JP5082328B2 - Fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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本発明は、燃料電池およびその製造方法に関し、特に膜電極複合体とセパレータの位置ズレを防止することのできる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 method for manufacturing the same, and more particularly to a fuel cell capable of preventing a positional deviation between a membrane electrode assembly and a separator and a method for manufacturing the same.

燃料電池は白金等の触媒を有する燃料極と酸化剤極によって電解質膜を挟み、燃料極に燃料ガス、酸化剤極に酸化剤ガスを供給することによって発電を行う。例えば自動車用途においては電解質膜として、一般的には水素イオン導電性を有する固体高分子電解質膜を利用する場合が多い。また、燃料ガスとして水素、酸化剤ガスとして空気を燃料電池に供給すると、以下のような反応が起こる。   A fuel cell generates electricity by sandwiching an electrolyte membrane between a fuel electrode having a catalyst such as platinum and an oxidant electrode, and supplying fuel gas to the fuel electrode and oxidant gas to the oxidant electrode. For example, a solid polymer electrolyte membrane having hydrogen ion conductivity is often used as an electrolyte membrane in automobile applications. Further, when hydrogen is supplied as the fuel gas and air is supplied as the oxidant gas to the fuel cell, the following reaction occurs.

燃料極：２Ｈ2 → ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- ・・・式（１）
酸化剤極：Ｏ2 ＋ ４Ｈ+ ＋ ４ｅ- → ２Ｈ2Ｏ ・・・式（２）
したがって燃料電池は副生成物として水しか排出しないため、内燃機関のような二酸化炭素など地球環境に対するダメージを与える物質を放出しないといった利点がある。 Fuel electrode: 2H 2 → 4H + + 4e − (1)
Oxidant electrode: O 2 + 4H + + 4e − → 2H 2 O (2)
Therefore, since the fuel cell only discharges water as a by-product, there is an advantage that a substance that damages the global environment such as carbon dioxide as in an internal combustion engine is not released.

一般的に固体高分子型の燃料電池では、燃料極および酸化剤極の外側をそれぞれガス拡散層およびセパレータで挟持することで単位セルを構成し、この単位セルを１００〜２００層程度積層した状態で０．５〜３．０ＭＰａ程度の圧力をかけることにより燃料電池スタックを形成する。また単位セルのガス拡散層は、その周囲に額縁状に配置されたシール部材とセパレータによってシール（密封）されており、燃料電池の反応部から燃料ガスや酸化剤ガスが外部に漏れないようになっている。   In general, in a polymer electrolyte fuel cell, a unit cell is formed by sandwiching the outside of a fuel electrode and an oxidant electrode with a gas diffusion layer and a separator, respectively, and about 100 to 200 layers of this unit cell are stacked. A fuel cell stack is formed by applying a pressure of about 0.5 to 3.0 MPa. Further, the gas diffusion layer of the unit cell is sealed (sealed) by a sealing member and a separator arranged in a frame shape around the unit cell so that fuel gas and oxidant gas do not leak outside from the reaction part of the fuel cell. It has become.

従来の固体高分子型燃料電池では、積層された単位セルに圧力をかける際にシール部材（パッキング）がセパレータによって押し潰されて燃料電池の反応部を十分にシールできるように、圧力をかける前においてシール部材の高さが膜電極複合体の厚さよりも高くなるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特許２９２２１３２号公報（第２頁、図１５） In the conventional polymer electrolyte fuel cell, before applying pressure to the stacked unit cells, the sealing member (packing) is crushed by the separator so that the reaction part of the fuel cell can be sufficiently sealed. The height of the sealing member was made higher than the thickness of the membrane electrode assembly (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2922132 (2nd page, FIG. 15)

しかし従来の固体高分子型燃料電池では（例えば、特許文献１参照）、積層された単位セルに圧力をかける工程の初期において、弾性体からなるシール部材とセパレータのみが接触するため、シール部材の変形によりセパレータとガス拡散層の相対位置がずれてしまうという問題点があった。このとき、単位セルの積層方向について一方のセパレータのガス流路と他方のセパレータのリブ（ガス流路の仕切り部分）が重なり合うと、本来両側のリブで挟持されるはずのガス拡散層の部分が減少して、ガス拡散層にかかる面圧が過大になったり、ガス拡散層がガス流路に落ち込んで剪断による損傷などを起こすという問題点があった。   However, in the conventional polymer electrolyte fuel cell (see, for example, Patent Document 1), only the seal member made of an elastic body and the separator are in contact at the initial stage of applying pressure to the stacked unit cells. There has been a problem that the relative position between the separator and the gas diffusion layer is shifted due to the deformation. At this time, when the gas flow path of one separator and the rib (partition part of the gas flow path) of the other separator overlap with each other in the stacking direction of the unit cells, the portion of the gas diffusion layer that should originally be sandwiched between the ribs on both sides As a result, the surface pressure applied to the gas diffusion layer becomes excessive, or the gas diffusion layer falls into the gas flow path to cause damage due to shearing.

本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、シール部材の変形によりセパレータとガス拡散層の相対位置がずれ、ガス拡散層にかかる面圧が過大になったり、ガス拡散層がガス流路に落ち込んで剪断による損傷などを起こすことを防止することのできる燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and the relative position between the separator and the gas diffusion layer is shifted due to deformation of the seal member, the surface pressure applied to the gas diffusion layer becomes excessive, or the gas diffusion It is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of preventing a layer from falling into a gas flow path and causing damage due to shearing, and a manufacturing method thereof.

本発明に係る燃料電池は、電解質膜と、この電解質膜の両側に設けられた２つの電極層と、この電極層の外側に配置された２つのガス拡散層と、を有する膜電極複合体と、この膜電極複合体の両側に接合され、それぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスが流れる複数のガス流路を有する２つのセパレータと、を備えた単位セルを複数積層し、この積層された複数の単位セルに荷重を付与することにより構成された燃料電池において、前記膜電極複合体と共に前記２つのセパレータの隙間に保持され、前記膜電極複合体および前記複数のガス流路を含む空間とその外部の空間とを仕切るシール部材と、前記ガス拡散層の前記セパレータに対向する側に設けられ、前記複数の単位セルに荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部と、を備えたことを特徴とするものである。   A fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly having an electrolyte membrane, two electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane, and two gas diffusion layers disposed outside the electrode layer. A plurality of unit cells each having a plurality of unit cells each having a plurality of gas flow paths that are joined to both sides of the membrane electrode assembly and each of which has a plurality of gas flow paths through which fuel gas and oxidant gas flow. In a fuel cell configured by applying a load to a cell, the membrane electrode assembly is held in a gap between the two separators, and includes a space including the membrane electrode assembly and the plurality of gas flow paths, and an outside of the space. A seal member for partitioning the space; provided on a side of the gas diffusion layer facing the separator; when a load is applied to the plurality of unit cells, the load is applied prior to the seal member. A protrusion being crushed Te is characterized in that it comprises a.

