JP4494057B2 - Fuel cell separator and fuel cell manufacturing method using the same - Google Patents

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Description

本発明は、電極反応面を形成したセパレータ本体と、該電極反応面の外側に樹脂製の外周部を備える燃料電池用セパレータおよびこれを用いた燃料電池の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a separator body in which an electrode reaction surface is formed, a fuel cell separator having a resin outer peripheral portion outside the electrode reaction surface, and a method of manufacturing a fuel cell using the same.

例えば、固体高分子型燃料電池としては、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質膜の両側にそれぞれアノード（水素極）とカソード（空気極）とを対設して膜電極構造体が形成され、さらに、該膜電極構造体を一対のセパレータで挟持してなる燃料電池セルが複数形成されたものが知られている。   For example, as a polymer electrolyte fuel cell, a membrane electrode structure in which an anode (hydrogen electrode) and a cathode (air electrode) are provided on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane), respectively. It is known that a body is formed, and further, a plurality of fuel cells each formed by sandwiching the membrane electrode structure with a pair of separators are formed.

この種の燃料電池用セパレータとしては、膜電極構造体の両側からシール材を介してセパレータで挟持して単電池（「燃料電池セル」に相当）を形成する技術が提案されている（特許文献１参照）。
また、耐食性や絶縁性を強化する等のため、金属製の中央部の周りに樹脂製の外周部を備えたセパレータを用いた技術が提案されている（特許文献２参照）。
また、反応ガスの連通孔からシール材にて形成された導入通路やセパレータに設けられた開口を通り、アノードやカソードに導入する技術が提案されている。
特開２０００−１２０６７号公報 特開２００３−３２３９００号公報 特開２００２−２６０６９０号公報 As this type of fuel cell separator, a technique has been proposed in which a single battery (corresponding to a “fuel cell”) is formed by being sandwiched by separators from both sides of a membrane electrode structure through a sealing material (Patent Literature). 1).
In order to enhance corrosion resistance and insulation, a technique using a separator having a resin outer periphery around a metal center has been proposed (see Patent Document 2).
In addition, a technique has been proposed in which the reaction gas is introduced into the anode and the cathode through the reaction gas communication hole and the introduction passage formed by the sealing material and the opening provided in the separator.
JP 2000-12067 A JP 2003-323900 A JP 2002-260690 A

しかしながら、従来の技術においては、特許文献１や特許文献３のように、各反応ガスを連通孔からアノードまたはカソードへ導入する導入通路をシール剤にて形成されている場合には、シール剤が加圧または加熱により変形すると、それに伴い導入通路が変形してしまう虞がある。導入通路が変形すると、これに伴ってアノードやカソードに流入する反応ガスの流量が変動してしまい、発電の信頼性を損なう虞があるという問題がある。   However, in the prior art, as in Patent Document 1 and Patent Document 3, when the introduction passage for introducing each reaction gas from the communication hole to the anode or the cathode is formed by the sealant, If it is deformed by pressurization or heating, the introduction passage may be deformed accordingly. When the introduction passage is deformed, the flow rate of the reaction gas flowing into the anode and the cathode fluctuates accordingly, and there is a problem that reliability of power generation may be impaired.

また、特許文献２のように、金属製の中央部の周りに樹脂製の外周部を備えたセパレータを用いる場合には、各金属製の中央部毎に樹脂製の外周部を接合して、各々のアノードまたはカソードへの反応ガスの流路溝やシール溝を形成する必要があり、樹脂の厚さが局所的に薄くなってしまい強度的な面からセパレータの薄肉化が困難であるという問題がある。   In addition, as in Patent Document 2, when using a separator having a resin outer periphery around a metal center, a resin outer periphery is joined to each metal center, The problem is that it is difficult to reduce the thickness of the separator from the standpoint of strength because it is necessary to form a flow groove or seal groove for the reaction gas to each anode or cathode, and the thickness of the resin is locally reduced. There is.

また、従来の技術においては、セパレータと膜電極構造体とを交互に積層する構成となっているので、それぞれの部材を順次積層していく必要があり、ハンドリング上の問題がある。   In the conventional technique, the separator and the membrane electrode structure are alternately laminated. Therefore, it is necessary to sequentially laminate the respective members, which causes a problem in handling.

従って、本発明は、セパレータの強度を確保しつつ薄肉化を図ることができるとともに、積層時のハンドリングを容易化することができる燃料電池用セパレータおよびこれを用いた燃料電池の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention provides a separator for a fuel cell that can be thinned while ensuring the strength of the separator, and can be easily handled during stacking, and a method for manufacturing a fuel cell using the same. For the purpose.

請求項１に係る発明は、燃料電池（例えば、実施の形態における燃料電池１）のアノード（例えば、実施の形態におけるアノード５）に対向する部位に、該アノードとの間にアノードガス流路（例えば、実施の形態における燃料ガス流路２７）が画定されるように配されたアノード側セパレータ本体（例えば、実施の形態におけるセパレータ本体１１，４２）と、前記燃料電池のカソード（例えば、実施の形態におけるカソード６）に対向する部位に、該カソードとの間にカソードガス流路（例えば、実施の形態における酸化剤ガス流路２８）が画定されるように配されたカソード側セパレータ本体（例えば、実施の形態におけるセパレータ本体１２，４３）と、を有する一対のセパレータ本体と、互いに対向配置された前記一対のセパレータ本体の外側を囲むように介装される樹脂製の外周部（例えば、実施の形態における外周部１３）と、前記外周部と前記セパレータ本体とに跨る部位に設けられて両者を接合するとともに、隣り合う燃料電池用セパレータ（例えば、実施の形態におけるセパレータ１０）同士の間に介装されるシール部材（例えば、実施の形態におけるシール部材１４，１５）と、を備える燃料電池用セパレータであって、前記外周部には、前記燃料電池の反応ガスとなるアノードガスを連通させるアノードガス連通孔（例えば、実施の形態における連通孔２１，２２）が貫通形成されるとともに、前記アノードガス連通孔の側壁面（例えば、実施の形態における側壁面１６）と前記アノードガス流路との間を繋ぐアノードガス流通路（例えば、実施の形態における流通路３１）が形成され、前記燃料電池の反応ガスとなるカソードガスを連通させるカソードガス連通孔（例えば、実施の形態における連通孔２３，２４）が貫通形成されるとともに、前記カソードガス連通孔の側壁面と前記カソードガス流路との間を繋ぐカソードガス流通路（例えば、実施の形態における流通路３２）が形成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 1, a fuel cell (e.g., a fuel cell 1 in the embodiment) anodic (e.g., the anode 5 in the embodiment) of the portion facing the anode gas flow path between the anode An anode side separator body (for example, the separator body 11, 42 in the embodiment) arranged so as to define (for example, the fuel gas flow path 27 in the embodiment), and a cathode of the fuel cell (for example, implementation) A cathode-side separator body ( for example, a cathode gas flow path (for example, the oxidant gas flow path 28 in the embodiment) is defined between the cathode and the cathode at a portion facing the cathode 6). for example, a pair of separator body having a separator body 12,43) in the embodiment, the pair of separators that are opposed to each other The outer peripheral portion of the resin which is interposed so as to surround the outside of the data present (e.g., the outer peripheral portion 13 in the embodiment) and is bonded both provided in a portion extending over said separator main body and the outer peripheral portion together, separator adjacent fuel cells (for example, separator 10 in the embodiment) and a seal member interposed between the adjacent (e.g., the seal members 14 and 15 in the embodiment), in the fuel cell separator comprising a In addition, anode gas communication holes (for example, communication holes 21 and 22 in the embodiment) through which the anode gas serving as the reaction gas of the fuel cell communicates are formed through the outer peripheral portion, and the anode gas communication side wall surface of the hole (e.g., side wall surface 16 in the embodiment) anode gas circulation path connecting between said anode gas passage (e.g., embodiment Is definitive passage 31) is formed, the cathode gas passage for communicating the cathode gas as a reaction gas in the fuel cell (e.g., with communication holes 23, 24) is formed through in the embodiment, the cathode gas communication A cathode gas flow passage (for example, the flow passage 32 in the embodiment) that connects between the side wall surface of the hole and the cathode gas flow path is formed .

