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(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】
(24)【登録日】2023-05-01
(45)【発行日】2023-05-12
(54)【発明の名称】セパレータ
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0286 20160101AFI20230502BHJP
H01M 8/0276 20160101ALI20230502BHJP
H01M 8/0297 20160101ALI20230502BHJP
H01M 8/2483 20160101ALI20230502BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20230502BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0286
H01M8/0276
H01M8/0297
H01M8/2483
H01M8/10 101
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021086054
(22)【出願日】2021-05-21
(65)【公開番号】P2022178919
(43)【公開日】2022-12-02
【審査請求日】2022-09-22
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000207791
【氏名又は名称】大豊工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000228383
【氏名又は名称】日本ガスケット株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100162031
【弁理士】
【氏名又は名称】長田 豊彦
(74)【代理人】
【識別番号】100175721
【弁理士】
【氏名又は名称】高木 秀文
(72)【発明者】
【氏名】徳増 辰弥
(72)【発明者】
【氏名】川原 賢大
(72)【発明者】
【氏名】村居 奈生弥
(72)【発明者】
【氏名】内田 健二
(72)【発明者】
【氏名】新井 博之
【審査官】山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０７３４２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２１２６１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１９６１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１１０７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ ８／００－ ８／０２９７
Ｈ０１Ｍ ８／０８－ ８／２４９５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、
前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、
前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、
前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、
を具備し、
前記シール部の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して内側にオフセットした位置に形成される、
セパレータ。
【請求項2】
燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、
前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、
前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、
前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、
を具備し、
前記シール部の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して外側にオフセットした位置に形成される、
セパレータ。
【請求項3】
燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、
前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、
前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、
前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、
を具備し、
前記シール部は、
第一部分が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して内側にオフセットした位置に形成され、
前記第一部分とは異なる第二部分が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して外側にオフセットした位置に形成される、