また本発明に係る燃料電池の製造方法は、板状部材を型で圧縮することにより前記板状部材に突起部を形成してガス拡散層を製造する工程と、前記ガス拡散層に、電解質膜、電極層を接合して膜電極複合体を製造する工程と、前記膜電極複合体にシール部材を取り付ける工程と、前記膜電極複合体の両側にガス流路を有するセパレータを接合して単位セルを製造する工程と、前記単位セルを複数積層して荷重を付与することにより、前記突起部および前記シール部材を押し潰す工程と、を有し、前記突起部は前記複数の単位セルに前記荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部であることを特徴とするものである。 The method for manufacturing a fuel cell according to the present invention includes a step of forming a protrusion on the plate member by compressing the plate member with a mold to manufacture a gas diffusion layer, and an electrolyte membrane on the gas diffusion layer. A unit cell in which a membrane electrode assembly is manufactured by bonding an electrode layer, a seal member is attached to the membrane electrode complex, and a separator having a gas flow path is bonded to both sides of the membrane electrode complex. a step of preparing, by applying a load of the unit cell by stacking a plurality, have a, a step of crushing the projecting portion and the sealing member, the protrusion is the load on the plurality of unit cells Is provided, it is a protrusion that is crushed prior to the application of the load before the seal member .

本発明に係る燃料電池は、膜電極複合体と共に２つのセパレータの隙間に保持されるシール部材と、ガス拡散層に設けられ、前記複数の単位セルに荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部とを備えているため、この突起部とセパレータの接触摩擦によりセパレータとガス拡散層の相対位置がずれるのを防止することができる。これにより、単位セルの積層方向について一方のセパレータのガス流路と他方のセパレータのリブが重なり合ってガス拡散層にかかる面圧が過大になることや、ガス拡散層がガス流路に落ち込んで剪断による損傷などを起こすことを防止することが可能となる。   The fuel cell according to the present invention is provided in a gap between two separators together with the membrane electrode assembly, and in the gas diffusion layer. When a load is applied to the plurality of unit cells, the fuel cell is more than the seal member. Since the projection portion that is crushed in advance when the load is applied is provided, it is possible to prevent the relative position between the separator and the gas diffusion layer from shifting due to the contact friction between the projection portion and the separator. As a result, the gas flow path of one separator and the rib of the other separator overlap each other in the stacking direction of the unit cell, resulting in excessive surface pressure on the gas diffusion layer, or the gas diffusion layer falls into the gas flow path and shears. It is possible to prevent the occurrence of damage due to the damage.

また本発明に係る燃料電池の製造方法では、板状部材を型で圧縮することにより板状部材に突起部を形成し、その後、単位セルを複数積層して荷重を付与することにより、突起部およびシール部材を押し潰すため、容易且つ短時間に上記の燃料電池を製造することができる。   In the fuel cell manufacturing method according to the present invention, the projection is formed on the plate-like member by compressing the plate-like member with a mold, and then a plurality of unit cells are stacked to apply a load. Since the seal member is crushed, the fuel cell can be manufactured easily and in a short time.

（実施形態１）
図５は、一般的な燃料電池の単位セル１００の反応部を示す部分縦断面図である。一般的な燃料電池は、図５に示すような単位セル１００を例えば１００から２００枚積層して構成されており、スタック構造を有する。なお図５は、図６に示す燃料電池が組み立てられた状態のＸ−Ｘ断面を示している。また図５（ａ）は、燃料電池の単位セル１００に荷重（圧力）が付与される前の状態を示し、図５（ｂ）は燃料電池の単位セル１００に荷重が付与された後の状態を示している。 (Embodiment 1)
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing a reaction part of a unit cell 100 of a general fuel cell. A typical fuel cell is configured by stacking, for example, 100 to 200 unit cells 100 as shown in FIG. 5, and has a stack structure. FIG. 5 shows an XX cross section in a state where the fuel cell shown in FIG. 6 is assembled. 5A shows a state before a load (pressure) is applied to the unit cell 100 of the fuel cell, and FIG. 5B shows a state after a load is applied to the unit cell 100 of the fuel cell. Is shown.

単位セル１００は、固体高分子電解質膜（以下、電解質膜とする）１０２と、電解質膜１０２を両側から挟むアノード触媒層（電極層、燃料極）１０３とカソード触媒層（電極層、酸化剤極）１０４と、アノード触媒層１０３の外側に設けられたアノードガス拡散層１０５と、カソード触媒層１０４の外側に設けたカソードガス拡散層１０６とを備える。また、アノードガス拡散層１０５側の面に設けられ、複数の水素流路（ガス流路）１０７を有するアノードセパレータ１０８と、カソードガス拡散層１０６側の面に設けられ、複数の空気流路（ガス流路）１０９を有するカソードセパレータ１１０を備える。さらにアノードセパレータ１０８、カソードセパレータ１１０には、水素流路１０７、空気流路１０９の間にリブ１１１、リブ１１２が設けられている。このリブ１１１、リブ１１２により、水素流路１０７、空気流路１０９がそれぞれ複数のガス流路に仕切られている。例えば複数の空気流路１０９は、後述する空気導入マニホールド１２０側から空気排出マニホールド１２１側に直線状に延び、互いに平行な状態で区画形成されている（図６参照）。   The unit cell 100 includes a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter referred to as an electrolyte membrane) 102, an anode catalyst layer (electrode layer, fuel electrode) 103 that sandwiches the electrolyte membrane 102 from both sides, and a cathode catalyst layer (electrode layer, oxidant electrode). ) 104, an anode gas diffusion layer 105 provided outside the anode catalyst layer 103, and a cathode gas diffusion layer 106 provided outside the cathode catalyst layer 104. In addition, an anode separator 108 having a plurality of hydrogen channels (gas channels) 107 provided on the surface on the anode gas diffusion layer 105 side, and a plurality of air channels (provided on the surface on the cathode gas diffusion layer 106 side) are provided. A cathode separator 110 having a gas flow path 109. Further, the anode separator 108 and the cathode separator 110 are provided with a rib 111 and a rib 112 between the hydrogen channel 107 and the air channel 109. The rib 111 and the rib 112 divide the hydrogen channel 107 and the air channel 109 into a plurality of gas channels, respectively. For example, the plurality of air passages 109 linearly extend from the air introduction manifold 120 side, which will be described later, to the air discharge manifold 121 side, and are partitioned and formed in parallel with each other (see FIG. 6).