この発明によれば、前記一対のセパレータ本体同士の間に前記樹脂製の外周部を介装して前記シール部材により両者を接合する構成としたので、前記セパレータ本体毎に前記外周部を接合する場合に比べて、前記外周部の厚さを増大させることができる。従って、燃料電池用セパレータ全体の強度を向上させることができるので、さらなる薄型化が可能になる。 According to this invention, since the resin outer peripheral portion is interposed between the pair of separator main bodies and the both are bonded by the seal member , the outer peripheral portion is bonded to each separator main body. Compared to the case, the thickness of the outer peripheral portion can be increased. Therefore, since the strength of the entire fuel cell separator can be improved, the thickness can be further reduced.

また、前記アノードガス連通孔と前記アノードガス流路との間にアノードガスを流通させるアノードガス流通路および前記カソードガス連通孔と前記カソードガス流路との間にカソードガスを流通させるカソードガス流通路を、圧力や熱に対する耐性を有する前記樹脂製の外周部に形成しているので、前記外周部が加圧または加熱された場合であっても前記アノードガス流通路およびカソードガス流通路の形状を略一定に保持することができ、アノードガスおよびカソードガスの流量を略一定量に確保することができる。これにより、燃料電池の信頼性を向上することができる。
また、前記一対のセパレータ本体同士を前記外周部や前記シール部材により一体化しているので、燃料電池全体の部品点数を低減することが出来、コストを低減することができる。
また、請求項２に係る発明は、前記アノード側セパレータ本体と、前記カソード側セパレータ本体と、の間に前記燃料電池を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路（例えば、実施の形態における冷却媒体流路２９）が形成され、前記外周部に、前記冷媒を連通させる冷媒連通孔（例えば、実施の形態における連通孔２５，２６）が貫通形成されるとともに、前記冷媒連通孔の側壁面と前記冷媒流路との間を繋ぐ冷媒流通路（例えば、実施の形態における流通路３３）が形成されていることを特徴とする。 Further, the cathode gas flow to the cathode gas to flow between the anode gas circulation path and the cathode gas passage for circulating the anode gas and the cathode gas flow path between the anode gas passage and the anode gas channel Since the path is formed in the outer peripheral part made of resin having resistance to pressure and heat, the shape of the anode gas flow path and the cathode gas flow path even when the outer peripheral part is pressurized or heated Can be kept substantially constant, and the flow rates of the anode gas and the cathode gas can be ensured to be substantially constant. Thereby, the reliability of the fuel cell can be improved.
Further, since the pair of separator bodies are integrated by the outer peripheral portion and the seal member , the number of parts of the entire fuel cell can be reduced, and the cost can be reduced.
The invention according to claim 2 is a refrigerant flow path (for example, the cooling in the embodiment) in which a refrigerant for cooling the fuel cell flows between the anode-side separator body and the cathode-side separator body. A medium flow path 29) is formed, and a refrigerant communication hole (for example, the communication holes 25 and 26 in the embodiment) for communicating the refrigerant is formed through the outer peripheral portion. A refrigerant flow path (for example, the flow path 33 in the embodiment) that connects the refrigerant flow path is formed.

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータを用いた燃料電池の製造方法であって、電解質膜（例えば、実施の形態における電解質膜４）の両面にアノードまたはカソードをそれぞれ配設して膜電極構造体（例えば、実施の形態における膜電極構造体７）を形成し、該膜電極構造体を前記燃料電池用セパレータにより保持させて燃料電池セル（例えば、実施の形態における燃料電池セル２）を形成して、燃料電池を製造することを特徴とする。 The invention according to claim 3 is a method of manufacturing a fuel cell using the fuel cell separator according to claim 1 or 2 , wherein the anode or the anode is formed on both surfaces of the electrolyte membrane (for example, the electrolyte membrane 4 in the embodiment). cathodes each disposed membrane electrode assembly (e.g., the membrane electrode assembly 7 in the embodiment) is formed and the membrane electrode assembly is held by the fuel cell separator and a fuel cell (e.g., implemented A fuel cell is manufactured by forming the fuel cell 2) in the form of.

この発明によれば、前記一対のセパレータ本体同士を前記外周部や前記シール部材により一体化しているので、部品点数を削減でき、それに伴い組み付け工程を低減することができるので、生産性を向上することができる。 According to this invention, since the pair of separator bodies are integrated with each other by the outer peripheral portion and the seal member , the number of parts can be reduced, and the assembly process can be reduced accordingly, thereby improving productivity. be able to.

また、前記膜電極構造体を前記燃料電池用セパレータを介して保持させることで、前記燃料電池用セパレータにより前記膜電極構造体を外部の不純物から保護することができ、前記膜電極構造体を清浄度の高い状態に保つことができる。また、前記燃料電池用セパレータの外部に対して前記膜電極構造体を略気密に保持できるので、前記膜電極構造体が外部に晒されることを防止できる。 Further, the membrane electrode assembly that is held with a separator for a fuel cell, it is possible to protect the membrane electrode assembly from outside impurities by the fuel cell separator, cleaning the membrane electrode assembly It can be kept in a high state. In addition, since the membrane electrode structure can be held substantially airtight with respect to the outside of the fuel cell separator, the membrane electrode structure can be prevented from being exposed to the outside.

従って、前記膜電極構造体の電解質膜が乾燥することを防止することができる。よって、前記電解質膜の湿度を発電に好適な状態に維持しつつ前記燃料電池を製造できるので、燃料電池の信頼性を向上することができる。   Therefore, drying of the electrolyte membrane of the membrane electrode structure can be prevented. Therefore, since the fuel cell can be manufactured while maintaining the humidity of the electrolyte membrane in a state suitable for power generation, the reliability of the fuel cell can be improved.

さらに、前記膜電極構造体を前記燃料電池用セパレータにより保持させて燃料電池セルを形成するので、各燃料電池セル毎に組立工程を行うことができ、電解質膜と燃料電池用セパレータとを交互に積層する場合に比べて、積層時のハンドリングを簡易化することができる。 Furthermore, since the fuel cell is formed by holding the membrane electrode structure by the fuel cell separator, an assembly process can be performed for each fuel cell, and the electrolyte membrane and the fuel cell separator are alternately arranged. Compared to the case of stacking, handling during stacking can be simplified.

