特許 6166240 燃料電池用のセパレーターと燃料電池およびセパレーターの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6166240

(24)【登録日】2017年6月30日

(45)【発行日】2017年7月19日

(54)【発明の名称】燃料電池用のセパレーターと燃料電池およびセパレーターの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/0202 20160101AFI20170710BHJP

   H01M 8/0271 20160101ALI20170710BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20170710BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/02 B

   H01M8/02 S

   H01M8/10

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-230339(P2014-230339)

(22)【出願日】2014年11月13日

(65)【公開番号】特開2016-95961(P2016-95961A)

(43)【公開日】2016年5月26日

【審査請求日】2016年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000219602

【氏名又は名称】住友理工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】雫 文成

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 研二

(72)【発明者】

【氏名】栗原 卓也

(72)【発明者】

【氏名】門野 秀哉

(72)【発明者】

【氏名】板倉 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】青木 公洋

【審査官】 藤原 敬士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２２０６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９０２３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／０２０２

Ｈ０１Ｍ ８／０２７１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

膜電極接合体に対向して配置される燃料電池用のセパレーターであって、
前記膜電極接合体における中央の発電領域と対向するセパレーター中央領域部と、
該セパレーター中央領域部から外縁に延びる外縁部と、
金型を用いて前記外縁部にゴム成形材料から型成形されるゴム製のゴム成形体と、
該ゴム成形体を前記外縁部に接着するために前記外縁部に形成される接着剤層とを備え、
該接着剤層は、前記外縁部において前記ゴム成形体が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って形成され、
前記ゴム成形体よりも前記セパレーター中央領域部の側の前記外縁部に、前記金型を用いて前記ゴム成形材料から型成形されるゴム製の中央領域部側ゴム成形体を備え、
該中央領域部側ゴム成形体は、
前記ゴム成形体の型成形時に前記金型と前記接着剤層との間から漏れ出る前記ゴム成形材料により、前記外縁部の表面からの前記ゴム成形体の高さより低い高さで型成形されて、前記接着剤層により前記外縁部に接着され、
前記漏れ出た前記ゴム成形材料から形成されるバリにより、前記接着剤層の表面で前記ゴム成形体と繋がっている、
燃料電池用のセパレーター。

【請求項2】

燃料電池であって、
発電単位となる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備え、
前記燃料電池セルは、電解質膜の両膜面に触媒電極層を接合した膜電極接合体に請求項１に記載の燃料電池用のセパレーターを対向して備える、
燃料電池。

【請求項3】

膜電極接合体に対向して配置される燃料電池用のセパレーターの製造方法であって、
前記膜電極接合体における中央の発電領域と対向する前記セパレーターのセパレーター中央領域部から外縁に延びる外縁部に、熱硬化型の接着剤を塗布して接着剤層を形成する工程と、
ゴム製のゴム成形体を型成形するためのキャビティーを有する金型に、前記接着剤層が形成済みのセパレーターをセットする工程と、
前記キャビティーにゴム成形材料を注入して、前記ゴム成形体を型成形する工程と、
前記接着剤層における前記接着剤の熱硬化による接着機能発揮と前記注入済みのゴム成形材料の硬化とを図る工程とを備え、
前記接着剤層を形成する工程では、
前記外縁部において前記ゴム成形体が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って前記接着剤を塗布し、
前記ゴム成形体よりも前記セパレーター中央領域部の側の前記外縁部に、前記金型を用いて前記ゴム成形材料から中央領域部側ゴム成形体を型成形し、
該中央領域部側ゴム成形体を、
前記ゴム成形体の型成形時に前記金型と前記接着剤層との間から漏れ出る前記ゴム成形材料により、前記外縁部の表面からの前記ゴム成形体の高さより低い高さで型成形し、前記接着剤層により前記外縁部に接着し、
前記漏れ出た前記ゴム成形材料から形成されるバリにより、前記接着剤層の表面で前記ゴム成形体に接続する、
セパレーターの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料電池用のセパレーターと燃料電池およびセパレーターの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