本発明では、電解質膜１０２とアノード触媒層１０３とカソード触媒層１０４とアノードガス拡散層１０５とカソードガス拡散層１０６が、膜電極複合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１１３を構成しているものとする。また膜電極複合体１１３の周囲には、膜電極複合体１１３と共に２つのセパレータの隙間に保持され、単位セル１００に荷重が付与されたときに膜電極複合体１１３および水素流路１０７、空気流路１０９を含む空間とその外部の空間を仕切るシール部材１１５が設けられている。シール部材１１５は、例えば耐熱ゴム等の弾性材料からなり、膜電極複合体１１３および水素流路１０７、空気流路１０９を含む空間をシールして、燃料ガスや酸化剤ガスが外部の空間に漏れるのを防止する機能を有する。   In the present invention, the electrolyte membrane 102, the anode catalyst layer 103, the cathode catalyst layer 104, the anode gas diffusion layer 105, and the cathode gas diffusion layer 106 constitute a membrane electrode assembly (MEA) 113. To do. Further, around the membrane electrode composite 113, the membrane electrode composite 113 is held in a gap between two separators, and when a load is applied to the unit cell 100, the membrane electrode composite 113, the hydrogen flow path 107, the air flow A seal member 115 is provided to partition the space including the passage 109 and the space outside thereof. The seal member 115 is made of, for example, an elastic material such as heat-resistant rubber, and seals the space including the membrane electrode assembly 113, the hydrogen flow path 107, and the air flow path 109, and the fuel gas and the oxidant gas leak into the external space. It has a function to prevent this.

アノード触媒層１０３、カソード触媒層１０４は、例えば白金などの触媒をカーボンブラック等に担持させて構成する。アノードガス拡散層１０５、カソードガス拡散層１０６は、導電性の多孔質カーボン材料等からなり、例えばカーボンペーパーやカーボンクロスによって構成する。また本発明では、アノードセパレータ１０８、カソードセパレータ１１０をカーボンから構成するものとするが、アノードセパレータ１０８、カソードセパレータ１１０を貴金属メッキした金属等で構成するようにしてもよい。   The anode catalyst layer 103 and the cathode catalyst layer 104 are configured, for example, by supporting a catalyst such as platinum on carbon black or the like. The anode gas diffusion layer 105 and the cathode gas diffusion layer 106 are made of a conductive porous carbon material or the like, and are made of, for example, carbon paper or carbon cloth. In the present invention, the anode separator 108 and the cathode separator 110 are made of carbon, but the anode separator 108 and the cathode separator 110 may be made of a metal plated with a noble metal.

図６は、図５に示す単位セル１００からアノードセパレータ１０８およびカソードセパレータ１１０を取り外した状態の分解図である。図６では、カソードセパレータ１１０側に膜電極複合体１１３が接合された状態を示しており、またシール部材１１５を線として示している。   FIG. 6 is an exploded view of the unit cell 100 shown in FIG. 5 with the anode separator 108 and the cathode separator 110 removed. FIG. 6 shows a state in which the membrane electrode assembly 113 is bonded to the cathode separator 110 side, and the seal member 115 is shown as a line.

アノードセパレータ１０８は、水素流路１０７に水素（燃料ガス）を導入する水素導入マニホールド（燃料ガス入口）１２４と、反応部において反応しなかった水素を水素流路１０７から排出する水素排出マニホールド（燃料ガス出口）１２５とを備える。水素流路１０７と水素導入マニホールド１２４はディフューザー１２６によって連結し、水素流路１０７と水素排出マニホールド１２５はディフューザー１２７によって連結している。   The anode separator 108 includes a hydrogen introduction manifold (fuel gas inlet) 124 that introduces hydrogen (fuel gas) into the hydrogen flow path 107 and a hydrogen discharge manifold (fuel that discharges hydrogen that has not reacted in the reaction section from the hydrogen flow path 107. Gas outlet) 125. The hydrogen channel 107 and the hydrogen introduction manifold 124 are connected by a diffuser 126, and the hydrogen channel 107 and the hydrogen discharge manifold 125 are connected by a diffuser 127.

カソードセパレータ１１０は、膜電極複合体１１３と対峙する面に空気（酸化剤ガス）が流れる空気流路１０９を備え、空気流路１０９に空気を供給する空気導入マニホールド（酸化剤ガス入口）１２０と、反応部において反応しなかった空気を空気流路１０９から排出する空気排出マニホールド（酸化剤ガス出口）１２１を備える。さらにアノードセパレータ１０８およびカソードセパレータ１１０は、冷却水流路（図示せず）に冷却水を導入するための冷却水導入マニホールド１２８と、冷却水流路から冷却水を排出するための冷却水排出マニホールド１２９とを備える。図５および図６に示す単位セル１００は、燃料ガスと酸化剤ガスが互いに逆向きに流れる、いわゆる向流型のものである。   The cathode separator 110 includes an air passage 109 through which air (oxidant gas) flows on a surface facing the membrane electrode assembly 113, and an air introduction manifold (oxidant gas inlet) 120 that supplies air to the air passage 109. An air discharge manifold (oxidant gas outlet) 121 that discharges air that has not reacted in the reaction section from the air flow path 109 is provided. Furthermore, the anode separator 108 and the cathode separator 110 include a cooling water introduction manifold 128 for introducing cooling water into a cooling water passage (not shown), and a cooling water discharge manifold 129 for discharging cooling water from the cooling water passage. Is provided. The unit cell 100 shown in FIGS. 5 and 6 is a so-called countercurrent type in which the fuel gas and the oxidant gas flow in opposite directions.