請求項１に係る発明によれば、燃料電池用セパレータ全体の強度を向上させることができるので、さらなる薄型化が可能になる。また、アノードガスおよびカソードガスの流量を略一定量に確保することができる。これにより、燃料電池の信頼性を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the strength of the entire fuel cell separator can be improved, further reduction in thickness can be achieved. Further, the flow rates of the anode gas and the cathode gas can be ensured to be substantially constant. Thereby, the reliability of the fuel cell can be improved.

請求項２に係る発明によれば、部品点数を削減でき、それに伴い組み付け工程を低減することができるので、生産性を向上することができる。
また、膜電極構造体を清浄度の高い状態に保つことができ、電解質膜の乾燥を防ぐことができるので、燃料電池の信頼性を向上することができる。さらに、各燃料電池セル毎に組立工程を行うことができ、積層時のハンドリングを簡易化することができる。 According to the invention which concerns on Claim 2, since a number of parts can be reduced and an assembly | attachment process can be reduced in connection with it, productivity can be improved.
Further, the membrane electrode structure can be kept in a high clean state, and the electrolyte membrane can be prevented from drying, so that the reliability of the fuel cell can be improved. Furthermore, an assembly process can be performed for each fuel battery cell, and handling during stacking can be simplified.

以下、この発明の実施の形態における燃料電池用セパレータおよびこれを用いた燃料電池の製造方法を図面と共に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における燃料電池を構成するセパレータの平面図である。同図において、紙面に直交する方向を燃料電池１の積層方向に設定している。   Hereinafter, a fuel cell separator and a method of manufacturing a fuel cell using the same according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view of a separator constituting the fuel cell according to the first embodiment of the present invention. In the figure, the direction perpendicular to the paper surface is set as the stacking direction of the fuel cells 1.

同図に示すように、セパレータ１０は、その中央部に電極反応面１１ａ、１２ａを形成したセパレータ本体１１、１２と、電極反応面１１ａ、１２ａの外側を囲むように配設される外周部１３と、前記外周部１３と前記セパレータ本体１１、１２とに跨る部位に設けられる弾性部材であるシール部材１４、１５とを備えている。   As shown in the figure, the separator 10 includes separator bodies 11 and 12 having electrode reaction surfaces 11a and 12a formed at the center thereof, and an outer peripheral portion 13 disposed so as to surround the outer sides of the electrode reaction surfaces 11a and 12a. And sealing members 14 and 15 which are elastic members provided in a portion straddling the outer peripheral portion 13 and the separator main bodies 11 and 12.

前記外周部１３には前記燃料電池１の反応ガス（燃料ガス、酸化剤ガス）を連通させる連通孔２１〜２４と、冷却媒体を連通させる連通孔２５、２６が貫通形成されている。本実施の形態においては、連通孔２１、２２が燃料ガス供給口とその排出口、連通孔２３、２４が酸化剤ガス供給口とその排出口、連通孔２５、２６が冷却媒体供給口とその排出口にそれぞれ設定されている。
そして、前記外周部１３には、前記連通孔２１〜２６と前記電極反応面１１ａ、１２ａとの間に反応ガスや冷却媒体を流通させる流通路３１〜３３が形成されている。これについて、図２を用いてより具体的に説明する。 The outer peripheral portion 13 is formed with through holes 21 to 24 for communicating the reaction gas (fuel gas, oxidant gas) of the fuel cell 1 and communication holes 25 and 26 for communicating a cooling medium. In the present embodiment, the communication holes 21 and 22 are the fuel gas supply port and its discharge port, the communication holes 23 and 24 are the oxidant gas supply port and its discharge port, and the communication holes 25 and 26 are the cooling medium supply port and its discharge port. Each outlet is set.
And in the said outer peripheral part 13, the flow paths 31-33 which distribute | circulate reaction gas and a cooling medium are formed between the said communication holes 21-26 and the said electrode reaction surface 11a, 12a. This will be described more specifically with reference to FIG.

図２（ａ）〜図２（ｃ）は、図１に示したセパレータ１０のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図である。これらの図に示すように、セパレータ本体１１、１２は、いずれも板厚０．２〜０．５ｍｍのステンレス製板材をプレス成形することにより、一定の高さを有する凹凸が一定のパターンで多数形成された波板部が形成されている。この波板部のうち、アノード５やカソード６（いずれも図３参照）に対向する部位が電極反応面１１ａ、１２ａとなる。   2A to 2C are an AA sectional view, a BB sectional view, and a CC sectional view of the separator 10 shown in FIG. As shown in these figures, the separator bodies 11 and 12 are each formed by press forming a stainless steel plate material having a plate thickness of 0.2 to 0.5 mm so that a large number of irregularities having a certain height are formed in a certain pattern. The formed corrugated plate portion is formed. In the corrugated plate portion, the portions facing the anode 5 and the cathode 6 (see FIG. 3 for both) are electrode reaction surfaces 11a and 12a.

また、外周部１３は樹脂製であって、互いに対向配置された前記セパレータ本体１１、１２同士の間に前記電極反応面１１ａ、１２ａの外側を囲むように介装されている。そして、シール部材１４、１５はシリコーンゴムからなり、前記外周部１３と前記セパレータ本体１１、１２とに跨る部位に設けられて両者を接合している。シール部材１４、１５により接合するにあたっては、セパレータ本体１１、１２とシール部材１４、１５の界面に接着性のプライマーを予め塗布しておいてもよいし、シール部材１４、１５の形成材料に接着性のゴムを用いてもよい。   The outer peripheral portion 13 is made of resin, and is interposed between the separator bodies 11 and 12 that are arranged to face each other so as to surround the outer sides of the electrode reaction surfaces 11a and 12a. The seal members 14 and 15 are made of silicone rubber, and are provided at a portion straddling the outer peripheral portion 13 and the separator main bodies 11 and 12 to join them together. In joining with the seal members 14 and 15, an adhesive primer may be applied in advance to the interface between the separator main bodies 11 and 12 and the seal members 14 and 15. Sex rubber may be used.

また、シール部材１４は、アノード５を二重に取り囲むようにリブ状に内周側シール部１４ａ、外周側シール部１４ｂが形成されている。これにより、金属であるセパレータ本体１１、１２と樹脂製の外周部１３との熱収縮差による応力を緩和する作用とシール機能とをシール部材１４に発揮させることができる。   Further, the seal member 14 is formed with an inner peripheral side seal portion 14 a and an outer peripheral side seal portion 14 b in a rib shape so as to surround the anode 5 doubly. As a result, the sealing member 14 can exhibit the effect of relaxing the stress due to the difference in thermal shrinkage between the separator bodies 11 and 12 made of metal and the resin outer peripheral portion 13 and the sealing function.