セパレータ。
【請求項4】
燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、
前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、
前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、
前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、
を具備し、
前記シール部は、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の両方に設けられ、
前記燃料ガス流路面に形成された前記シール部と、前記酸化ガス流路面に形成された前記シール部と、が互いにオフセットした位置に形成される、
セパレータ。
【請求項5】
前記シール部は、
前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の両方に設けられ、
前記燃料ガス流路面に形成された前記シール部と、前記酸化ガス流路面に形成された前記シール部と、が互いにオフセットした位置に形成される、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のセパレータ。
【請求項6】
前記シール部は、
前記接合部の全周に亘って形成される、
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池を構成するセパレータの技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、燃料電池を構成するセパレータの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【0003】
特許文献１に記載のセパレータは、第１セパレータ及び第２セパレータを対向させた状態で、第１セパレータ及び第２セパレータの外周部に溶接等を施すことで一体的に接合して形成される。上記セパレータとＭＥＡ（電解質膜・電極構造体）とが互いに隣接するように交互に積層されることで、燃料電池が形成される。
【0004】
上記第１セパレータ及び第２セパレータは、各対向面に、上記溶接により形成された接合部に囲まれた領域が形成される。上記接合部に囲まれた領域には、セパレータを冷却するための冷却媒体が供給される。
【0005】
また、上記第１セパレータ及び第２セパレータは、隣接するＭＥＡ側を向く面の外周部に、発電のためにＭＥＡに供給される燃料ガスや酸化ガスの漏れを防止するシール部が形成される。セパレータでは、シール部に囲まれた領域においてＭＥＡを用いた発電が行われる。
【0006】
このようなセパレータにおいては、上記接合部やシール部に囲まれた領域の面積を比較的大きくすることで、セパレータの発電効率や冷却効率を向上させることができる。ただし、セパレータ自体の外形を大きくすることは、セパレータの製造コストや燃料電池の設置スペース等の観点から望ましくない。そこで、セパレータ自体の外形を大きくすることなくシール部に囲まれた領域の面積を比較的大きくすることで、面積を有効に利用することができるセパレータが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１９－１８６１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、面積を有効に利用することができるセパレータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0011】
即ち、請求項１においては、燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、を具備し、前記シール部の少なくとも一部は、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して内側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0012】
請求項２においては、燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、を具備し、前記シール部の少なくとも一部は、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0013】
請求項３においては、燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、を具備し、前記シール部は、第一部分が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して内側にオフセットした位置に形成され、前記第一部分とは異なる第二部分が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0014】
