JP4851722B2

JP4851722B2 - 燃料電池

Info

Publication number: JP4851722B2
Application number: JP2005057228A
Authority: JP
Inventors: 温荻野; 克宏梶尾; 武桝井
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: JP2006244811A

Description

本発明は、燃料電池に関する。

特開２００２−１１０４３６号公報は、一対のセパレータによって電解質膜を挟持する単セル構造を開示している。
従来の燃料電池は、図８、図９に示すように、電解質膜１の両面に電極２、拡散層３が配置された膜−電極アッセンブリと、拡散層と接する拡散層接触部５と該拡散層接触部の周囲にある電解質膜保持部６を有する一対のセパレータ４と、を備えている。一対のセパレータ４の、拡散層接触部間の距離Ａは電解質膜保持部間の距離Ｂより大であり、セパレータ４の拡散層接触部５は電解質膜保持部６より電解質膜１から離れる方向に後退しており、拡散層接触部５は電解質膜保持部６との境には段付面がある。拡散層３は矩形状でコーナ部７を有し、セパレータ４の段付面は拡散層３のコーナ部７に対向する部位にコーナ部８を有する。拡散層３の端部とセパレータ５の段付面との間は空間であり、この空間は通常、接着剤９で充填されていない。
特開２００２−１１０４３６号公報

しかし、従来の燃料電池の電解質膜挟持構造にはつぎの課題がある。
段付面コーナ部８が直角の場合、拡散層３の端部からセパレータ４の電解質膜保持部６の内面との間のセル面方向距離において、コーナ部８の距離ａが、他の直線部の距離ｂ、ｃに比べて大となる。その結果、燃料電池運転時の膜１の乾湿の繰り返しや両極間のガス差圧発生時の膜１のたわみ量がコーナ部において大きくなり、拡散層エッジ部や電解質膜保持部端部での、膜１への応力集中が増加して、膜１の損傷が起こりやすくなる。

本発明の目的は、拡散層の端部からセパレータの電解質膜保持部の内面との間の膜のたわみによる膜損傷を抑制した燃料電池を提供することにある。

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１）電解質膜の両面に電極、拡散層が配置された膜−電極アッセンブリと、該膜−電極アッセンブリを挟持する一対のセパレータに形成され前記拡散層と接する一対の拡散層接触部と、該一対の拡散層接触部の周囲に形成された一対の電解質膜保持部と、を備え、前記一対の拡散層接触部間の距離が前記一対の電解質膜保持部間の距離より大であり、拡散層が矩形であり、拡散層の電解質膜保持部と対向する辺と、電解質保持部の拡散層と対向する内面とが、平行になるように拡散層が配置されており、拡散層が直角のコーナ部と該コーナ部で互いに直交する第１、第２の辺を有しており、第１の辺はセパレータの発電領域を挟んで対向しガスマニホールドが形成された一対の非発電領域間にわたって延び、第２の辺は第１の辺に直交している、燃料電池であって、
拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の空間の７５％以上を接着剤で満たし、
拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間隔を、拡散層の前記第１の辺でｂ、拡散層の前記第２の辺でｃ、拡散層のコーナ部でａとし、電解質膜保持部のコーナ部が直角であった場合の電解質膜保持部のコーナ部と拡散層のコーナ部との間隔をａ１＝（ｂ ² ＋ｃ ² ） ^1/2としたときに、電解質膜保持部の前記拡散層に対向する端部形状を、ａ１＞ａ＞（２×ｂ−ａ１）＞０の関係を満足する形状とした燃料電池。
（２）電解質膜保持部の前記拡散層に対向する端部形状を、拡散層のコーナ部に対向する部分において、湾曲形状と面取り形状から選択された形状とした（１）記載の燃料電池。
（３）拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の空間を接着剤で満たす接着剤は、一対の電解質膜保持部間からはみ出した接着剤である（１）または（２）記載の燃料電池。