そして、前記外周部１３には、反応ガスや冷却媒体を連通させる前記連通孔２１〜２６を形成する側壁面１６と前記電極反応面１１ａ、１２ａとに亘って反応ガスや冷却媒体を流通させる流通路３１〜３３が形成されている。
すなわち、図２（ａ）に示すように、前記燃料ガス流通路３１は、燃料ガスの連通孔２１、２２を形成する側壁面１６から外周部１３の中心側に向かい、前記シール部材１４の内周側シール部１４ａよりも内側の位置でアノード５側（この場合は上側）に屈曲してアノード５に臨ませるように、略Ｌ字状に形成されている。 In the outer peripheral portion 13, the reaction gas and the cooling medium are circulated across the side wall surface 16 and the electrode reaction surfaces 11a and 12a that form the communication holes 21 to 26 for allowing the reaction gas and the cooling medium to communicate with each other. Paths 31 to 33 are formed.
That is, as shown in FIG. 2A, the fuel gas flow passage 31 extends from the side wall surface 16 that forms the communication holes 21 and 22 of the fuel gas toward the center of the outer peripheral portion 13, and the inside of the seal member 14. It is formed in a substantially L shape so as to be bent toward the anode 5 (in this case, the upper side) at a position inside the circumferential seal portion 14 a and to face the anode 5.

一方、図２（ｂ）に示すように、前記酸化剤ガス流通路３２は、酸化剤ガスの連通孔２３、２４を形成する側壁面１６から外周部１３の中心側に向かい、前記シール部材１４の内周側シール部１４ａよりも内側の位置でカソード６側（この場合は下側）に屈曲してカソード６に臨ませるように、略逆Ｌ字状に形成されている。   On the other hand, as shown in FIG. 2 (b), the oxidant gas flow passage 32 extends from the side wall surface 16 forming the oxidant gas communication holes 23, 24 toward the center of the outer peripheral portion 13, so It is formed in a substantially inverted L shape so as to be bent toward the cathode 6 (in this case, the lower side) and to face the cathode 6 at a position inside the inner peripheral seal portion 14a.

また、図２（ｃ）に示すように、前記冷却媒体流通路３３は、冷却媒体の連通孔２４、２５を形成する側壁面１６から略水平に貫通形成され、内側の開口部を冷却媒体流路２９に臨ませている。   Further, as shown in FIG. 2C, the cooling medium flow passage 33 is formed so as to penetrate substantially horizontally from the side wall surface 16 that forms the communication holes 24 and 25 of the cooling medium, and the cooling medium flow passage is formed inside the opening. It faces the road 29.

上記のように構成されたセパレータ１０を備える燃料電池１について図３を用いて説明する。図３（ａ）〜図３（ｃ）は図１に示したセパレータ１０を備える燃料電池１のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図である。
同図に示すように、燃料電池１は、膜電極構造体７を一対のセパレータ１０、１０で挟持してなる燃料電池セル２が形成され、該燃料電池セル２を積層することにより構成されている。 A fuel cell 1 including the separator 10 configured as described above will be described with reference to FIG. 3A to 3C are an AA sectional view, a BB sectional view, and a CC sectional view of the fuel cell 1 including the separator 10 shown in FIG.
As shown in the figure, the fuel cell 1 is formed by forming a fuel cell 2 having a membrane electrode structure 7 sandwiched between a pair of separators 10 and 10 and laminating the fuel cells 2. Yes.

前記膜電極構造体（ＭＥＡ）７は、例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマーからなる固体高分子電解質膜４（以下、単に電解質膜という。）と、この電解質膜４の両面を挟むアノード５およびカソード６とを有している。
アノード５およびカソード６は、例えば、多孔質カーボンクロスまたは多孔質カーボンペーパーからなるガス拡散層の電解質膜４と接する一表面に、Ｐｔを主体とする合金からなる触媒層を積層させることにより構成されている。 The membrane electrode assembly (MEA) 7 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 4 (hereinafter simply referred to as an electrolyte membrane) made of a perfluorosulfonic acid polymer, and an anode 5 and a cathode 6 sandwiching both surfaces of the electrolyte membrane 4. have.
The anode 5 and the cathode 6 are configured, for example, by laminating a catalyst layer made of an alloy mainly composed of Pt on one surface in contact with the electrolyte membrane 4 of a gas diffusion layer made of porous carbon cloth or porous carbon paper. ing.

前記電解質膜４は、例えば、略矩形状に形成されている。そして、前記電解質膜４の外寸を基準にすると、カソード６は略同寸であるが、アノード５は小寸とされた段差構造をなしている。これら、電解質膜４、アノード５およびカソード６は、その重心を一致させて組み合わせられており、周縁における寸法格差の割合が均等になるように設定されている。これにより、電解質膜４は、そのほぼ一面を裏当て部材としてカソード６によって覆われる一方、他の一面においては、その外周を全周にわたって露出させ、その内側をアノード５によって覆われるように構成されている。   The electrolyte membrane 4 is formed in a substantially rectangular shape, for example. When the outer dimension of the electrolyte membrane 4 is taken as a reference, the cathode 6 is substantially the same size, but the anode 5 has a small step structure. The electrolyte membrane 4, the anode 5 and the cathode 6 are combined so that their centers of gravity coincide with each other, and the ratio of the dimensional difference at the periphery is set to be equal. As a result, the electrolyte membrane 4 is covered with the cathode 6 with substantially one surface serving as a backing member, and on the other surface, the outer periphery thereof is exposed over the entire periphery, and the inside thereof is covered with the anode 5. ing.

そして、セパレータ本体１１の電極反応面１１ａに形成された波板部が、膜電極構造体７を構成するアノード５との間に燃料ガスの流路２７を画定する一方、セパレータ本体１２の電極反応面１２ａに形成された波板部が、カソード６との間に酸化剤ガスの流路２８を画定している。また、互いに対向配置されたセパレータ本体１１、１２同士の間の電極反応面１１ａ、１２ａの裏面には、該裏面に形成された波板部により冷却媒体を流通させる流路２９が画定されている。   The corrugated plate portion formed on the electrode reaction surface 11 a of the separator body 11 defines a fuel gas flow path 27 between the corrugated plate portion and the anode 5 constituting the membrane electrode structure 7, while the electrode reaction of the separator body 12. A corrugated plate portion formed on the surface 12 a defines an oxidant gas flow path 28 with the cathode 6. In addition, on the back surface of the electrode reaction surfaces 11a and 12a between the separator bodies 11 and 12 that are arranged to face each other, a flow path 29 that circulates the cooling medium is defined by a corrugated plate portion formed on the back surface. .

また、アノード５より外側の部位では、シール部材１４の内周側シール部１４ａと電解質膜４とが互いに密接している。さらに、その外側の部位では、シール部材１４の外周側シール部１４ｂとシール部材１５とが互いに密接している。
これにより、燃料ガス流路２７、酸化剤ガス流路２８、冷却媒体流路２９と連通孔２１〜２６の密封機能を保持させている。
そして、図３（ａ）に示すように、燃料ガスは、燃料ガス供給口２１から流通路３１を介して供給され、燃料ガス流路２７を流通して、燃料ガス排出口２２から排出される。 Further, in the portion outside the anode 5, the inner peripheral side seal portion 14 a of the seal member 14 and the electrolyte membrane 4 are in close contact with each other. Further, at the outer portion, the outer peripheral side seal portion 14b of the seal member 14 and the seal member 15 are in close contact with each other.
Thereby, the sealing function of the fuel gas flow path 27, the oxidant gas flow path 28, the cooling medium flow path 29 and the communication holes 21 to 26 is maintained.
Then, as shown in FIG. 3A, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply port 21 through the flow path 31, flows through the fuel gas flow path 27, and is discharged from the fuel gas discharge port 22. .