燃料電池は、発電単位となる燃料電池セルを複数積層したスタック構造とされ、各燃料電池セルは、セパレーターを備え、このセパレーターにて他のセルと区画されている。セパレーターは、燃料電池セルへの燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却水の給排に関与し、ガス・冷却水のシールのためのガスケットがセパレーターに設けられている。ガスケットは、ゴム状弾性材料の金型成形により形成される。金型成形では、成形用ゴム材料が往々にしてガスケット賦形用のキャビティーから漏れ出てバリが形成されるので、バリに対する何らかの対処が必要となる。こうしたバリ対処の一手法として、成形用ゴム材料の合流部において金型にエアーベント部を設け、このエアーベント部に余剰の成形用ゴム材料を積極的に行き渡らせて、エアーベント部にバリを集約し、このバリを裁断・除去する手法が提案されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１４６９８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記した手法では、エアーベント部以外においてバリの形成を抑制できるものの、エアーベント部のバリの裁断の際に、ガスケットに損傷を与えることが危惧される。よって、位置精度の高いバリ裁断機構が必要となったり、慎重なバリ裁断作業が不可欠となり、煩雑であった。こうしたことから、ガスケット等のゴム状弾性材料の型成形品における簡便なバリ対処が要請されるに到った。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。

【0006】

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池用のセパレーターが提供される。この燃料電池用のセパレーターは、膜電極接合体に対向して配置される燃料電池用のセパレーターであって、前記膜電極接合体における中央の発電領域と対向するセパレーター中央領域部と、該セパレーター中央領域部から外縁に延びる外縁部と、金型を用いて前記外縁部にゴム成形材料から型成形されるゴム製のゴム成形体と、該ゴム成形体を前記外縁部に接着するために前記外縁部に形成される接着剤層とを備える。そして、該接着剤層は、前記外縁部において前記ゴム成形体が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って形成される。

【0007】

上記形態の燃料電池用のセパレーターは、膜電極接合体の発電領域と対向するセパレーター中央領域部から外縁に延びる外縁部に、接着剤層とゴム成形体とを形成するに当たり、ゴム成形体に先立って接着剤層を形成し、この接着剤層によりゴム成形体を接着する。ゴム成形体は金型を用いてゴム成形材料から型成形されるので、その型成形の際に、金型と接着剤層との間からゴム成形材料が漏れ出て、漏れ出たゴム成形材料からバリがゴム成形体に繋がって薄膜状に形成され得る。バリは、薄膜状であるので、ゴム成形体がもたらす機能、例えば外縁部におけるシール性や流体の整流作用に影響を及ぼさないものの、ゴム成形体から離脱すると、ゴム成形体がもたらす機能に悪影響を及ぼしかねない。ところが、上記形態の燃料電池用のセパレーターは、外縁部においてゴム成形体が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って接着剤層を形成しているので、ゴム成形体に繋がって形成された薄膜状のバリについても、接着剤層で外縁部に接着する。よって、上記形態の燃料電池用のセパレーターによれば、ゴム成形体からのバリの離脱や剥離を起こさないので、バリの裁断が無用となって、バリ裁断に伴うゴム成形体の損傷を回避できる他、バリ対処も簡便となる。