図５（ａ）に示すように、単位セル１００が積層されて荷重が付与される前の状態では、水素流路１０７の中心線Ａと空気流路１０９の中心線Ｂの位置が合わされている。このまま水素流路１０７の中心線Ａと空気流路１０９の中心線Ｂの位置が合わされた状態で単位セル１００に荷重が付与されれば、膜電極複合体１１３に過大な面圧がかかることはなく、アノード触媒層１０３やカソード触媒層１０４が損傷する恐れがない。なお、単位セル１００の積層方向に荷重が付与されたときに膜電極複合体１１３等を確実にシールするため、単位セル１００に荷重が付与される前においてシール部材１１５からアノードセパレータ１０８までの距離（最短距離）Ｃは、膜電極複合体１１３からアノードセパレータ１０８までの距離（最短距離）Ｄよりも短くなっている。これにより、単位セル１００に荷重が付与されたときにシール部材１１５が押し潰され、膜電極複合体１１３等が確実にシールされる。なお、シール部材１１５はカソードセパレータ１１０側にも設けられており、シール部材１１５とカソードセパレータ１１０の関係はシール部材１１５とアノードセパレータ１０８の関係と同様である。   As shown in FIG. 5A, in the state before the unit cells 100 are stacked and a load is applied, the center line A of the hydrogen channel 107 and the center line B of the air channel 109 are aligned. . If a load is applied to the unit cell 100 in a state where the center line A of the hydrogen flow path 107 and the center line B of the air flow path 109 are aligned, an excessive surface pressure is applied to the membrane electrode assembly 113. Therefore, there is no possibility that the anode catalyst layer 103 and the cathode catalyst layer 104 are damaged. In order to securely seal the membrane electrode assembly 113 and the like when a load is applied in the stacking direction of the unit cells 100, the distance from the seal member 115 to the anode separator 108 before the load is applied to the unit cells 100. The (shortest distance) C is shorter than the distance (shortest distance) D from the membrane electrode assembly 113 to the anode separator 108. Thereby, when a load is applied to the unit cell 100, the seal member 115 is crushed, and the membrane electrode assembly 113 and the like are reliably sealed. The seal member 115 is also provided on the cathode separator 110 side, and the relationship between the seal member 115 and the cathode separator 110 is the same as the relationship between the seal member 115 and the anode separator 108.

しかし図５（ｂ）に示すように、単位セル１００が積層されて荷重が付与された状態では、水素流路１０７の中心線Ａ′と空気流路１０９の中心線Ｂ′が一致せず、アノードセパレータ１０８のリブ１１１とカソードセパレータ１１０のリブ１１２が膜電極複合体１１３を挟持した状態とならない場合がある。これは、シール部材１１５が押し潰される際に横方向に弾性変形し、それに伴ってアノードセパレータ１０８やカソードセパレータ１１０の位置がずれるためである。また図５（ｂ）の状態では、一方のセパレータに設けられたガス流路と他方のセパレータに設けられたリブが単位セルの積層方向から見て重なり合う状態となり、膜電極複合体１１３に過大な面圧がかかったり、アノードガス拡散層１０５やカソードガス拡散層１０６がガス流路に落ち込んでアノードガス拡散層１０５やカソードガス拡散層１０６が損傷する恐れがある。   However, as shown in FIG. 5B, in the state where the unit cells 100 are stacked and a load is applied, the center line A ′ of the hydrogen flow path 107 and the center line B ′ of the air flow path 109 do not coincide with each other. The rib 111 of the anode separator 108 and the rib 112 of the cathode separator 110 may not be in a state of sandwiching the membrane electrode assembly 113. This is because when the seal member 115 is crushed, it is elastically deformed in the lateral direction, and the positions of the anode separator 108 and the cathode separator 110 are shifted accordingly. 5B, the gas flow path provided in one separator and the rib provided in the other separator overlap each other when viewed from the stacking direction of the unit cells, and the membrane electrode assembly 113 is excessively large. There is a risk that the surface pressure may be applied, or the anode gas diffusion layer 105 or the cathode gas diffusion layer 106 may fall into the gas flow path and damage the anode gas diffusion layer 105 or the cathode gas diffusion layer 106.

図１は、本発明の実施形態１に係る燃料電池の単位セル１の反応部を示す部分縦断面図である。本実施形態に係る燃料電池は、図１に示すような単位セル１を例えば１００から２００枚積層して構成されており、スタック構造を有する。なお図１は、図２に示す燃料電池が組み立てられた状態のＹ−Ｙ断面を示している。また図１（ａ）は、燃料電池の単位セル１に荷重（圧力）が付与される前の状態を示し、図１（ｂ）は燃料電池の単位セル１に荷重が付与された後の状態を示している。   FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing a reaction part of a unit cell 1 of a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. The fuel cell according to the present embodiment is configured by stacking, for example, 100 to 200 unit cells 1 as shown in FIG. 1 and has a stack structure. FIG. 1 shows a YY cross section in a state where the fuel cell shown in FIG. 2 is assembled. 1 (a) shows a state before a load (pressure) is applied to the unit cell 1 of the fuel cell, and FIG. 1 (b) shows a state after a load is applied to the unit cell 1 of the fuel cell. Is shown.

図２は、本発明の実施形態１に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータ８およびカソードセパレータ１０を取り外した状態の分解図である。図２では、カソードセパレータ１０側に膜電極複合体１３が接合された状態を示しており、またシール部材１５を線として示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて図５および図６に示した燃料電池と同様であり、図５および図６に示した燃料電池と同じ構成要素には図５および図６の符号から１００を差し引いた符号を付して説明する。   FIG. 2 is an exploded view showing a state in which the anode separator 8 and the cathode separator 10 are removed from the unit cell 1 of the fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 shows a state in which the membrane electrode assembly 13 is bonded to the cathode separator 10 side, and the seal member 15 is shown as a line. The fuel cell according to the present embodiment is the same as the fuel cell shown in FIGS. 5 and 6 except for the following points, and the same components as the fuel cell shown in FIGS. In addition, a description will be given with a reference numeral obtained by subtracting 100 from the reference numeral in FIG.