また、図３（ｂ）に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給口２３から流通路３２を介して供給され、酸化剤ガス流路２８を流通して、酸化剤ガス排出口２４から排出される。
また、図３（ｃ）に示すように、冷却対媒は、冷却媒体供給口２５から供給され、流通路３３を介して冷却媒体流路２９を流通して、冷却媒体排出口２６から排出される。 Further, as shown in FIG. 3B, the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply port 23 via the flow path 32, flows through the oxidant gas flow path 28, and passes through the oxidant gas discharge port 24. Discharged from.
Further, as shown in FIG. 3C, the cooling medium is supplied from the cooling medium supply port 25, flows through the cooling medium flow path 29 through the flow path 33, and is discharged from the cooling medium discharge port 26. The

このように構成された燃料電池１では、アノード５で触媒反応により発生した水素イオンが、電解質膜４を透過してカソード６まで移動し、カソード６で酸素と電気化学反応を起こして発電する。この発電に伴い熱が発生するが、冷却媒体流路２９を流れる冷却媒体により冷却する。これにより、燃料電池１を適正な温度に維持しつつ発電させることができる。   In the fuel cell 1 configured as described above, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode 5 pass through the electrolyte membrane 4 and move to the cathode 6, and cause an electrochemical reaction with oxygen at the cathode 6 to generate power. Although heat is generated with this power generation, the heat is cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium flow path 29. Thereby, it is possible to generate power while maintaining the fuel cell 1 at an appropriate temperature.

本実施の形態のセパレータ１０は、従来に比して、前記外周部１３の厚さを増大させることができる。これについて、図１０、図１１を用いて説明する。
図１０、本発明の実施の形態に対する比較例におけるセパレータの平面図であり、図１、図４に相当する図である。図１１は、図１０に示したセパレータを備える燃料電池のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図であり、図３，図５に相当する図である。これらの図において、本発明と同様の部材については同一の番号を付して適宜その説明を省略する。 The separator 10 of the present embodiment can increase the thickness of the outer peripheral portion 13 as compared with the conventional case. This will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a plan view of a separator in a comparative example with respect to the embodiment of the present invention, and is a view corresponding to FIGS. 11 is an AA cross-sectional view, a BB cross-sectional view, and a CC cross-sectional view of a fuel cell including the separator shown in FIG. 10, and corresponds to FIGS. In these drawings, the same members as those of the present invention are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

これらの図に示すように、従来型のセパレータ１１０においては、各セパレータ本体１１１、１１２毎に樹脂製の外周部１１３を設けて、シール部材１１４、１１５により接合している。そして、図１１（ａ）に示すように、シール部材１１４や外周部１１３にアノード５側に開口する貫通孔１３４を形成するとともに、冷却媒体流路２９外側のシール部材１１５を介して燃料ガスの連通孔２１、２２との連通路を形成している。   As shown in these drawings, in the conventional separator 110, a resin outer peripheral portion 113 is provided for each separator body 111, 112 and joined by seal members 114, 115. Then, as shown in FIG. 11A, a through hole 134 opened to the anode 5 side is formed in the seal member 114 and the outer peripheral portion 113, and the fuel gas is passed through the seal member 115 outside the cooling medium flow path 29. A communication path with the communication holes 21 and 22 is formed.

そして、図１１（ｂ）に示すように、シール部材１１４や外周部１１３にカソード６側に開口する貫通孔１３５を形成するとともに、冷却媒体流路２９外側のシール部材１１５を介して燃料ガスの連通孔２３、２４との連通路を形成している。
また、図１１（ｃ）に示すように、冷却媒体流路２９外側のシール部材１１５を介して冷却媒体の連通孔２５、２６との連通路を形成している。 Then, as shown in FIG. 11B, a through hole 135 that opens to the cathode 6 side is formed in the seal member 114 and the outer peripheral portion 113, and the fuel gas flows through the seal member 115 outside the cooling medium flow path 29. A communication path with the communication holes 23 and 24 is formed.
Further, as shown in FIG. 11C, communication passages with the cooling medium communication holes 25 and 26 are formed via the seal member 115 outside the cooling medium flow passage 29.

このように、反応ガスの連通路をシール部材１１５により形成している場合には、シール部材１１５が加圧または加熱により変形すると、それに伴い連通路が変形してアノード５やカソード６に流入する反応ガスの流量が変動してしまい、発電の信頼性を損なう虞がある。   In this way, when the communication path of the reaction gas is formed by the seal member 115, when the seal member 115 is deformed by pressurization or heating, the communication path is deformed accordingly and flows into the anode 5 or the cathode 6. The flow rate of the reaction gas may fluctuate and the reliability of power generation may be impaired.

これに対して本実施の形態におけるセパレータ１０は、セパレータ本体１１、１２同士の間に前記樹脂製の外周部１３を介装して前記シール部材１４、１５により両者を接合する構成としている。その結果、前記セパレータ本体１１、１２毎に前記外周部１３を接合する構成に比べて、前記外周部１３の厚さを増大させることができる。従って、セパレータ１０全体の強度を向上させることができるので、従来に比してさらなる薄型化が可能になる。   On the other hand, the separator 10 according to the present embodiment has a configuration in which the resin outer peripheral portion 13 is interposed between the separator main bodies 11 and 12 and the seal members 14 and 15 are used to join the two. As a result, the thickness of the outer peripheral portion 13 can be increased as compared with the configuration in which the outer peripheral portion 13 is joined to each of the separator main bodies 11 and 12. Therefore, since the strength of the separator 10 as a whole can be improved, the thickness can be further reduced as compared with the conventional case.

また、前記連通孔２１〜２４と前記電極反応面１１ａ、１２ａとの間に反応ガスを流通させる流通路３１、３２を、圧力や熱に対する耐性を有する前記樹脂製の外周部１３に形成しているので、前記外周部１３が加圧または加熱された場合であっても前記流通路３１、３２の形状を略一定に保持することができ、反応ガスの流量を略一定量に確保することができる。これにより、燃料電池１の信頼性を向上することができる。   In addition, flow passages 31 and 32 for allowing reaction gas to flow between the communication holes 21 to 24 and the electrode reaction surfaces 11a and 12a are formed in the resin outer peripheral portion 13 having resistance to pressure and heat. Therefore, even when the outer peripheral portion 13 is pressurized or heated, the shape of the flow passages 31 and 32 can be kept substantially constant, and the flow rate of the reaction gas can be ensured to be substantially constant. it can. Thereby, the reliability of the fuel cell 1 can be improved.

また、前記セパレータ本体１１、１２同士を前記外周部１３や前記シール部材１４、１５により一体化しているので、燃料電池１全体の部品点数を低減することが出来、コストを低減することができる。   Moreover, since the said separator main bodies 11 and 12 are integrated by the said outer peripheral part 13 and the said sealing members 14 and 15, the number of parts of the fuel cell 1 whole can be reduced, and cost can be reduced.

さらに、前記セパレータ本体１１、１２同士を前記外周部１３や前記シール部材１４，１５により一体化しているので、部品点数を削減できる。また、それに伴い組み付け工程を低減することができるので、生産性を向上することができる。   Furthermore, since the separator bodies 11 and 12 are integrated by the outer peripheral portion 13 and the seal members 14 and 15, the number of parts can be reduced. Further, the assembly process can be reduced accordingly, so that productivity can be improved.

