through the first separator element between the first separator element and the first electrode layer of the first single cell. And the second surface is in contact with a communication path constituting member that constitutes a communication path connecting the first type reaction gas path and the second type reaction gas path. And the step of arranging,
A method of manufacturing a fuel cell comprising: 請求項４記載の燃料電池の製造方法であって、
前記各セパレータは、
前記第１のセパレータ要素と、
前記２つの単セルのうちの第２の単セルの前記第２の電極層に対向する第２のセパレータ要素と、
前記第１および第２のセパレータ要素に挟まれた第３のセパレータ要素と、
を含み、
前記第３のセパレータ要素は、前記第１のセパレータ要素の前記第２の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第１のセパレータ要素には、前記連通路と前記第２種の反応ガス通路とを接続する第２の孔が形成されている、燃料電池の製造方法。 A method of manufacturing a fuel cell according to claim 4,
Each separator is
The first separator element;
A second separator element facing the second electrode layer of a second single cell of the two single cells;
A third separator element sandwiched between the first and second separator elements;
Including
The third separator element is the communication path constituting member in contact with the second surface of the first separator element;
The method of manufacturing a fuel cell, wherein the first separator element is formed with a second hole connecting the communication path and the second type reaction gas path. 請求項５記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第１のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第１種の冷却液通路を構成する第３の孔が形成されており、
前記第１のセパレータ要素の前記第１の面は、さらに、前記第３の孔の形成に伴って発生したバリを有し、前記第２の面は、前記第３の孔の形成に伴って発生した前記バリを有しておらず、
前記工程（ｂ）は、前記第１のセパレータ要素を、前記第１のセパレータ要素と前記第２のセパレータ要素との間に、前記第１種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第２種の冷却液通路が形成されるように、配置する工程を含む、燃料電池の製造方法。 A method of manufacturing a fuel cell according to claim 5,
The first separator element is provided with a third hole that is provided inside the fuel cell and constitutes a first type coolant passage through which a coolant for cooling the plurality of single cells passes. ,
The first surface of the first separator element further has a burr generated with the formation of the third hole, and the second surface is formed with the formation of the third hole. Does not have the burr generated,
In the step (b), the second separator passes through the first separator element between the first separator element and the second separator element. A method of manufacturing a fuel cell, comprising a step of arranging so that a coolant passage of a seed is formed. 請求項４ないし６記載の燃料電池の製造方法であって、
前記工程（ａ）は、
金属製の板材に対して打ち抜きプレス処理を施すことによって、前記第１のセパレータ要素を作製する工程を含む、燃料電池の製造方法。 A method of manufacturing a fuel cell according to claims 4 to 6,
The step (a)
A method for manufacturing a fuel cell, comprising a step of producing the first separator element by performing a punching press process on a metal plate.

Images