【0008】

（２）上記形態の燃料電池用のセパレーターにおいて、前記ゴム成形体よりも前記セパレーター中央領域部の側の前記外縁部に、前記金型を用いて前記ゴム成形材料から型成形されるゴム製の中央領域部側ゴム成形体を備え、該中央領域部側ゴム成形体は、前記ゴム成形体の型成形時に前記金型と前記接着剤層との間から漏れ出る前記ゴム成形材料により、前記外縁部の表面からの前記ゴム成形体の高さより低い高さで型成形されて、前記接着剤層により前記外縁部に接着され、前記漏れ出た前記ゴム成形材料から形成されるバリにより、前記接着剤層の表面で前記ゴム成形体と繋がっているようにしてもよい。こうすれば、次の利点がある。この形態の燃料電池用のセパレーターは、中央領域部側ゴム成形体を備えるとはいえ、ゴム成形体よりもセパレーター中央領域部の側に離した上で、外縁部の表面からの中央領域部側ゴム成形体の高さをゴム成形体より低くしている。よって、ゴム成形体がもたらすシール性や流体の整流作用といった機能に、大きな影響を及ぼさないようにできる。また、中央領域部側ゴム成形体は、ゴム成形体の型成形時に金型と接着剤層との間から漏れ出るゴム成形材料が金型に溜まって形成されたものとなる。よって、漏れ出たゴム成形材料は、中央領域部側ゴム成形体の形成箇所よりもセパレーター中央領域部の側に行きがたくなるので、中央領域部側ゴム成形体の形成箇所よりもセパレーター中央領域部の側においてバリの発生を抑制でき、セパレーター中央領域部と対向する膜電極接合体の発電領域がバリにより狭くなるような事態を回避できる。このことは、膜電極接合体の発電領域の確保、延いては、燃料電池の発電能力維持に寄与する。この他、中央領域部側ゴム成形体とゴム成形体とを繋ぐバリについても、これを接着剤層により外縁部に接着するので、バリの離脱や剥離を起こさない。

【0009】

（３）本発明の他の形態によれば、セパレーターの製造方法が提供される。このセパレーターの製造方法は、膜電極接合体に対向して配置される燃料電池用のセパレーターの製造方法であって、前記膜電極接合体における中央の発電領域と対向する前記セパレーターのセパレーター中央領域部から外縁に延びる外縁部に、熱硬化型の接着剤を塗布して接着剤層を形成する工程と、ゴム製のゴム成形体を型成形するためのキャビティーを有する金型に、前記接着剤層が形成済みのセパレーターをセットする工程と、前記キャビティーにゴム成形材料を注入して、前記ゴム成形体を型成形する工程と、前記接着剤層における前記接着剤の熱硬化による接着機能発揮と前記注入済みのゴム成形材料の硬化とを図る工程とを備える。そして、前記接着剤層を形成する工程では、前記外縁部において前記ゴム成形体が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って前記接着剤を塗布する。この形態のセパレーターの製造方法では、ゴム成形体に損傷の無いセパレーターを容易に製造できる。

【0010】

（４）本発明の他の形態によれば、燃料電池が提供される。この燃料電池は、発電単位となる燃料電池セルを複数積層したセルスタックを備え、前記燃料電池セルは、電解質膜の両膜面に触媒電極層を接合した膜電極接合体に上記形態の燃料電池用のセパレーターを対向して備える。この形態の燃料電池では、ゴム成形体に損傷の無いセパレーターを有するので、燃料電池としての耐久性の向上や電池寿命の長寿命化を可能とする。また、上記形態の燃料電池によれば、既存の燃料電池においてセパレーターを置き換えればよいので、その製造コストの低減が可能である。

【0011】

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用のセパレーターの製造方法や燃料電池の製造方法、或いは燃料電池用のセパレーターの型成形金型としての形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態としてのセル１１０を示す平面図である。

【図2】図１における２−２線に沿って第１のセパレーター２０を破断して示す説明図である。

【図3】図１における３−３線に沿って第１のセパレーター２０を破断して示す説明図である。

【図4】第１のセパレーター２０の製造手順を示すフローチャートである。

【図5】接着剤層４３４の形成領域を示す説明図である。

【図6】図２に示すガスケットＳＬ１やセンター側ゴム成形体４３２に対応した金型セットの様子を示す説明図である。

【図7】図３に示すリブ４３０やセンター側ゴム成形体４３２に対応した金型セットの様子を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の実施形態としてのセル１１０を示す平面図、図２は図１における２−２線に沿って第１のセパレーター２０を破断して示す説明図、図３は図１における３−３線に沿って第１のセパレーター２０を破断して示す説明図である。燃料電池は、複数のセル１１０を図１に示されたＺ方向に積層したスタック構造を備える。図１に表れているのは、第１のセパレーター２０であり、セル１１０は、この第１のセパレーター２０に、紙面奥側に向けて膜電極接合体と第２のセパレーターとを積層して構成される。膜電極接合体は、電解質膜の両膜面に触媒電極層を接合して構成され、その中央を発電領域とする。