以下、本発明の実施形態１に係る燃料電池について図１および図２を参照しながら説明する。   Hereinafter, a fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１および図２に示すように、本実施形態に係る燃料電池のアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６には、単位セル１の積層方向から見てドット状の形状を有する突起部１７が複数設けられている。この突起部１７は、複数の単位セル１に荷重が付与されるとシール部材１５よりも先に荷重の付与に伴って押し潰されるように単位セル１の積層方向についての高さが設定されている。例えば本実施形態では、荷重を付与する際に突起部１７がシール部材１５よりもいずれかのセパレータに先に接触するように、荷重を付与する前においてアノードセパレータ８側の突起部１７からアノードセパレータ８までの距離（最短距離）Ｅが、アノードセパレータ８側のシール部材１５からアノードセパレータ８までの距離（最短距離）Ｆよりも短くなるように突起部１７の高さが設定されており、カソードセパレータ１０側についても同様の構成となっている（図１（ａ））。このように突起部１７の高さを設定するのは、積層された単位セル１に荷重を付与する際に突起部１７がシール部材１５よりも先に押し潰されるようにすることで突起部１７とセパレータとの間に接触摩擦を発生させ、図５（ｂ）に示すようなセパレータの位置ずれを防止するためである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the anode gas diffusion layer 5 and the cathode gas diffusion layer 6 of the fuel cell according to the present embodiment have protrusions 17 having a dot shape when viewed from the stacking direction of the unit cells 1. Are provided. The protrusion 17 has a height in the stacking direction of the unit cells 1 so that when the load is applied to the plurality of unit cells 1, the unit cells 1 are crushed prior to the application of the load before the seal member 15. Yes. For example, in the present embodiment, the protrusion 17 on the anode separator 8 side before the load is applied to the anode separator so that the protrusion 17 comes into contact with any one of the separators before the seal member 15 when the load is applied. The height of the protrusion 17 is set so that the distance (shortest distance) E to 8 is shorter than the distance (shortest distance) F from the seal member 15 on the anode separator 8 side to the anode separator 8. The separator 10 side has the same configuration (FIG. 1 (a)). The height of the protrusion 17 is set in this way by causing the protrusion 17 to be crushed before the seal member 15 when a load is applied to the stacked unit cells 1. This is because contact friction is generated between the separator and the separator to prevent the separator from being displaced as shown in FIG.

また本実施形態では、個々の突起部１７の横幅、すなわちそれぞれのセパレータの短手方向の幅が、ガス流路（水素流路７または空気流路９）の幅よりも大きくなっている。図２に示す例では突起部１７が単位セル１の積層方向から見て円状であるので、その円の直径がガス流路の幅（セパレータの短手方向の幅）よりも大きくなっている。これにより、突起部１７がリブ１１またはリブ１２によって確実に押し潰されるため、突起部１７がガス流路に嵌り込んでガスの流れを阻害することを防止することができる。なお必ずしも突起部１７の横幅をガス流路の幅よりも大きくする必要はないが、単位セル１に荷重を付与する際に突起部１７が少なくとも１つのリブ（リブ１１またはリブ１２）と単位セル１の積層方向について重なり合うようにするのが望ましい。これにより、突起部１７がガス流路に嵌り込んでガスの流れを阻害することを防止することができる。   In the present embodiment, the lateral width of each protrusion 17, that is, the width in the short direction of each separator is larger than the width of the gas flow path (hydrogen flow path 7 or air flow path 9). In the example shown in FIG. 2, since the protrusion 17 is circular when viewed from the stacking direction of the unit cells 1, the diameter of the circle is larger than the width of the gas channel (the width in the short direction of the separator). . Thereby, since the projection part 17 is reliably crushed by the rib 11 or the rib 12, it can prevent that the projection part 17 fits into a gas flow path and inhibits the flow of gas. Although it is not always necessary to make the lateral width of the protrusion 17 larger than the width of the gas flow path, the protrusion 17 has at least one rib (rib 11 or rib 12) and unit cell when applying a load to the unit cell 1. It is desirable to overlap in one stacking direction. Thereby, it can prevent that the projection part 17 fits into a gas flow path, and inhibits the flow of gas.

なお単位セル１が積層されて荷重が付与された状態では（図１（ｂ））、突起部１７はほぼ完全に押し潰された状態となる。一方、シール部材１５は完全には押し潰されず若干圧縮された状態で膜電極複合体１３等をシールする。このように、部分的に圧縮されることにより全体がほぼ押し潰される突起部１７の材料としては、カーボンペーパーやカーボンクロス等のカーボン材料を用いることができ、突起部１７とガス拡散層（アノードガス拡散層５またはカソードガス拡散層６）を一体形成することもできる。図１（ｂ）に示すように本実施形態に係る燃料電池では、突起部１７とセパレータとの間の接触摩擦により膜電極複合体１３とアノードセパレータ８およびカソードセパレータの位置ズレを防止することができるため、水素流路１０７の中心線Ａ′と空気流路１０９の中心線Ｂ′が一致した状態となる。   In the state where the unit cells 1 are stacked and a load is applied (FIG. 1B), the protrusion 17 is almost completely crushed. On the other hand, the sealing member 15 seals the membrane electrode assembly 13 and the like in a slightly compressed state without being completely crushed. As described above, as the material of the protruding portion 17 that is almost crushed by being partially compressed, a carbon material such as carbon paper or carbon cloth can be used. The protruding portion 17 and the gas diffusion layer (anode) The gas diffusion layer 5 or the cathode gas diffusion layer 6) can also be formed integrally. As shown in FIG. 1B, in the fuel cell according to the present embodiment, the displacement of the membrane electrode assembly 13, the anode separator 8 and the cathode separator can be prevented by the contact friction between the protrusion 17 and the separator. Therefore, the center line A ′ of the hydrogen flow path 107 and the center line B ′ of the air flow path 109 coincide with each other.

ここで本実施形態に係る燃料電池の製造方法について説明する。なお本実施形態に特徴的な部分を主に説明し、一般的な燃料電池の製造工程については簡単に説明する。   Here, a manufacturing method of the fuel cell according to the present embodiment will be described. The characteristic features of this embodiment will be mainly described, and a general fuel cell manufacturing process will be briefly described.

本実施形態に係る燃料電池の単位セル１のアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６は、例えばカーボンペーパーやカーボンクロス等のカーボン材料からなる板状部材を型で圧縮することにより製造することができる。この型は突起部１７に対応する部分に凹部または穴が形成されており、この型で圧縮された板状部材には突起部１７が形成されてガス拡散層となる。   The anode gas diffusion layer 5 and the cathode gas diffusion layer 6 of the unit cell 1 of the fuel cell according to this embodiment are manufactured by compressing a plate-like member made of a carbon material such as carbon paper or carbon cloth with a mold. Can do. In this mold, a recess or a hole is formed in a portion corresponding to the protrusion 17, and the protrusion 17 is formed on the plate-like member compressed by this mold to become a gas diffusion layer.

そして、電解質膜の両側に電極層を接合し、さらにその両側に突起部１７が形成されたガス拡散層を接合して膜電極複合体１３を製造する。   Then, an electrode layer is bonded to both sides of the electrolyte membrane, and a gas diffusion layer having projections 17 formed on both sides thereof is bonded to manufacture the membrane electrode assembly 13.