請求項４においては、燃料電池を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜と隣接するように配置される板形状のセパレータであって、前記燃料ガスの流路が形成された燃料ガス流路面を有するアノードセパレータと、前記酸化ガスの流路が形成された酸化ガス流路面を有するカソードセパレータと、前記燃料ガスの流路及び前記酸化ガスの流路を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ及び前記カソードセパレータを互いに接合する接合部と、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の少なくとも一方に設けられ、前記接合部に沿って延びると共に、前記セパレータの厚さ方向に見て前記接合部と重複するように形成されるシール部と、を具備し、前記シール部は、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の両方に設けられ、前記燃料ガス流路面に形成された前記シール部と、前記酸化ガス流路面に形成された前記シール部と、が互いにオフセットした位置に形成されるものである。
【0015】
請求項５においては、前記シール部は、前記燃料ガス流路面及び前記酸化ガス流路面の両方に設けられ、前記燃料ガス流路面に形成された前記シール部と、前記酸化ガス流路面に形成された前記シール部と、が互いにオフセットした位置に形成されるものである。
請求項６においては、前記シール部は、前記接合部の全周に亘って形成されるものである。
請求項６においては、前記シール部は、前記接合部の全周に亘って形成されるものである。
【発明の効果】
【0016】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0018】
請求項１においては、セパレータの面積を有効に利用することができる。また、接合部に囲われる部分の面積を比較的大きくすることができる。
【0019】
請求項２においては、セパレータの面積を有効に利用することができる。また、シール部に囲われる部分の面積を比較的大きくすることができる。
【0020】
請求項３においては、セパレータの面積を有効に利用することができる。また、第一部分と重複する接合部に囲われる部分の面積を比較的大きくすることができる。
【0021】
請求項４においては、セパレータの面積を有効に利用することができる。また、アノードセパレータに形成されたシール部と、カソードセパレータに形成されたシール部と、のうちの一方により囲われた部分の面積を比較的大きくすることができる。
【0022】
請求項５においては、アノードセパレータに形成されたシール部と、カソードセパレータに形成されたシール部と、のうちの一方により囲われた部分の面積を比較的大きくすることができる。
請求項６においては、セパレータの面積をより有効に利用することができる。
請求項６においては、セパレータの面積をより有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の第一実施形態に係るセパレータを備える燃料電池を示した斜視図。
【図2】セパレータ及び膜電極接合体を示した分解斜視図。
【図3】セパレータを示した分解斜視図。
【図4】セパレータを示した背面図。
【図5】セパレータを示した正面図。
【図6】（ａ）第一実施形態に係るセパレータを示した側面断面図。（ｂ）比較対象のセパレータを示した側面断面図。
【図7】セパレータ及び膜電極接合体を示した側面断面図。
【図8】燃料電池を用いた発電の様子を示した模式図。
【図9】（ａ）第一実施形態に係るセパレータを模式的に示した正面図。（ｂ）（ａ）におけるＢ１－Ｂ１断面図。
【図10】（ａ）本発明の第二実施形態に係るセパレータの一例を模式的に示した正面図。（ｂ）第二実施形態に係るセパレータの他の一例を模式的に示した正面図。（ｃ）第二実施形態に係るセパレータの更に他の一例を模式的に示した正面図。（ｄ）（ｃ）におけるＢ２－Ｂ２断面図。
【図11】（ａ）本発明の第三実施形態に係るセパレータの一例を模式的に示した正面図。（ｂ）第三実施形態に係るセパレータの他の一例を模式的に示した正面図。（ｃ）第三実施形態に係るセパレータの更に他の一例を模式的に示した正面図。（ｄ）（ｃ）におけるＢ３－Ｂ３断面図。
【図12】（ａ）本発明の第四実施形態に係るセパレータの一例を模式的に示した正面図。（ｂ）第四実施形態に係るセパレータの他の一例を模式的に示した正面図。（ｃ）本発明の第五実施形態に係るセパレータを模式的に示した正面図。（ｄ）（ｃ）におけるＢ４－Ｂ４断面図。
【図13】本発明の第六実施形態に係るセパレータ及び膜電極接合体を模式的に示した側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下では、図中の矢印Ｕ、矢印Ｄ、矢印Ｆ、矢印Ｂ、矢印Ｌ及び矢印Ｒで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。
【0025】
【0026】
燃料電池１は、電気化学反応により発電を行うものである。燃料電池１は、例えば車両に搭載されたモータ等を駆動させる電源として用いられる。燃料電池１は、水素を含む気体である燃料ガスと、酸素を含む気体である酸化ガスと、を用いた電気化学反応により発電を行う（図８を参照）。燃料電池１としては、例えば高分子電解質型燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）等の燃料電池を採用可能である。
【0027】
燃料電池１は、電気化学反応による発電の基本単位となる単セル（単位セル）Ａ（図８を参照）を積層することで形成される。燃料電池１は、図１に示すように、上記単セルＡを複数個積層すると共に、積層された単セルＡの積層方向の両端部をエンドフランジ２で挟み、締結ボルト３により締結することで一体化した構造体（燃料電池スタック）として形成される。