【0014】

セル１１０は、冷却水マニホールド４１１〜４１６と、燃料ガスマニホールド５１１，５１２と、空気マニホールド６１１〜６２２とを備える。冷却水マニホールド４１１〜４１３、燃料ガスマニホールド５１１、及び空気マニホールド６１１〜６１６は供給用である。冷却水マニホールド４１４〜４１６、燃料ガスマニホールド５１２、及び空気マニホールド６１７〜６２２は、排出用である。

【0015】

図１に示されるように、第１のセパレーター２０は、膜電極接合体の中央の発電領域と対向するセパレーター中央領域部２０Ｃと、このセパレーター中央領域部２０Ｃから外縁に延びる外縁部２０Ｇとを備え、セパレーター中央領域部２０Ｃに冷却水流路４２０を有する。外縁部２０Ｇに形成された冷却水マニホールド４１１〜４１３は、冷却水を導き入れて冷却水流路４２０に冷却水を流し込む。こうして供給された冷却水は、リブ４３０によって整流され、冷却水流路４２０を流れて、冷却水マニホールド４１４〜４１６から排出される。

【0016】

図１に示すように、第１のセパレーター２０は、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５を備える。ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５のそれぞれは、冷却水と燃料ガスと空気とが混合しないように、互いの流路をシールする。ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５と既述したリブ４３０は、金型を用いてゴム成形材料から型成形されるゴム製の型成形品である。

【0017】

第１のセパレーター２０は、図２および図３に示すように、外縁部２０Ｇのほぼ全領域に接着剤層４３４を備え、この接着剤層４３４にて、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５とリブ４３０およびセンター側ゴム成形体４３２を外縁部２０Ｇに接着する。このセンター側ゴム成形体４３２にあっても、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５やリブ４３０と同様に、金型を用いてゴム成形材料から型成形される。センター側ゴム成形体４３２は、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５やリブ４３０よりもセパレーター中央領域部２０Ｃの側に位置して外縁部２０Ｇに形成される。ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５とリブ４３０およびセンター側ゴム成形体４３２は、ガス不透性と弾力性と耐熱性とを有する材料よって形成される。具体的にはゴムやエラストマなど、更に具体的はシリコン系ゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、フッ素系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、スチレン系エラストマ、フッ素系エラストマなどの何れかを用いる。もちろん、他の材料を採用してもよい。

【0018】

セパレーター中央領域部２０Ｃの側に位置するセンター側ゴム成形体４３２は、リブ４３０やガスケットＳＬ１から離れているものの、後述の型成形時に金型と接着剤層４３４との間から漏れ出るゴム成形材料の到達範囲内に位置する。そして、このセンター側ゴム成形体４３２は、外縁部２０Ｇの表面からのガスケットＳＬ１やリブ４３０の高さより低い高さで型成形されて、接着剤層４３４により外縁部２０Ｇに接着されている。本実施形態では、センター側ゴム成形体４３２は、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の１０〜２０％程度の高さとされ、リブ４３０に対しても３０〜４０％程度の高さとされている。また、接着剤層４３４は、センター側ゴム成形体４３２とガスケットＳＬ１との間に延びるバリ４３６や、ガスケットＳＬ１とガスケットＳＬ４との間のバリ４３６、およびリブ４３０から冷却水マニホールド４１２に掛けて延びるバリ４３６についても、外縁部２０Ｇに接着する。また、接着剤層４３４は、ガスケットＳＬ２やガスケットＳＬ３の周囲に延びるバリ４３６や、ガスケットＳＬ４〜ＳＬ５のセパレーター端部（図１における上端・下端）の側で延びるバリ４３６についても、外縁部２０Ｇに接着する。センター側ゴム成形体４３２をも接着する接着剤層４３４は、外縁部２０Ｇのほぼ全領域に形成されていることから、外縁部２０ＧにおいてガスケットＳＬ１〜ＳＬ５とリブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２が型成形される領域を含み該領域より広い領域に亘って形成される。なお、接着剤層４３４は、膜電極接合体の発電領域と対向するセパレーター中央領域部２０Ｃには形成されない。