それから、この膜電極複合体１３の周辺の例えば電解質膜が露出した部分に耐熱ゴム等からなるシール部材を取り付ける。   Then, a seal member made of heat-resistant rubber or the like is attached to the periphery of the membrane electrode assembly 13, for example, on the exposed portion of the electrolyte membrane.

次に、この膜電極複合体１３の両側にアノードセパレータ８およびカソードセパレータ１０を接合して単位セル１を製造する。   Next, the unit cell 1 is manufactured by joining the anode separator 8 and the cathode separator 10 to both sides of the membrane electrode assembly 13.

最後に、この単位セル１を複数積層した状態で荷重を付与することにより突起部１７およびシール部材１５を押し潰し、膜電極複合体１３および２つのセパレータをしっかりと接触させて本実施形態に係る燃料電池のスタックが完成する。   Finally, by applying a load in a state where a plurality of the unit cells 1 are stacked, the protrusion 17 and the seal member 15 are crushed, and the membrane electrode assembly 13 and the two separators are brought into firm contact with each other according to the present embodiment. The fuel cell stack is complete.

なお上記の製造方法では、板状部材を型で圧縮することにより突起部１７を形成しているが、例えばカーボン材料等からなる板状部材にカーボンペーパーまたはカーボンフェルトからなる突起部を取り付けてガス拡散層を形成するようにしてもよい。   In the manufacturing method described above, the protrusions 17 are formed by compressing the plate-like member with a mold. For example, a protrusion made of carbon paper or carbon felt is attached to a plate-like member made of carbon material or the like to form a gas. A diffusion layer may be formed.

本実施形態では、膜電極複合体１３と共に２つのセパレータ８、１０の隙間に保持されるシール部材１５と、ガス拡散層５、６に設けられ、複数の単位セル１に荷重を付与する際にシール部材１５よりも先にセパレータ８、１０に接触するように単位セル１の積層方向ついての高さが設定された突起部１７とを備えているため、この突起部１７とセパレータ８、１０の接触摩擦によりセパレータ８、１０とガス拡散層５、６の相対位置がずれるのを防止することができる。これにより、単位セル１の積層方向について一方のセパレータのガス流路と他方のセパレータのリブが重なり合ってガス拡散層にかかる面圧が過大になることや、ガス拡散層がガス流路に落ち込んで剪断による損傷などを起こすことを防止することが可能となる。   In this embodiment, when the load is applied to the plurality of unit cells 1 provided on the gas diffusion layers 5 and 6 and the sealing member 15 held in the gap between the two separators 8 and 10 together with the membrane electrode assembly 13. Since the projections 17 having the height in the stacking direction of the unit cells 1 set so as to come into contact with the separators 8 and 10 before the seal member 15 are provided, the projections 17 and the separators 8 and 10 It is possible to prevent the relative positions of the separators 8 and 10 and the gas diffusion layers 5 and 6 from shifting due to contact friction. As a result, the gas flow path of one separator and the rib of the other separator overlap with each other in the stacking direction of the unit cells 1 and the surface pressure applied to the gas diffusion layer becomes excessive, or the gas diffusion layer falls into the gas flow path. It is possible to prevent damage caused by shearing.

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータ８およびカソードセパレータ１０を取り外した状態の分解図である。図３では、カソードセパレータ１０側に膜電極複合体１３が接合された状態を示しており、またシール部材１５を線として示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて実施形態１または図５および図６に示す燃料電池と同様であり、図５および図６に示した燃料電池と同じ構成要素には図５および図６の符号から１００を差し引いた符号を付して説明する。 (Embodiment 2)
FIG. 3 is an exploded view showing a state where the anode separator 8 and the cathode separator 10 are removed from the unit cell 1 of the fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 shows a state in which the membrane electrode assembly 13 is bonded to the cathode separator 10 side, and the seal member 15 is shown as a line. The fuel cell according to this embodiment is the same as the fuel cell shown in Embodiment 1 or FIG. 5 and FIG. 6 except for the following points, and has the same components as those shown in FIG. 5 and FIG. Will be described with reference to the reference numerals in FIG. 5 and FIG.

本実施形態に係る燃料電池は、膜電極複合体１３のアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６にセパレータの短手方向に延びる直線状の形状を有する突起部１７が設けられている。なお突起部１７がカーボンペーパー等で形成されている場合には、図３に示す燃料電池の単位セル１に荷重が付与されたときにガス流路に対応する部分の突起部１７はほぼ完全に押し潰される。しかし仮にガス流路に対応する部分の突起部１７が若干***した場合でも、突起部１７はセパレータの短手方向に延びる直線状の形状を有するため、ガスの配流バラツキは小さく抑えられる。なお、その他の効果および製造方法等については実施形態１に係る燃料電池と同様である。   In the fuel cell according to this embodiment, the anode gas diffusion layer 5 and the cathode gas diffusion layer 6 of the membrane electrode assembly 13 are provided with protrusions 17 having a linear shape extending in the short direction of the separator. When the protrusions 17 are formed of carbon paper or the like, the protrusions 17 corresponding to the gas flow paths are almost completely formed when a load is applied to the unit cell 1 of the fuel cell shown in FIG. It is crushed. However, even if the protruding portion 17 corresponding to the gas flow path is slightly raised, the protruding portion 17 has a linear shape extending in the short direction of the separator, so that the gas distribution variation can be kept small. Other effects, manufacturing methods, and the like are the same as those of the fuel cell according to Embodiment 1.

（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータ８およびカソードセパレータ１０を取り外した状態の分解図である。図４では、カソードセパレータ１０側に膜電極複合体１３が接合された状態を示しており、またシール部材１５を線として示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて実施形態１または図５および図６に示す燃料電池と同様であり、図５および図６に示した燃料電池と同じ構成要素には図５および図６の符号から１００を差し引いた符号を付して説明する。 (Embodiment 3)
FIG. 4 is an exploded view showing a state in which the anode separator 8 and the cathode separator 10 are removed from the unit cell 1 of the fuel cell according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 shows a state in which the membrane electrode assembly 13 is bonded to the cathode separator 10 side, and the seal member 15 is shown as a line. The fuel cell according to this embodiment is the same as the fuel cell shown in Embodiment 1 or FIG. 5 and FIG. 6 except for the following points, and has the same components as those shown in FIG. 5 and FIG. Will be described with reference to the reference numerals in FIG. 5 and FIG.