【0028】
単セルＡは、図８に示すように、電解質膜部２１０をアノード２２０及びカソード２３０で挟んだ膜電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２００を、更にアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０で挟んで形成される（図７も参照）。発電に用いられる燃料ガスは、アノードセパレータ１１０を介して膜電極接合体２００に供給され、酸化ガスは、カソードセパレータ１２０を介して膜電極接合体２００に供給される。なお、アノードセパレータ１１０、カソードセパレータ１２０及び膜電極接合体２００の詳細な説明は後述する。
【0029】
本実施形態では、燃料電池１を、単セルＡの積層方向を水平方向（前後方向）に向けた略直方体形状に形成している。燃料電池１には、燃料ガスと、酸化ガスと、セパレータ１００を冷却するための冷却媒体（例えば水等）と、が適宜の供給ライン（不図示）を介して供給される。また、燃料電池１内に供給され、発電や冷却に使用された燃料ガス、酸化ガス及び冷却媒体は、適宜の排出ライン（不図示）を介して排出される。
【0030】
本実施形態においては、前記積層方向に互いに隣接する単セルＡのうち、互いに向き合う一方の単セルＡのアノードセパレータ１１０と、他方の単セルＡのカソードセパレータ１２０とが接合され、一体化したひとつの部材としてセパレータ１００（バイポーラプレートと呼ぶ事もある）が形成される（図７を参照）。以下では、図２から図９までを用いてセパレータ１００の構成について詳細に説明する。
【0031】
セパレータ１００は、燃料電池１に供給された燃料ガス及び酸化ガスを膜電極接合体２００へ導くものである。セパレータ１００には、冷却媒体が供給される。図２から図４までに示すように、セパレータ１００は、正面視で左右方向に長尺な略矩形状の板形状に形成される。図２に示すように、セパレータ１００は、膜電極接合体２００と隣接するように配置される。セパレータ１００は、酸性雰囲気下での耐食性及び電気伝導性に優れた材料で形成される。セパレータ１００の材料としては、ステンレスやチタン等の金属材料を採用可能である。セパレータ１００は、図３に示すように、それぞれ板形状であるアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を接合することで形成される。セパレータ１００は、アノードセパレータ１１０、カソードセパレータ１２０、接合部１３０、外周シール部１４０及び開口シール部１５０を具備する。
【0032】
図３、図４、図６（ａ）及び図７に示すアノードセパレータ１１０は、燃料ガスを膜電極接合体２００（アノード２２０）へ導くものである。アノードセパレータ１１０は、セパレータ１００の厚さ方向一方側（後方側）を構成する。アノードセパレータ１１０は、板形状の金属材料に適宜プレス加工を施すことで形成される。アノードセパレータ１１０は、アノード側面１１０ａと、対向面１１０ｂと、を有する。
【0033】
図４及び図７に示すアノード側面１１０ａは、当該アノード側面１１０ａの後方に配置された膜電極接合体２００のアノード２２０へ向く面である。アノード側面１１０ａには、燃料電池１に供給された燃料ガスが流通する。
【0034】
【0035】
アノードセパレータ１１０は、燃料ガス供給孔１１１、燃料ガス排出孔１１２、酸化ガス供給孔１１３、酸化ガス排出孔１１４、冷媒供給孔１１５、冷媒排出孔１１６、燃料ガス流路溝１１７及び冷媒流路溝１１８を具備する。
【0036】
図３及び図４に示す燃料ガス供給孔１１１、燃料ガス排出孔１１２、酸化ガス供給孔１１３、酸化ガス排出孔１１４、冷媒供給孔１１５及び冷媒排出孔１１６（以下では必要に応じて「各孔」と称する場合がある。）は、供給又は排出される燃料ガス、酸化ガス及び冷却媒体が通過する部分である。各孔は、アノードセパレータ１１０を厚さ方向に貫通するように形成される。各孔は、正面視で略矩形状に形成される。
【0037】
燃料ガス供給孔１１１は、膜電極接合体２００側に供給される燃料ガスが通過する部分である。燃料ガス供給孔１１１は、アノードセパレータ１１０の右下の角部に位置する。
【0038】
燃料ガス排出孔１１２は、膜電極接合体２００側から排出される燃料ガスが通過する部分である。燃料ガス排出孔１１２は、アノードセパレータ１１０の左上の角部に位置する。すなわち、燃料ガス排出孔１１２は、燃料ガス供給孔１１１の対角に位置する。
【0039】
酸化ガス供給孔１１３は、膜電極接合体２００側に供給される酸化ガスが通過する部分である。酸化ガス供給孔１１３は、アノードセパレータ１１０の左下の角部に位置する。
【0040】
酸化ガス排出孔１１４は、膜電極接合体２００側から排出される酸化ガスが通過する部分である。酸化ガス排出孔１１４は、アノードセパレータ１１０の右上の角部に位置する。すなわち、酸化ガス排出孔１１４は、酸化ガス供給孔１１３の対角に位置する。
【0041】
冷媒供給孔１１５は、セパレータ１００に供給される冷却媒体が通過する部分である。冷媒供給孔１１５は、アノードセパレータ１１０の左部において、燃料ガス排出孔１１２と酸化ガス供給孔１１３との間に位置する。
【0042】