【0019】

次に、第１のセパレーター２０の製造手順について説明する。図４は第１のセパレーター２０の製造手順を示すフローチャート、図５は接着剤層４３４の形成領域を示す説明図、図６は図２に示すガスケットＳＬ１やセンター側ゴム成形体４３２に対応した金型セットの様子を示す説明図、図７は図３に示すリブ４３０やセンター側ゴム成形体４３２に対応した金型セットの様子を示す説明図である。

【0020】

図４に示すように、まず、第１のセパレーター２０を準備する（ステップＳ１００）。準備する第１のセパレーター２０は、冷却水マニホールド４１１等のガス・冷却水の給排マニホールドが形成済みであると共に、冷却水流路４２０についても既に形成済みである。或いは、ステップＳ１００の準備工程において、これら給排マニホールドと冷却水流路４２０を形成する。

【0021】

次に、準備した第１のセパレーター２０に未硬化の接着剤を塗布して接着剤層４３４を形成する。接着剤塗布には、スプレーやブラシが用いられ、図５に示すように、セパレーター中央領域部２０Ｃから外縁に延びた外縁部２０Ｇの領域に亘って接着剤が塗布され、接着剤層４３４が形成される。用いる接着剤は、エポキシ樹脂等の熱硬化性の接着剤であり、後述のゴム成形材料の注入後の硬化処理（ステップＳ１３０）において硬化して接着機能を発現する。

【0022】

次に、接着剤層４３４を形成する接着剤が未硬化の状態において、第１のセパレーター２０を金型ｋ０にセットする（ステップＳ１２０）。図６と図７に示すように、金型ｋ０は、ガスケットＳＬ１、ＳＬ４を型成形するためのガスケットキャビティーｋ２〜ｋ３等を備えるほか、センター側ゴム成形体４３２を型成形するためのキャビティーｋ１やリブ４３０を型成形するためのキャビティーｋ５を備える。そして、第１のセパレーター２０は、この金型ｋ０の金型端面が第１のセパレーター２０に形成済みの接着剤層４３４に押し当てられるようにして、セットされる。なお、図６と図７には図示されていないが、金型ｋ０は、図１のガスケットＳＬ２、ＳＬ３およびガスケットＳＬ５を形成ためのキャビティーも備える。

【0023】

金型へのセットに続き、図６や図７のキャビティーｋ１等に、既述したシリコン系ゴム等のゴム成形材料を注入する（ステップＳ１３０）。このゴム注入により、第１のセパレーター２０には、詳しくは外縁部２０Ｇには、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５のガスケットの他、リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２も、未硬化の接着剤層４３４に重ねて形成される。その後、注入済みのゴム成形材料と未硬化の接着剤のそれぞれが硬化する温度まで金型ｋ０を介して所定の温度を所定の時間保つ硬化処理を施す（ステップＳ１４０）。次いで、ゴム成形材料および接着剤の冷却がなされるまで養生して、離型することで（ステップＳ１５０）、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５のガスケットとリブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２とを備える図１に示す第１のセパレーター２０が得られる。そして、得られた第１のセパレーター２０では、ステップＳ１４０の硬化処理およびその後の冷却・養生の間において、接着剤層４３４の接着剤が硬化し、接着剤層４３４は、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５のガスケットとリブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２とを外縁部２０Ｇに接着する。