本実施形態に係る燃料電池は、膜電極複合体１３のアノードガス拡散層５およびカソードガス拡散層６に２つのセパレータの短手方向と０度でない所定の角度θを成す直線状の形状を有する突起部１７が２本設けられている。なお突起部１７は、１本または３本以上設けるようにしてもよい。   In the fuel cell according to this embodiment, the anode gas diffusion layer 5 and the cathode gas diffusion layer 6 of the membrane electrode assembly 13 have a linear shape that forms a predetermined angle θ that is not 0 degrees with the short direction of the two separators. Two protrusions 17 are provided. In addition, you may make it provide the protrusion part 17 1 or 3 or more.

図４に示す燃料電池では２本の突起部１７のそれぞれにおいて、一方の端部が空気導入マニホールド２０に近く、他方の端部が空気排出マニホールド２１の近くになるように形成されており、２本の突起部１７がカソードセパレータ１０のほぼ対角線上に設けられた空気導入マニホールド２０から空気排出マニホールド２１へ向かう方向に傾斜している。なお突起部１７がカーボンペーパー等で形成されている場合には、図３に示す燃料電池の単位セル１に荷重が付与されたときにガス流路に対応する部分の突起部１７はほぼ完全に押し潰されるが、仮にガス流路に対応する部分の突起部１７が若干***した場合でも、突起部１７が空気導入マニホールド２０から空気排出マニホールド２１へ向かう方向に傾斜しているため、ガスの配流バラツキは最小限に抑えられる。なお、その他の効果および製造方法等については実施形態１に係る燃料電池と同様である。   In the fuel cell shown in FIG. 4, each of the two protrusions 17 is formed so that one end is close to the air introduction manifold 20 and the other end is close to the air discharge manifold 21. The protrusions 17 of the book are inclined in a direction from the air introduction manifold 20 provided substantially on the diagonal line of the cathode separator 10 toward the air discharge manifold 21. When the protrusions 17 are formed of carbon paper or the like, the protrusions 17 corresponding to the gas flow paths are almost completely formed when a load is applied to the unit cell 1 of the fuel cell shown in FIG. Even if the protrusion 17 corresponding to the gas flow path is slightly raised, the protrusion 17 is inclined in the direction from the air introduction manifold 20 to the air discharge manifold 21. Variation is minimized. Other effects, manufacturing methods, and the like are the same as those of the fuel cell according to Embodiment 1.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。例えば、突起部１７は任意の形状で任意の個数設けることができる。また、突起部１７をリブ１１、リブ１２に対応する部分のみに設けるようにし、単位セルに荷重が付与された際に突起部１７が確実に押し潰されるようにしてもよい。   Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and improvements that can be made within the scope of the technical idea. For example, any number of protrusions 17 can be provided in any shape. Alternatively, the protrusions 17 may be provided only in the portions corresponding to the ribs 11 and 12 so that the protrusions 17 are reliably crushed when a load is applied to the unit cell.

本発明の実施形態１に係る燃料電池の単位セルの反応部を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the reaction part of the unit cell of the fuel cell which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータおよびカソードセパレータを取り外した状態の分解図である。It is an exploded view of the state which removed the anode separator and the cathode separator from the unit cell 1 of the fuel cell which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態２に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータおよびカソードセパレータを取り外した状態の分解図である。It is an exploded view of the state which removed the anode separator and the cathode separator from the unit cell 1 of the fuel cell which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態３に係る燃料電池の単位セル１からアノードセパレータおよびカソードセパレータを取り外した状態の分解図である。It is an exploded view of the state which removed the anode separator and the cathode separator from the unit cell 1 of the fuel cell which concerns on Embodiment 3 of this invention. 一般的な燃料電池の単位セルの反応部を示す部分縦断面図である。It is a fragmentary longitudinal cross-section which shows the reaction part of the unit cell of a common fuel cell. 図５に示す単位セルからアノードセパレータおよびカソードセパレータを取り外した状態の分解図である。FIG. 6 is an exploded view showing a state where an anode separator and a cathode separator are removed from the unit cell shown in FIG. 5.

符号の説明Explanation of symbols

１，１００ 単位セル
２、１０２ 電解質膜
３、１０３ アノード触媒層
４、１０４ カソード触媒層
５、１０５ アノードガス拡散層
６、１０６ カソードガス拡散層
７、１０７ 水素流路
８、１０８ アノードセパレータ
９，１０９ 空気流路
１０、１１０ カソードセパレータ
１１、１１１ リブ
１２、１１２ リブ
１３、１１３ 膜電極複合体
１５ シール部材
１７ 突起部
２０、１２０ 空気導入マニホールド
２１、１２１ 空気排出マニホールド
２４、１２４ 水素導入マニホールド
２５、１２５ 水素排出マニホールド
２６、１２６ ディフューザー
２７、１２７ ディフューザー
２８、１２８ 冷却水導入マニホールド
２９、１２９ 冷却水排出マニホールド 1,100 Unit cell 2,102 Electrolyte membrane 3,103 Anode catalyst layer 4,104 Cathode catalyst layer 5,105 Anode gas diffusion layer 6,106 Cathode gas diffusion layer 7,107 Hydrogen flow path 8,108 Anode separator 9,109 Air channel 10, 110 Cathode separator 11, 111 Rib 12, 112 Rib 13, 113 Membrane electrode assembly 15 Seal member 17 Protrusion 20, 120 Air introduction manifold 21, 121 Air discharge manifold 24, 124 Hydrogen introduction manifold 25, 125 Hydrogen discharge manifold 26, 126 Diffuser 27, 127 Diffuser 28, 128 Cooling water introduction manifold 29, 129 Cooling water discharge manifold

Claims (11)