冷媒排出孔１１６は、セパレータ１００から排出される冷却媒体が通過する部分である。冷媒排出孔１１６は、アノードセパレータ１１０の右部において、燃料ガス供給孔１１１と酸化ガス排出孔１１４との間に位置する。
【0043】
なお、本実施形態におけるアノードセパレータ１１０の各孔の位置や形状、大きさは、一例であり、図４等で示したものに限られず、適宜変更可能である。
【0044】
図４及び図６（ａ）に示す燃料ガス流路溝１１７は、アノード側面１１０ａにおいて流通する燃料ガスの流路である。燃料ガス流路溝１１７は、燃料ガス供給孔１１１と燃料ガス排出孔１１２とを連通するように形成される。燃料ガス流路溝１１７は、図６（ａ）に示すように、アノード側面１１０ａにおいて、前方へ凹むように形成される。図４に示すように、燃料ガス流路溝１１７は、概ね上下方向に並列するように複数形成される。複数の燃料ガス流路溝１１７は、全体として背面視で略矩形状となるように形成される。
【0045】
図３及び図６（ａ）に示す冷媒流路溝１１８は、対向面１１０ｂにおいて流通する冷却媒体の流路である。冷媒流路溝１１８は、冷媒供給孔１１５と冷媒排出孔１１６とを連通するように形成される。冷媒流路溝１１８は、図６（ａ）に示すように、対向面１１０ｂにおいて、後方へ凹むように形成される。図３に示すように、冷媒流路溝１１８は、概ね上下方向に並列するように複数形成される。複数の冷媒流路溝１１８は、全体として正面視で略矩形状となるように形成される。
【0046】
燃料ガス流路溝１１７及び冷媒流路溝１１８（以下では必要に応じて「各溝」と称する場合がある。）は、アノードセパレータ１１０を形成する際のプレス加工により、アノードセパレータ１１０の一部に凹凸が形成されることで形成される。すなわち、プレス加工によりアノード側面１１０ａを前方に凹ませた部分が燃料ガス流路溝１１７となり、アノード側面１１０ａを凹ませた分、対向面１１０ｂにおいて突出する部分の間の部分（後方に凹む部分）が冷媒流路溝１１８となる。
【0047】
図３、図５、図６（ａ）及び図７に示すカソードセパレータ１２０は、酸化ガスを膜電極接合体２００（カソード２３０）へ導くものである。カソードセパレータ１２０は、セパレータ１００の厚さ方向他方側（前方側）を構成する。カソードセパレータ１２０は、板形状の金属材料に適宜プレス加工を施すことで形成される。カソードセパレータ１２０は、カソード側面１２０ａと、対向面１２０ｂと、を有する。
【0048】
図５及び図７に示すカソード側面１２０ａは、当該カソード側面１２０ａの前方に配置された膜電極接合体２００のカソード２３０へ向く面である。カソード側面１２０ａには、燃料電池１に供給された酸化ガスが流通する。
【0049】
図７に示す対向面１２０ｂは、アノードセパレータ１１０と対向する面である。対向面１２０ｂには、燃料電池１に供給された冷却媒体が流通する。
【0050】
カソードセパレータ１２０は、燃料ガス供給孔１２１、燃料ガス排出孔１２２、酸化ガス供給孔１２３、酸化ガス排出孔１２４、冷媒供給孔１２５、冷媒排出孔１２６、酸化ガス流路溝１２７及び冷媒流路溝１２８を具備する。
【0051】
図５に示す燃料ガス供給孔１２１、燃料ガス排出孔１２２、酸化ガス供給孔１２３、酸化ガス排出孔１２４、冷媒供給孔１２５及び冷媒排出孔１２６（以下では必要に応じて「各孔」と称する場合がある。）は、供給又は排出される燃料ガス、酸化ガス及び冷却媒体が通過する部分である。各孔は、カソードセパレータ１２０を厚さ方向に貫通するように形成される。カソードセパレータ１２０の各孔は、アノードセパレータ１１０の各孔とそれぞれ連通する。
【0052】
カソードセパレータ１２０の各孔（燃料ガス供給孔１２１、燃料ガス排出孔１２２、酸化ガス供給孔１２３、酸化ガス排出孔１２４、冷媒供給孔１２５及び冷媒排出孔１２６）は、アノードセパレータ１１０の各孔（燃料ガス供給孔１１１、燃料ガス排出孔１１２、酸化ガス供給孔１１３、酸化ガス排出孔１１４、冷媒供給孔１１５及び冷媒排出孔１１６）に対応した位置に設けられる。なお、カソードセパレータ１２０の各孔の説明は省略する。
【0053】
図５及び図６（ａ）に示す酸化ガス流路溝１２７は、カソード側面１２０ａにおいて流通する酸化ガスの流路である。酸化ガス流路溝１２７は、酸化ガス供給孔１２３と酸化ガス排出孔１２４とを連通するように形成される。酸化ガス流路溝１２７は、図６（ａ）に示すように、カソード側面１２０ａにおいて、後方へ凹むように形成される。図５に示すように、酸化ガス流路溝１２７は、概ね上下方向に並列するように複数形成される。複数の酸化ガス流路溝１２７は、全体として背面視で略矩形状となるように形成される。
【0054】
図５及び図６（ａ）に示す冷媒流路溝１２８は、対向面１２０ｂにおいて流通する冷却媒体の流路である。冷媒流路溝１２８は、冷媒供給孔１２５と冷媒排出孔１２６とを連通するように形成される。冷媒流路溝１２８は、図６（ａ）に示すように、対向面１２０ｂにおいて、前方へ凹むように形成される。冷媒流路溝１２８は、アノードセパレータ１１０の冷媒流路溝１１８と同様に複数形成される。図６（ａ）に示すように、冷媒流路溝１２８は、アノードセパレータ１１０の冷媒流路溝１１８と共に冷却媒体が流通する空間を形成する。
【0055】
酸化ガス流路溝１２７及び冷媒流路溝１２８（以下では必要に応じて「各溝」と称する場合がある。）は、アノードセパレータ１１０の各溝と同様、プレス加工により凹凸が形成されることで形成される。
【0056】