本発明の第２の実施の形態について図４〜図５を用いて説明する。図４は本発明の第２の実施の形態における燃料電池４０を構成するセパレータ４１の平面図である。図５（ａ）〜図５（ｂ）はセパレータ４１を備える燃料電池４０のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図であり、図３に相当する図である。これらの図において、前実施の形態と略同一の部材については、同一の番号を付して適宜その説明を省略する。   A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a plan view of the separator 41 constituting the fuel cell 40 in the second embodiment of the present invention. FIGS. 5A to 5B are an AA cross-sectional view, a BB cross-sectional view, and a CC cross-sectional view of the fuel cell 40 including the separator 41, and are views corresponding to FIG. In these drawings, members that are substantially the same as those in the previous embodiment are assigned the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted as appropriate.

これらの図に示すように、このセパレータ４１は、膜電極構造体７のアノード５、カソード６に対向するセパレータ本体４２、４３同士の電極反応面４２ａ、４３ａの外側を囲むように、樹脂製の外周部４４を介装している。そして、セパレータ本体４２、４３と外周部４４とをシール部材４５、４６を介して接合させている。   As shown in these drawings, the separator 41 is made of resin so as to surround the outer sides of the electrode reaction surfaces 42a and 43a between the separator bodies 42 and 43 facing the anode 5 and the cathode 6 of the membrane electrode structure 7. An outer periphery 44 is interposed. The separator main bodies 42 and 43 and the outer peripheral portion 44 are joined via seal members 45 and 46.

このように構成することで、セパレータ４１内に膜電極構造体７が内蔵された状態で保持することができる。従って、膜電極構造体７を外部の不純物から保護することができ、膜電極構造体７を清浄度の高い状態に保つことができる。また、セパレータ４１の外部に対して膜電極構造体７を略気密に保持できるので、膜電極構造体７が外部に晒されることを防止できる。従って、電解質膜４の乾燥を防ぐことができるので、信頼性を向上することができる。
さらに、前記膜電極構造体７を前記セパレータ４１により保持させて燃料電池セルを形成するので、各燃料電池セル毎に組立工程を行うことができ、電解質膜とセパレータとを交互に積層する場合（図１０、図１１の比較例参照）に比べて、積層時のハンドリングを簡易化することができる。 By comprising in this way, it can hold | maintain in the state by which the membrane electrode structure 7 was incorporated in the separator 41. FIG. Therefore, the membrane electrode structure 7 can be protected from external impurities, and the membrane electrode structure 7 can be kept in a highly clean state. Moreover, since the membrane electrode structure 7 can be kept substantially airtight with respect to the outside of the separator 41, the membrane electrode structure 7 can be prevented from being exposed to the outside. Therefore, drying of the electrolyte membrane 4 can be prevented, and reliability can be improved.
Furthermore, since the membrane electrode structure 7 is held by the separator 41 to form a fuel cell, an assembly process can be performed for each fuel cell, and when electrolyte membranes and separators are alternately stacked ( Compared with the comparative examples of FIGS. 10 and 11, the handling during stacking can be simplified.

以下、セパレータの外周部の製造方法について図６〜図９を用いて説明する。図６〜９にはセパレータの一部を示している。なお、以下の図では、セパレータ１０について説明しているが、セパレータ４０についても同様にして製造することができる。
図６（ａ）〜図６（ｃ）は本発明の実施の形態におけるセパレータ１０の外周部についての製造方法を示す説明図である。図６（ａ）に示すように、射出成形型６０は、固定型である下型６１と、可動型である上型６２とで構成され、下型６１と上型６２とでキャビティ６３が区画される。このキャビティ６３内には可動ピン６４が挿入されており、この可動ピン６４の径の大きさは、反応ガスや冷却媒体の流通路（この場合は流通路３３）に対応するように設定されている。また、射出成形型６０には、キャビティ６３に外周部１３の材料を供給する材料供給経路（図示せず）が設けられている。 Hereinafter, the manufacturing method of the outer peripheral part of a separator is demonstrated using FIGS. 6 to 9 show a part of the separator. In the following drawings, the separator 10 is described, but the separator 40 can be manufactured in the same manner.
FIG. 6A to FIG. 6C are explanatory views showing a manufacturing method for the outer peripheral portion of the separator 10 in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6A, the injection mold 60 includes a lower mold 61 that is a fixed mold and an upper mold 62 that is a movable mold, and a cavity 63 is defined by the lower mold 61 and the upper mold 62. Is done. A movable pin 64 is inserted into the cavity 63, and the diameter of the movable pin 64 is set so as to correspond to the flow path of the reaction gas and the cooling medium (in this case, the flow path 33). Yes. The injection mold 60 is provided with a material supply path (not shown) for supplying the material of the outer peripheral portion 13 to the cavity 63.

図６（ｂ）に示すように、キャビティ６３内に、材料供給経路を介して樹脂を流し込む。そして、この状態でキャビティ６３内を一定時間冷却することで、キャビティ６３内の樹脂が固化して外周部１３が成型される。
そして、図６（ｃ）に示すように、成型された外周部１３を、前記射出成形型６０から取り出して、セパレータ本体１１、１２やシール部材１４、１５と一体化させて、セパレータ１０を製造する。 As shown in FIG. 6B, the resin is poured into the cavity 63 through the material supply path. In this state, the cavity 63 is cooled for a certain period of time, so that the resin in the cavity 63 is solidified and the outer peripheral portion 13 is molded.
Then, as shown in FIG. 6 (c), the molded outer peripheral portion 13 is taken out from the injection mold 60 and integrated with the separator main bodies 11 and 12 and the seal members 14 and 15 to manufacture the separator 10. To do.

図７（ａ）〜図７（ｃ）は本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。同図に示す射出成形用型７０は、上型７２に溶解性（例えばナトリウム塩）の中子７４が配設されており、図７（ａ）のように、中子７４が挿入された状態で、下型７１と上型７２とでキャビティ７３が区画される。中子７４の径の大きさは、反応ガスや冷却媒体の流通路（この場合は流通路３３）に対応するように設定されている。   FIG. 7A to FIG. 7C are explanatory views showing another manufacturing method for the outer peripheral portion of the separator in the embodiment of the present invention. In the injection mold 70 shown in the figure, a soluble (for example, sodium salt) core 74 is disposed in an upper mold 72, and the core 74 is inserted as shown in FIG. Thus, the cavity 73 is defined by the lower mold 71 and the upper mold 72. The diameter of the core 74 is set so as to correspond to the flow path (in this case, the flow path 33) of the reaction gas or the cooling medium.