上記（１）の燃料電池によれば、拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の空間の７５％以上を接着剤で満たしたので、拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の膜のたわみが充填接着剤によって抑制され、膜のたわみによる膜損傷が抑制される。
また、電解質膜保持部の前記拡散層に対向する端部形状を、ａ１＞ａ＞（２×ｂ−ａ１）＞０の関係を満足する形状としたので、拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の距離を、拡散層の直線部とコーナ部とで、ほぼ等しくすることができ、拡散層のコーナ部での膜のたわみが拡散層の直線部での膜のたわみより大きくなることが抑制され、拡散層のコーナ部で生じやすかった膜のたわみによる膜損傷が抑制される。
上記（２）の燃料電池によれば、電解質膜保持部の拡散層に対向する端部形状を、拡散層のコーナ部に対向する部分において、湾曲形状と面取り形状から選択された形状としたので、拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の距離を、拡散層の直線部とコーナ部とで、ほぼ等しくすることができ、上記（１）の効果と同じ効果が得られる。
上記（３）の燃料電池によれば、一対の電解質膜保持部間からはみ出した接着剤で空間を埋めるようにしたので、セル形成時のシール接着剤を押圧する工程で、空間に接着剤を充填することができ、特別な充填工程を必要としない。

以下に、本発明の燃料電池を、図１〜図８を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の実施例１を示しており、図４は本発明の実施例２を示しており、図５は本発明の実施例３を示している。図６、図７は何れの実施例にも適用可能である。本発明の全実施例に共通な構成部分には、本発明の全実施例にわたって同符号を付してある。
まず、本発明の全実施例に共通な構成部分とその作用、効果を図１〜図３、図６、図７を参照して説明する。

本発明の燃料電池は、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０である。燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
固体高分子電解質型燃料電池（セル）１０は、図６、図７に示すように、膜−電極アッセンブリ１２（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）とセパレータ１８との積層体からなる。
膜−電極アッセンブリ１２は、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７と、触媒層電極１４、１７とセパレータ１８との間にアノード側、カソード側にそれぞれ設けられた拡散層１３、１６と、からなる。
膜−電極アッセンブリ１２とセパレータ１８を重ねてセルモジュール１９（１セルモジュールの場合は、セル１０はセルモジュール１９と同じになる）を構成し、セルモジュール１９を積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）にボルト・ナット２５にて固定し、燃料電池スタック２３を構成する。一端のエンドプレートに設けた調整ネジにてその内側に設けたバネを介してセル積層体にセル積層方向の締結荷重をかける。

セパレータ１８は、カーボンセパレータ、メタルセパレータ、導電性樹脂セパレータ、メタルセパレータと樹脂フレームとの組合せ、等からなる。
セパレータ１８には、発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成されている。燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。
燃料ガス、酸化ガス、冷媒は、セル内において互いにシールされている。各セルモジュール１９のＭＥＡ１２を挟む２つのセパレータ１８間は、第１のシール部材（たとえば、接着剤）３３によってシールされており、隣接するセルモジュール１９同士の間は、第２のシール部材（たとえば、ガスケット）３２によってシールされている。ただし、第１のシール部材３３がガスケットで形成されてもよいし、第２のシール部材３２が接着剤で形成されてもよい。

各セル１０の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡ１２のアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ

図１〜図３に示すように、燃料電池１０は、電解質膜１１の両面に電極１４、１７、拡散層１３、１６が配置された膜−電極アッセンブリ１２と、膜−電極アッセンブリ１２を挟持する一対のセパレータ１８に形成され拡散層１３、１６と接する一対の拡散層接触部４０と、一対の拡散層接触部４０の周囲に形成された一対の電解質膜保持部４１と、を備えている。
図２は、一対の電解質膜保持部４１はセパレータ１８に形成されており、一対の電解質膜保持部４１間に、ＭＥＡ１２の電解質膜１１のみが延びており（拡散層１３、１６は一対の電解質膜保持部４１間には延びてこない）、一対の電解質膜保持部４１間、および電解質膜保持部４１の端面と電解質膜１１の間の部分が、接着剤シール材３３でシール接着されている場合を示している。
ただし、一対の電解質膜保持部４１は図２のようにセパレータ１８に形成されていてもよいし、セパレータ１８以外の部材、たとえば、接着剤（接着剤を厚めに塗布して電解質膜保持部４１としたもの）、ガスケット（接着剤をゴムガスケットなどに代えたもの、ガスケットはセパレータに接着されてもよいし、あるいはセパレータに焼付けされてもよい）、樹脂フレーム（メタルセパレータと樹脂フレームからなるセパレータの樹脂フレーム）などであってもよい。