【0024】

本実施形態では、ゴム注入に際して、センター側ゴム成形体４３２を型成形するためのキャビティーｋ１については、キャビティー全域にゴム成形材料が行き渡らないようにした。つまり、図６や図７に示すセンター側ゴム成形体４３２の形成用のキャビティーｋ１のキャビティー容積、ガスケットＳＬ１、ＳＬ４形成用のガスケットキャビティーｋ２〜ｋ３のキャビティー容積、金型端面からの溶融ゴム材料の漏出量、ガスケットＳＬ２、ＳＬ３およびガスケットＳＬ５を形成ためのガスケットキャビティーのキャビティー容積、金型内の注入経路容積等を考慮して、キャビティーｋ１が満充填されないように溶融ゴム材料を注入した。金型端面からの溶融ゴム材料の漏出は、金型ｋ０への第１のセパレーター２０の押圧圧力を調整することで起きるので、予め押圧圧力と溶融ゴム材料の漏出量と注入圧との関係を把握しておけば良い。そして、金型端面から漏出した溶融ゴム材料は、ステップＳ１４０での硬化処理とその後の冷却・養生を経ることで硬化し、バリ４３６を形成する。本実施形態では、このバリ４３６についても、接着剤層４３４にて第１のセパレーター２０の外縁部２０Ｇに接着する。

【0025】

以上説明したように、本実施形態のセル１１０が有する第１のセパレーター２０は、膜電極接合体の発電領域と対向するセパレーター中央領域部２０Ｃから外縁に延びる外縁部２０Ｇに、接着剤層４３４とリブ４３０、センター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５を備える。そして、接着剤層４３４とリブ４３０等のゴム成形体とを形成するに当たり、リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５に先立って接着剤層４３４を外縁部２０Ｇに形成し、この接着剤層４３４により、リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５を外縁部２０Ｇに接着する。リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５は金型ｋ０を用いてゴム成形材料から型成形されるので、その型成形の際に、金型ｋ０と接着剤層４３４との間からゴム成形材料が漏れ出て、漏れ出たゴム成形材料からバリ４３６がリブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５に繋がって薄膜状に形成され得る。

【0026】

こうして形成されたバリ４３６は、薄膜状であるので、リブ４３０がもたらす冷却水の整流作用やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５がもたらすシール性に影響を及ぼさないものの、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５から離脱すると、上記の整流作用やシール性に悪影響を及ぼしかねない。ところが、本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０は、外縁部２０Ｇにおいてリブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５が型成形される領域を含み該領域より広い接着剤層領域に亘って接着剤層４３４（図１、図５参照）を形成しているので、リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５に繋がって形成された薄膜状のバリ４３６についても、接着剤層４３４で外縁部２０Ｇに接着する。よって、本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０によれば、リブ４３０とセンター側ゴム成形体４３２およびガスケットＳＬ１〜ＳＬ５からのバリ４３６の離脱や剥離を起こさないので、バリ４３６の裁断が無用となって、バリ裁断に伴うリブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の損傷を回避できる他、バリ対処も簡便となる。

【0027】

本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０は、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５よりもセパレーター中央領域部２０Ｃの側の外縁部２０Ｇに、金型ｋ０を用いてセンター側ゴム成形体４３２を形成する。その上で、本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０は、センター側ゴム成形体４３２を、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の型成形時に金型ｋ０と接着剤層４３４との間から漏れ出るゴム成形材料の到達範囲内に、外縁部２０Ｇの表面からのガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の高さより低い高さで型成形する。そして、本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０は、接着剤層４３４によりセンター側ゴム成形体４３２を、ガスケットＳＬ１との間のバリ４３６やリブ４３０との間のバリ４３６と共に外縁部２０Ｇに接着し、これらバリ４３６により、センター側ゴム成形体４３２を接着剤層４３４の表面でリブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５と繋げている。よって、次の利点がある。