図７（ｂ）に示すように、キャビティ７３内に、材料供給経路（図示せず）を介して樹脂を流し込む。そして、この状態でキャビティ７３内を一定時間冷却することで、キャビティ７３内の樹脂が固化して外周部１３が成型される。
そして、図７（ｃ）に示すように、成型された外周部１３を、前記射出成形型７０から取り出す。このとき、中子７４を溶剤（例えば水）で溶解させて、外周部１３に流通路（この場合は流通路３３）を形成する。そして、セパレータ本体１１、１２やシール部材１４、１５と一体化させて、セパレータ１０を製造する。 As shown in FIG. 7B, the resin is poured into the cavity 73 via a material supply path (not shown). Then, in this state, the inside of the cavity 73 is cooled for a certain time, so that the resin in the cavity 73 is solidified and the outer peripheral portion 13 is molded.
Then, as shown in FIG. 7C, the molded outer peripheral portion 13 is taken out from the injection mold 70. At this time, the core 74 is dissolved with a solvent (for example, water) to form a flow path (in this case, the flow path 33) in the outer peripheral portion 13. Then, the separator 10 is manufactured by integrating with the separator bodies 11 and 12 and the seal members 14 and 15.

図８（ａ）〜図８（ｅ）は本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。
まず、図８（ａ）に示すように、ベース樹脂８１を配設する。このベース樹脂８１は非感光性樹脂であり、連通孔２１〜２６に対応する位置に貫通孔が形成されている。そして、図８（ｂ）に示すように、ベース樹脂８１の上に、感光性樹脂８２を配設する。感光性樹脂８２にも、連通孔２１〜２６に対応する位置に貫通孔が形成され、ベース樹脂８１に形成された貫通孔と位置合わせをして配設する。 FIG. 8A to FIG. 8E are explanatory views showing another manufacturing method for the outer peripheral portion of the separator in the embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 8A, a base resin 81 is provided. The base resin 81 is a non-photosensitive resin, and through holes are formed at positions corresponding to the communication holes 21 to 26. Then, as shown in FIG. 8B, a photosensitive resin 82 is disposed on the base resin 81. The photosensitive resin 82 is also formed with through holes at positions corresponding to the communication holes 21 to 26 and is aligned with the through holes formed in the base resin 81.

図８（ｃ）に示すように、感光性樹脂８２の流通路３１〜３３を形成する部位を遮光板８３によりマスキングして露光処理を施す。これにより、感光性樹脂８２の露出部分を感光により硬化させて感光部８２ａを形成する一方で、遮光板８３によりマスキングした部分を非感光部８２ｂとして未硬化のままに保つ。   As shown in FIG. 8C, the portions of the photosensitive resin 82 where the flow paths 31 to 33 are formed are masked by a light shielding plate 83 and subjected to exposure processing. Thus, the exposed portion of the photosensitive resin 82 is cured by exposure to form the photosensitive portion 82a, while the portion masked by the light shielding plate 83 is left uncured as the non-photosensitive portion 82b.

感光性樹脂８２の非感光部８２ｂを溶剤により溶解させて中空部を形成する。そして、図８（ｄ）のように、感光性樹脂８２の上に非感光性のベース樹脂８６をさらに積層する。これにより、外周部１３が形成される。さらに、図８（ｅ）のように、中空部に連通する孔部８７をベース樹脂８６に形成することにより、流通路が形成される。この孔は切削により形成してもよいし、フォトエッチングで加工することも可能である。   The non-photosensitive portion 82b of the photosensitive resin 82 is dissolved with a solvent to form a hollow portion. Then, as shown in FIG. 8D, a non-photosensitive base resin 86 is further laminated on the photosensitive resin 82. Thereby, the outer peripheral part 13 is formed. Further, as shown in FIG. 8E, a flow passage is formed by forming a hole 87 communicating with the hollow portion in the base resin 86. This hole may be formed by cutting or may be processed by photoetching.

図９（ａ）〜図９（ｅ）は本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。
まず、図９（ａ）に示すように、感光性樹脂９１を配設する。この感光性樹脂９１には、連通孔２１〜２６に対応する位置に貫通孔が形成されている。そして、図９（ｂ）に示すように、感光性樹脂９１に露光処理を施して全面を硬化させて硬化済樹脂９２とする。 FIG. 9A to FIG. 9E are explanatory views showing another manufacturing method for the outer peripheral portion of the separator in the embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 9A, a photosensitive resin 91 is provided. Through holes are formed in the photosensitive resin 91 at positions corresponding to the communication holes 21 to 26. Then, as shown in FIG. 9B, the photosensitive resin 91 is subjected to an exposure process to cure the entire surface to obtain a cured resin 92.

図９（ｃ）に示すように、硬化済樹脂９２の上に感光性樹脂９４を配設して、感光性樹脂９４の流通路３１〜３３を形成する部位を遮光板９３によりマスキングして露光処理を施す。これにより、感光性樹脂９４の露出部分を感光により硬化させて感光部９４ａを形成する一方で、遮光板９３によりマスキングした部分を非感光部９４ｂとして未硬化のままに保つ。   As shown in FIG. 9C, a photosensitive resin 94 is disposed on the cured resin 92, and portions where the flow paths 31 to 33 of the photosensitive resin 94 are formed are masked by a light shielding plate 93 and exposed. Apply processing. Thus, the exposed portion of the photosensitive resin 94 is cured by exposure to form the photosensitive portion 94a, while the portion masked by the light shielding plate 93 is kept uncured as the non-photosensitive portion 94b.

図９（ｄ）に示すように、上述の露光処理を施した感光性樹脂９４の上に感光性樹脂９５をさらに配設する。そして、感光性樹脂９４の流通路３１〜３３の開口部を形成する部位を遮光板９５によりマスキングして露光処理を施す。そして、感光性樹脂９５の露出部分を硬化した感光部９５ａとし、マスキングした部分を非感光部９５ｂとして未硬化のままに保つ。このとき、上述した非感光部９４ｂの部位の光量や照射時間を他の部位よりも少なく設定して、非感光部９４ｂの感光を防止する。
そして、図９（ｅ）に示すように、感光性樹脂９４、９５から非感光部９５ｂ、９４ｂを溶剤により溶解させて、中空部を形成させて、流通路３１〜３３を形成することができる。 As shown in FIG. 9D, a photosensitive resin 95 is further disposed on the photosensitive resin 94 that has been subjected to the exposure process described above. Then, a portion of the photosensitive resin 94 where the openings of the flow paths 31 to 33 are formed is masked by the light shielding plate 95 and exposed. Then, the exposed portion of the photosensitive resin 95 is set as a cured photosensitive portion 95a, and the masked portion is kept as an uncured portion as a non-photosensitive portion 95b. At this time, the light amount and irradiation time of the above-described non-photosensitive portion 94b are set to be smaller than those of the other portions to prevent the non-photosensitive portion 94b from being exposed.
And as shown in FIG.9 (e), the non-photosensitive parts 95b and 94b can be dissolved with the solvent from the photosensitive resins 94 and 95, and a hollow part can be formed, and the flow paths 31-33 can be formed. .

なお、本発明の内容は上述の実施の形態のみに限られるものでないことはもちろんである。例えば、セパレータの材質は金属に限られず、カーボンであってもよい。また、実施の形態では、セパレータを構成するセパレータ本体を樹脂製の外周部の表面や裏面側に接触させてシール部材を介して接合した場合について説明したが、互いのセパレータ本体同士を周縁部で接触させて溶接などで一体化しておき、その部分に樹脂製の外周部をインサート成型することもできる。   Of course, the contents of the present invention are not limited to the above-described embodiments. For example, the material of the separator is not limited to metal, and may be carbon. Further, in the embodiment, the case where the separator main body constituting the separator is brought into contact with the front and back surfaces of the resin outer peripheral portion and joined via the seal member has been described. It is also possible to make contact and integrate by welding or the like, and insert resin-molded outer peripheral portions into the part.