一対の拡散層接触部４０間の距離（拡散層の面方向（すなわちセルの面方向）と直交する方向の距離）Ａは、一対の電解質膜保持部４１間の距離（Ａと同じ方向の距離、すなわちセル面と直交する方向の距離）Ｂより大である。拡散層接触部４０は電解質膜保持部４１よりも電解質膜１１から離れる方向に後退していて（加工による彫り込みで形成してもよいし、成形で後退させてもよい）、後退部に拡散層１３、１６を受け入れて拡散層１３、１６の厚みを吸収している。電解質膜保持部４１は拡散層接触部４０に対して電解質膜１１側に突出している。図２は電解質膜保持部４１の内側端部４２は、セル面と直交する断面内で、拡散層接触部４０に対して段付状に接続していて、段付面を形成している場合を示しているが、電解質膜保持部４１の内側端部４２の、拡散層接触部４０への接続は段付状に限定されるものではなく、湾曲状に接続していてもよく、湾曲状に接続する場合は電解質膜保持部４１の内側端部４２は湾曲面を形成する。電解質膜保持部４１の内側端部４２と拡散層１３、１６の面方向端部（セル面方向端部）４３とはセル面方向に離れている。電解質膜保持部４１の内側端部４２と拡散層１３、１６の面方向端部（セル面方向端部）４３との間（従来、空間になっていた部分）は、接着剤４４で満たされている。ここで満たされているとは、空間の７５％（容積比）以上が接着剤で満たされていることをいう。

図２に示すように、拡散層１３、１６の面方向端部と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間をほぼ満たす接着剤４４は、一対の電解質膜保持部４１間をシール接着する接着剤３３が拡散層１３、１６の面方向端部と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間にはみ出したものであってもよい。すなわち、接着剤４４は、セル形成時にセルの非発電領域に接着剤を塗布して一対のセパレータで電解質膜１１の周囲端部を挟み押圧するが、その際にセルの非発電領域に塗布した接着剤が、拡散層１３、１６の面方向端部と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間にはみ出したものであってもよい。

図１、図３に示すように、電解質膜保持部４１の内側端部４２のセル面内の形状は、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の距離Ｃ（図１の拡散層１３、１６のコーナ部４５での距離ａ、拡散層１３、１６の直交２辺４６、４７のうちの一辺での距離ｂ、拡散層１３、１６の直交２辺のうちの他辺での距離ｃの総称）を、拡散層１３、１６の直線部とコーナ部とで、ほぼ等しくする形状としてある。従来は、図８に示すように、ａ＞ｂ、ｃであったが、本発明では、図１に示すように、ほぼａ＝ｂ＝ｃとなるような、電解質膜保持部４１の内側端部４２形状としてある。

ほぼａ＝ｂ＝ｃを満足させる電解質膜保持部４１の内側端部４２形状とするために、電解質膜保持部４１の内側端部４２形状を、拡散層１３、１６のコーナ部４５に対向する部分４７において、湾曲形状と面取り形状から選択された形状としてある。電解質膜保持部４１の内側端部４２の部分４７の形状は、湾曲形状と面取り形状から選択されることにより、従来の図８の直交２辺が交わる直角形状に比べて、拡散層１３、１６のコーナ部４５に近づく形状となり、ほぼａ＝ｂ＝ｃを満足する。

拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１との間の空間を接着剤４４でほぼ満たす場合の接着剤が、一対の電解質膜保持部４１間からはみ出した接着剤である場合、電解質膜保持部４１に均一に接着剤を塗布しておいても、上記のようにほぼａ＝ｂ＝ｃとしておくことによって、接着剤はみ出し量が全周にわたってほぼ同じ量となって、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間に過不足なく接着剤を充填することができる。電解質膜保持部４１への接着剤の塗布量を場所によって変える必要がない。

つぎに、本発明の全実施例に共通な作用・効果を説明する。
本発明の燃料電池１０では、セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間でセル面方向と直交方向に電解質膜１１とセパレータ１８との間を接着剤４４でほぼ満たしたので、セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間で電解質膜１１が膜面と直交する方向にたわむことが充填した接着剤４４によって抑制され、膜１１が大きくたわむと生じるおそれがある膜損傷が抑制される。

また、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間のセル面方向距離Ｃを、拡散層１３、１６の直交２辺の直線部４６とコーナ部４５とで、ほぼ等しくした（ほぼａ＝ｂ＝ｃとした）ので、拡散層１３、１６のコーナ部４５での電解質膜１１のたわみが拡散層１３、１６の直線部４６での電解質膜１１のたわみより大きくなることが抑制され、拡散層１３、１６のコーナ部４５で生じやすかった電解質膜１１のたわみによる膜損傷が抑制される。

セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間でセル面方向と直交方向に電解質膜１１とセパレータ１８との間を接着剤４４でほぼ満たすとともに、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間のセル面方向距離Ｃを、拡散層１３、１６の直交２辺の直線部４６とコーナ部４５とで、ほぼ等しくした場合は、充填した接着剤４４によって電解質膜１１のたわみが抑制されるとともに、拡散層１３、１６のコーナ部４５での電解質膜１１のたわみが拡散層１３、１６の直線部４６での電解質膜１１のたわみより大きくなることが抑制され、電解質膜１１のたわみによる膜損傷が抑制される。

電解質膜保持部４１の内側端部４２の、セル面（と平行な面）で切った形状を、拡散層１３、１６のコーナ部４５に対向する部分４７において、湾曲形状と面取り形状から選択された形状としたので、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間のセル面方向距離Ｃを、拡散層１３，１６の直線部４６とコーナ部４５とで、ほぼ等しくすることができ、上記の膜たわみ抑制効果およびそれによる膜損傷抑制効果が得られる。

セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間を埋める接着剤４４に、一対の電解質膜保持部４１間からはみ出した接着剤３３を利用したので、セル形成時の、シール接着剤３３をセパレータ１８外周部に塗布し膜１１を挟んで膜１１と接着剤３３をセパレータ１８間で押圧する工程が、そのまま、セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の空間への接着剤４４充填工程となり、特別な接着剤４４充填工程を必要としない。したがって、接着剤４４充填工程がセル製造において工程数増とならない。

つぎに、本発明の各実施例に特有な部分の構成、作用・効果を説明する。
〔実施例１〕
本発明の実施例１では、図１〜図３に示すように、電解質膜保持部４１の内側端部４２の、セル面（と平行な面）で切った形状が、拡散層１３、１６のコーナ部４５に対向する部分４７において、湾曲形状となっている。この湾曲形状は、たとえば、円または楕円の一部である。
拡散層１３、１６の直交する２つの直線部４６における拡散層１３、１６と電解質膜保持部４１の内側端部４２との距離ｂ、ｃが等しい場合は（ｂ＝ｃ）、湾曲形状は、拡散層１３、１６の直交する２つの直線部４６の交点（コーナ部４５）を円の中心とする半径ａの弧からなり、その場合は、ａ＝ｂ＝ｃである。ｂとｃが等しくない場合は、湾曲形状を楕円の一部から構成して、楕円を直線部に接線方向で滑らかに接続していけばよい。

本発明の実施例１の作用・効果については、電解質膜保持部４１の内側端部４２のコーナ形状を円弧形状としたので、コーナ部における拡散層端部４３から電解質膜保持部４１の内側端部４２までの距離を、従来の図８の直角コーナの場合に比べて短くすることできる。そうすることで、電解質膜１１のたわみを軽減することができ、応力集中等による膜端部での膜破損発生を抑制することができる。
また、セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間の距離Ｃを直線部とコーナ部でほぼ等しくすることができ、接着剤３３をはみ出させて充填接着剤４４としこの接着剤４４で拡散層端部４３を覆う場合、接着剤３３を電解質膜保持部４１面に均一に塗布するだけで、接着剤４４の過不足を容易になくすことができる。接着剤４４のはみ出し量、充填量管理が容易である。

〔実施例２〕
本発明の実施例２では、図４に示すように、電解質膜保持部４１の内側端部４２の、セル面（と平行な面）で切った形状が、拡散層１３、１６のコーナ部４５に対向する部分４７において、面取り形状（チャンファ形状）、すなわち、電解質膜保持部４１の直交２辺に斜めに交差する直線形状となっている。

本発明の実施例２の作用・効果については、電解質膜保持部４１の内側端部４２のコーナ形状を面取り形状としたので、コーナ部における拡散層端部４３から電解質膜保持部４１の内側端部４２までの距離を、従来の図８の直角コーナの場合に比べて短くすることできる。そうすることで、電解質膜１１のたわみを軽減することができ、応力集中等による膜端部での膜破損発生を抑制することができる。
また、セル面方向に拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１の内側端部４２との間にほぼ充填される接着剤４４の過不足を容易になくすことができ、接着剤４４の充填量管理が容易である点については、実施例１の作用・効果にほぼ準じる。