電解質膜と、この電解質膜の両側に設けられた２つの電極層と、この電極層の外側に配置された２つのガス拡散層と、を有する膜電極複合体と、この膜電極複合体の両側に接合され、それぞれ燃料ガスおよび酸化剤ガスが流れる複数のガス流路を有する２つのセパレータと、を備えた単位セルを複数積層し、この積層された複数の単位セルに荷重を付与することにより構成された燃料電池において、
前記膜電極複合体と共に前記２つのセパレータの隙間に保持され、前記膜電極複合体および前記複数のガス流路を含む空間とその外部の空間とを仕切るシール部材と、
前記ガス拡散層の前記セパレータに対向する側に設けられ、前記複数の単位セルに荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部と、
を備えたことを特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly having an electrolyte membrane, two electrode layers provided on both sides of the electrolyte membrane, and two gas diffusion layers arranged outside the electrode layer, and both sides of the membrane electrode complex And stacking a plurality of unit cells each having a plurality of gas flow paths through which fuel gas and oxidant gas flow, respectively, and applying a load to the stacked unit cells In the configured fuel cell,
A seal member that is held in the gap between the two separators together with the membrane electrode complex, and partitions the space including the membrane electrode complex and the plurality of gas flow paths from an external space;
Protruding portions that are provided on the side of the gas diffusion layer facing the separator and are crushed with the application of the load before the seal member when a load is applied to the plurality of unit cells;
A fuel cell comprising: 前記複数のガス流路は、前記セパレータの長手方向に前記燃料ガスまたは前記酸化剤ガスを流すように形成され、前記複数のガス流路の間には個々のガス流路を仕切る複数のリブが設けられており、前記突起部は、前記単位セルに荷重を付与する際に少なくとも１つの前記リブと前記単位セルの積層方向について重なり合うことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。   The plurality of gas flow paths are formed so that the fuel gas or the oxidant gas flows in the longitudinal direction of the separator, and a plurality of ribs partitioning the individual gas flow paths are provided between the plurality of gas flow paths. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the protruding portion overlaps in the stacking direction of at least one of the ribs and the unit cell when a load is applied to the unit cell. 前記突起部は、前記単位セルの積層方向から見て前記セパレータの短手方向に延びる直線状の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the protrusion has a linear shape extending in a short direction of the separator as viewed from a stacking direction of the unit cells. 前記突起部は、前記単位セルの積層方向から見て前記セパレータの短手方向と０度でない所定の角度を成す直線状の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the protrusion has a linear shape that forms a predetermined angle that is not 0 degrees with respect to the short direction of the separator when viewed from the stacking direction of the unit cells. 4. . 前記燃料ガスが流れるセパレータは、前記燃料ガスを前記ガス流路に導入するための燃料ガス入口と前記燃料ガスを前記ガス流路から排出するための燃料ガス出口を有し、前記燃料ガスが流れるセパレータに対向する側に設けられた前記突起部は、一方の端部が前記燃料ガス入口に近く、他方の端部が前記燃料ガス出口に近くなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。   The separator through which the fuel gas flows has a fuel gas inlet for introducing the fuel gas into the gas flow path and a fuel gas outlet for discharging the fuel gas from the gas flow path, and the fuel gas flows The protrusion provided on the side facing the separator is formed so that one end is close to the fuel gas inlet and the other end is close to the fuel gas outlet. Item 5. The fuel cell according to Item 4. 前記酸化剤ガスが流れるセパレータは、前記酸化剤ガスを前記ガス流路に導入するための酸化剤ガス入口と前記酸化剤ガスを前記ガス流路から排出するための酸化剤ガス出口を有し、前記酸化剤ガスが流れるセパレータに対向する側に設けられた前記突起部は、一方の端部が前記酸化剤ガス入口に近く、他方の端部が前記酸化剤ガス出口に近くなるように形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の燃料電池。   The separator through which the oxidant gas flows has an oxidant gas inlet for introducing the oxidant gas into the gas flow path and an oxidant gas outlet for discharging the oxidant gas from the gas flow path. The protrusion provided on the side facing the separator through which the oxidant gas flows is formed such that one end is close to the oxidant gas inlet and the other end is close to the oxidant gas outlet. The fuel cell according to claim 4, wherein the fuel cell is provided. 前記突起部は、前記セパレータの短手方向の幅が前記ガス流路の幅よりも大きいドット状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the protrusion is formed in a dot shape in which a width of the separator in a short direction is larger than a width of the gas flow path. 板状部材を型で圧縮することにより前記板状部材に突起部を形成してガス拡散層を製造する工程と、
前記ガス拡散層に、電解質膜、電極層を接合して膜電極複合体を製造する工程と、
前記膜電極複合体にシール部材を取り付ける工程と、
前記膜電極複合体の両側にガス流路を有するセパレータを接合して単位セルを製造する工程と、
前記単位セルを複数積層して荷重を付与することにより、前記突起部および前記シール部材を押し潰す工程と、
を有し、前記突起部は前記複数の単位セルに前記荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部であることを特徴とする燃料電池の製造方法。 Producing a gas diffusion layer by forming protrusions on the plate member by compressing the plate member with a mold;
A step of manufacturing a membrane electrode composite by joining an electrolyte membrane and an electrode layer to the gas diffusion layer;
Attaching a seal member to the membrane electrode assembly;
A step of manufacturing a unit cell by bonding a separator having a gas flow path on both sides of the membrane electrode assembly;
A step of crushing the protrusion and the seal member by laminating a plurality of the unit cells and applying a load;
Have a, the protrusion of the fuel cell, which is a protrusion that is crushed with the application of the load before the said sealing member and said load is applied to the plurality of unit cells Production method. 前記板状部材は、カーボン材料からなることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 8, wherein the plate-like member is made of a carbon material. 板状部材に突起部を接合してガス拡散層を製造する工程と、
前記ガス拡散層に、電解質膜、電極層を接合して膜電極複合体を製造する工程と、
前記膜電極複合体にシール部材を取り付ける工程と、
前記膜電極複合体の両側にガス流路を有するセパレータを接合して単位セルを製造する工程と、
前記単位セルを複数積層して荷重を付与することにより、前記突起部および前記シール部材を押し潰す工程と、
を有し、前記突起部は前記複数の単位セルに前記荷重が付与されると前記シール部材よりも先に前記荷重の付与に伴って押し潰される突起部であることを特徴とする燃料電池の製造方法。 A step of manufacturing the gas diffusion layer by bonding the protrusion to the plate-like member;
A step of manufacturing a membrane electrode composite by joining an electrolyte membrane and an electrode layer to the gas diffusion layer;
Attaching a seal member to the membrane electrode assembly;
A step of manufacturing a unit cell by bonding a separator having a gas flow path on both sides of the membrane electrode assembly;
A step of crushing the protrusion and the seal member by laminating a plurality of the unit cells and applying a load;
Have a, the protrusion of the fuel cell, which is a protrusion that is crushed with the application of the load before the said sealing member and said load is applied to the plurality of unit cells Production method. 前記突起部は、カーボンペーパーまたはカーボンフェルトからなることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池の製造方法。   The method of manufacturing a fuel cell according to claim 10, wherein the protrusion is made of carbon paper or carbon felt.
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