本発明の第１の実施の形態における燃料電池を構成するセパレータの平面図である。It is a top view of the separator which comprises the fuel cell in the 1st Embodiment of this invention. 図１に示したセパレータのＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図である。It is AA sectional drawing, BB sectional drawing, and CC sectional drawing of the separator shown in FIG. 図１に示したセパレータを備える燃料電池のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図である。It is AA sectional drawing, BB sectional drawing, and CC sectional drawing of a fuel cell provided with the separator shown in FIG. 本発明の第２の実施の形態における燃料電池を構成するセパレータの平面図である。It is a top view of the separator which comprises the fuel cell in the 2nd Embodiment of this invention. 図４に示したセパレータを備える燃料電池のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図であり、図３に相当する図である。It is AA sectional drawing of a fuel cell provided with the separator shown in FIG. 4, BB sectional drawing, CC sectional drawing, and is a figure equivalent to FIG. 本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing method about the outer peripheral part of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other manufacturing method about the outer peripheral part of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other manufacturing method about the outer peripheral part of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるセパレータの外周部についての他の製造方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other manufacturing method about the outer peripheral part of the separator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に対する比較例におけるセパレータの平面図であり、図１、図４に相当する図である。It is a top view of the separator in the comparative example with respect to embodiment of this invention, and is a figure equivalent to FIG. 1, FIG. 図１０に示したセパレータを備える燃料電池のＡＡ断面図、ＢＢ断面図、ＣＣ断面図であり、図３，図５に相当する図である。It is AA sectional drawing, BB sectional drawing, and CC sectional drawing of a fuel cell provided with the separator shown in FIG. 10, and is a figure equivalent to FIG. 3, FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１…燃料電池
２…燃料電池セル
４…電解質膜
５…アノード
６…カソード
７…膜電極構造体
１０…セパレータ（燃料電池用セパレータ）
１１…セパレータ本体（アノード側セパレータ本体）
１２…セパレータ本体（カソード側セパレータ本体）
１３…外周部
１４、１５…シール部材
１６…側壁面
２１、２２…連通孔（アノードガス連通孔）
２３、２４…連通孔（カソードガス連通孔）
２５、２６…連通孔（冷媒連通孔）
２７…燃料ガス流路（アノードガス流路）
２８…酸化剤ガス流路（カソードガス流路）
２９…冷却媒体流路（冷媒流路）
３１…流通路（アノードガス流通路）
３２…流通路（カソードガス流通路）
３３…流通路（冷媒流通路） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell 2 ... Fuel cell
4 ... Electrolyte membrane 5 ... Anode 6 ... Cathode
7 ... Membrane electrode structure
10 ... Separator (Separator for fuel cell)
11 ... Separator body (Anode-side separator body)
12 ... Separator body (cathode side separator body)
13 ... outer circumferential portion 14, 15 ... sealing member 16 ... side wall surfaces 21, 22 ... communication hole (anode gas passage)
23, 24 ... Communication hole (cathode gas communication hole)
25, 26 ... communication hole (refrigerant communication hole)
27 ... Fuel gas passage (anode gas passage)
28 ... Oxidant gas channel (cathode gas channel)
29 ... Cooling medium flow path (refrigerant flow path)
31 ... Flow passage (anode gas flow passage)
32 ... Flow passage (cathode gas flow passage)
33 ... Flow passage (refrigerant flow passage)

Claims (3)

燃料電池のアノードに対向する部位に、該アノードとの間にアノードガス流路が画定されるように配されたアノード側セパレータ本体と、前記燃料電池のカソードに対向する部位に、該カソードとの間にカソードガス流路が画定されるように配されたカソード側セパレータ本体と、を有する一対のセパレータ本体と、
互いに対向配置された前記一対のセパレータ本体の外側を囲むように介装される樹脂製の外周部と、
前記外周部と前記セパレータ本体とに跨る部位に設けられて両者を接合するとともに、隣り合う燃料電池用セパレータ同士の間に介装されるシール部材と、を備える燃料電池用セパレータであって、
前記外周部には、
前記燃料電池の反応ガスとなるアノードガスを連通させるアノードガス連通孔が貫通形成されるとともに、前記アノードガス連通孔の側壁面と前記アノードガス流路との間を繋ぐアノードガス流通路が形成され、
前記燃料電池の反応ガスとなるカソードガスを連通させるカソードガス連通孔が貫通形成されるとともに、前記カソードガス連通孔の側壁面と前記カソードガス流路との間を繋ぐカソードガス流通路が形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 A portion which faces the anodic fuel cell, an anode-side separator body anode gas passage is arranged to be defined between the anode, the portion facing the cathode of the fuel cell, and the cathode A pair of separator bodies having a cathode-side separator body arranged so that a cathode gas flow path is defined between them,
A resin of the outer peripheral portion that is interposed so as to surround the outside of the pair of separators Body which face each other,
Wherein an outer peripheral portion provided in a portion extending over the separator body as well as joined together, a separator for a fuel cell comprising a sealing member interposed between the separators between the fuel cell adjacent to,
In the outer periphery,
An anode gas communication hole for communicating an anode gas serving as a reaction gas of the fuel cell is formed to penetrate therethrough, and an anode gas flow passage that connects the side wall surface of the anode gas communication hole and the anode gas flow path is formed. ,
A cathode gas communication hole that allows the cathode gas that serves as the reaction gas of the fuel cell to communicate therethrough is formed, and a cathode gas flow passage that connects the side wall surface of the cathode gas communication hole and the cathode gas flow path is formed. A separator for a fuel cell. 前記アノード側セパレータ本体と、前記カソード側セパレータ本体と、の間に前記燃料電池を冷却するための冷媒が流通する冷媒流路が形成され、  Between the anode-side separator body and the cathode-side separator body, a refrigerant flow path is formed through which a refrigerant for cooling the fuel cell flows.
前記外周部に、  In the outer periphery,
前記冷媒を連通させる冷媒連通孔が貫通形成されるとともに、前記冷媒連通孔の側壁面と前記冷媒流路との間を繋ぐ冷媒流通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用セパレータ。  The refrigerant communication hole that allows the refrigerant to communicate therethrough is formed so as to penetrate therethrough, and a refrigerant flow passage that connects a side wall surface of the refrigerant communication hole and the refrigerant flow path is formed. Fuel cell separator. 請求項１または２に記載の燃料電池用セパレータを用いた燃料電池の製造方法であって、
電解質膜の両面にアノードまたはカソードをそれぞれ配設して膜電極構造体を形成し、
該膜電極構造体を前記燃料電池用セパレータにより保持させて燃料電池セルを形成して、燃料電池を製造することを特徴とする燃料電池の製造方法。 A method of manufacturing a fuel cell using the separator for fuel cell according to claim 1 or 2,
An anode or a cathode is disposed on both sides of the electrolyte membrane to form a membrane electrode structure,
A fuel cell manufacturing method comprising manufacturing a fuel cell by forming the fuel cell by holding the membrane electrode structure by the fuel cell separator.
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