【0028】

本実施形態のセル１１０の第１のセパレーター２０は、センター側ゴム成形体４３２を備えるとはいえ、このセンター側ゴム成形体４３２を、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５よりもセパレーター中央領域部２０Ｃの側に離した上で、外縁部２０Ｇの表面からのセンター側ゴム成形体４３２の高さをリブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５より低くしている。よって、センター側ゴム成形体４３２を備えても、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５がもたらすシール性や流体の整流作用といった機能に、大きな影響を及ぼさないようにできる。また、センター側ゴム成形体４３２は、リブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の型成形時に金型ｋ０と接着剤層４３４との間から漏れ出るゴム成形材料の到達範囲内に形成されていることから、漏れ出たゴム成形材料が金型ｋ０のキャビティーｋ１（図６、図７参照）に溜まって形成されたものとなる。よって、漏れ出たゴム成形材料は、センター側ゴム成形体４３２の形成箇所よりもセパレーター中央領域部２０Ｃの側に行きがたくなるので、センター側ゴム成形体４３２の形成箇所よりもセパレーター中央領域部２０Ｃの側においてバリ４３６の発生を抑制でき、セパレーター中央領域部２０Ｃと対向する膜電極接合体の発電領域がバリにより狭くなるような事態を回避できる。こうしたことから、膜電極接合体の発電領域を確保して、燃料電池の発電能力を維持できる。この他、センター側ゴム成形体４３２とリブ４３０やガスケットＳＬ１〜ＳＬ５とを繋ぐバリ４３６についても、これを接着剤層４３４により外縁部２０Ｇに接着するので、バリ４３６の離脱や剥離を起こさない。

【0029】

本実施形態の第１のセパレーター２０では、センター側ゴム成形体４３２をガスケットＳＬ１〜ＳＬ５の１０〜２０％程度の高さとし、リブ４３０に対しても３０〜４０％程度の高さとした。よって、第１のセパレーター２０を有するセル１１０を積層した際に、この第１のセパレーター２０のセンター側ゴム成形体４３２が、隣り合うセル１１０における他のセパレーター（第２のセパレーター）に接触してしまうことを、確実に回避できる。

【0030】

本実施形態では、発電単位となる燃料電池セルたるセル１１０を複数積層した上で、それぞれのセル１１０において、第１のセパレーター２０を備える。よって、本実施形態によれば、第１のセパレーター２０を組み込むことで、ガスケットＳＬ１〜ＳＬ５やリブ４３０に損傷が無いようにできるので、燃料電池としての耐久性の向上や電池寿命の長寿命化を可能とする。また、本実施形態によれば、既存の燃料電池におけるセパレーターを第１のセパレーター２０に置き換えればよいので、その製造コストを低減できる。

【0031】

本実施形態では、第１のセパレーター２０の外縁部２０Ｇにおいて、ガスケットＳＬ１等の型成形に先立って接着剤層４３４を形成し、この接着剤層４３４の接着剤が未硬化の内に、ガスケットＳＬ１等を金型ｋ０にて型成形する。その上で、接着剤層４３４の接着剤塗布領域を、ガスケットＳＬ１等が型成形される領域を含み該領域より広い領域とする。よって、本実施形態のセパレーター製造方法によれば、ガスケットＳＬ１等に損傷の無い第１のセパレーター２０を容易に製造できる。

【0032】

本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0033】

２０…第１のセパレーター
２０Ｃ…セパレーター中央領域部
２０Ｇ…外縁部
１１０…セル
４１１〜４１６…冷却水マニホールド
４２０…冷却水流路
４３０…リブ
４３２…センター側ゴム成形体
４３４…接着剤層
４３６…バリ
５１１〜５１２…燃料ガスマニホールド
６１１〜６２２…空気マニホールド
ｋ０…金型
ｋ１〜ｋ５…キャビティー
ＳＬ１〜ＳＬ５…ガスケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】