〔実施例３〕
本発明の実施例３では、図５に示すように、マニホールドがセルの中央部にも設けられていて、電解質膜保持部４１がＭＥＡ１２の外周部だけでなく、ＭＥＡ１２の内側部にも設けられている。そして、ＭＥＡ１２の内側部に設けられが電解質膜保持部４１に対しても、ＭＥＡ１２の外周部に設けられた電解質膜保持部４１と同じ構造が採用されている。
すなわち、ＭＥＡ１２の内側部に設けられた電解質膜保持部４１においても、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１（の外側端部４２）との間が接着剤４４でほぼ満たされている。また、電解質膜保持部４１の外側端部形状が、拡散層１３、１６の面方向端部４３と電解質膜保持部４１との間の距離Ｃを、拡散層１３、１６の直線部とコーナ部とで、ほぼ等しくする形状とされている。
ただし、ＭＥＡ１２の内側部に設けられた電解質膜保持部４１は、拡散層コーナ部４５に対向する部分４７が内側に凹形状であるが、ＭＥＡ１２の内側部に設けられが電解質膜保持部４１は、拡散層コーナ部４５に対向する部分４７が外側に凸形状である。

本発明の実施例３の作用・効果については、電解質膜保持部４１がＭＥＡ１２の内側部にも設けられた場合にも本発明が適用できる。これによって、マニホールドの設計、膜の破損防止構成、セルの設計の自由度が向上する。

本発明の実施例１の燃料電池の一部の正面図である。本発明の実施例１（実施例２、３にも適用可能）の燃料電池の一部の断面図である。本発明の実施例１の燃料電池の正面図である。本発明の実施例２の燃料電池の正面図である。本発明の実施例３の燃料電池の正面図である。本発明の燃料電池の概略側面図である。本発明の燃料電池の一部の断面図である。従来の燃料電池の一部の正面図である。従来の燃料電池の一部の断面図である。

１０（固体高分子電解質型）燃料電池
１１電解質膜
１２ＭＥＡ
１３、１６拡散層
１４アノード
１７カソード
１８セパレータ
１９モジュール
２０ターミナル
２１インシュレータ
２２エンドプレート
２３燃料電池スタック
２４締結部材（テンションプレート）
２５ボルト・ナット
２６冷媒流路（流体流路）
２７燃料ガス流路（流体流路）
２８酸化ガス流路（流体流路）
２９冷媒マニホールド（流体マニホールド）
３０燃料ガスマニホールド（流体マニホールド）
３１酸化ガスマニホールド（流体マニホールド）
３２ガスケット
３３接着剤
４０拡散層接触部
４１電解質膜保持部
４２電解質膜保持部の内側端部（ＭＥＡ内側に設けられる場合は外側端部）
４３拡散層の面方向端部
４４接着剤
４５拡散層コーナ部
４６直線部（直交２辺）
４７電解質膜保持部の、拡散層のコーナ部に対向する部分

Claims

電解質膜の両面に電極、拡散層が配置された膜−電極アッセンブリと、該膜−電極アッセンブリを挟持する一対のセパレータに形成され前記拡散層と接する一対の拡散層接触部と、該一対の拡散層接触部の周囲に形成された一対の電解質膜保持部と、を備え、前記一対の拡散層接触部間の距離が前記一対の電解質膜保持部間の距離より大であり、拡散層が矩形であり、拡散層の電解質膜保持部と対向する辺と、電解質保持部の拡散層と対向する内面とが、平行になるように拡散層が配置されており、拡散層が直角のコーナ部と該コーナ部で互いに直交する第１、第２の辺を有しており、第１の辺はセパレータの発電領域を挟んで対向しガスマニホールドが形成された一対の非発電領域間にわたって延び、第２の辺は第１の辺に直交している、燃料電池であって、
拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の空間の７５％以上を接着剤で満たし、
拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間隔を、拡散層の前記第１の辺でｂ、拡散層の前記第２の辺でｃ、拡散層のコーナ部でａとし、電解質膜保持部のコーナ部が直角であった場合の電解質膜保持部のコーナ部と拡散層のコーナ部との間隔をａ１＝（ｂ ² ＋ｃ ² ） ^1/2としたときに、電解質膜保持部の前記拡散層に対向する端部形状を、ａ１＞ａ＞（２×ｂ−ａ１）＞０の関係を満足する形状とした燃料電池。
電解質膜保持部の前記拡散層に対向する端部形状を、拡散層のコーナ部に対向する部分において、湾曲形状と面取り形状から選択された形状とした請求項１記載の燃料電池。
拡散層の面方向端部と電解質膜保持部との間の空間を接着剤で満たす接着剤は、一対の電解質膜保持部間からはみ出した接着剤である請求項１または請求項２記載の燃料電池。