図４、図５及び図６（ａ）に示す接合部１３０は、アノードセパレータ１１０とカソードセパレータ１２０とを接合するものである。接合部１３０は、対向面１１０ｂ及び対向面１２０ｂを対向させた状態で、アノードセパレータ１１０とカソードセパレータ１２０の外周部同士を溶接（例えばレーザ溶接）することで形成される。接合部１３０は、冷却媒体の漏れを抑制するシールを構成する。
【0057】
図４及び図５に示すように、接合部１３０は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の各孔と各溝を囲むように、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外周部（正面視におけるアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外側部分）の全周に亘って延びるように形成される。すなわち、接合部１３０は、各孔及び各溝よりも外側に位置するように形成される。また、接合部１３０は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外周部を一周するように連続して形成されている。
【0058】
図４、図５、図６（ａ）及び図９に示す外周シール部１４０は、セパレータ１００を流通する燃料ガスや酸化ガスの漏れを抑制するものである。本実施形態では、外周シール部１４０は、アノードセパレータ１１０のアノード側面１１０ａと、カソードセパレータ１２０のカソード側面１２０ａと、のそれぞれに設けられる。外周シール部１４０は、弾性を有するゴム部材等により形成される。
【0059】
外周シール部１４０は、接合部１３０に沿って延びるように形成される。外周シール部１４０は、セパレータ１００の厚さ方向に見て接合部１３０と重複するように形成される。外周シール部１４０は、セパレータ１００の厚さ方向に見て、外周シール部１４０の延出方向（外周シール部１４０が延びる方向）の全体が接合部１３０と重複している。
【0060】
また、外周シール部１４０は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の各孔と各溝を囲むように、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外周部の全周に亘って形成される。すなわち、外周シール部１４０は、各孔及び各溝よりも外側に位置するように形成される。また、外周シール部１４０は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外周部を一周するように連続して形成されている。
【0061】
本実施形態では、図４、図５、図６（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、アノードセパレータ１１０の外周シール部１４０と、カソードセパレータ１２０の外周シール部１４０と、がセパレータ１００の厚さ方向に見て互いに一致するように形成されている。また、本実施形態では、図９に示すように、外周シール部１４０の全周に亘って、当該外周シール部１４０の幅方向（外周シール部１４０の延出方向に対して直交する方向）中心が、接合部１３０の幅方向（接合部１３０の延出方向に対して直交する方向）中心と一致するように形成される。なお、図９（ｂ）では、外周シール部１４０の幅方向中心及び接合部１３０の幅方向中心を一点鎖線で示している。
【0062】
図４及び図５に示す開口シール部１５０は、セパレータ１００の各孔を通過する燃料ガスや酸化ガスの漏れを抑制するものである。開口シール部１５０は、図４に示すように、アノードセパレータ１１０のアノード側面１１０ａにおいて、酸化ガス供給孔１１３、酸化ガス排出孔１１４、冷媒供給孔１１５及び冷媒排出孔１１６のそれぞれの開口を囲むように形成される。また、開口シール部１５０は、図５に示すように、カソードセパレータ１２０のカソード側面１２０ａにおいて、燃料ガス供給孔１２１、燃料ガス排出孔１２２、冷媒供給孔１２５及び冷媒排出孔１２６のそれぞれの開口を囲むように形成される。開口シール部１５０は、上記開口の全周に亘って形成される。開口シール部１５０は、外周シール部１４０と同様、弾性を有するゴム部材等により形成される。
【0063】
上述の如き外周シール部１４０及び開口シール部１５０は、例えば射出成形によってアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０上に形成される。本実施形態では、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を互いに接合した後に、外周シール部１４０及び開口シール部１５０をアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０上に形成している。この際には、外周シール部１４０を、接合部１３０と重複するように形成する。
【0064】
なお、セパレータ１００に外周シール部１４０及び開口シール部１５０を設ける方法としては、射出成形に限られない。より最適には、射出成形のように外周シール部１４０をセパレータ１００に直接成形せず、予め別のシート等に形成した外周シール部１４０及び開口シール部１５０を、セパレータ１００に接着する方法の採用が望ましい。上記方法によれば、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０に各溝を形成した後に、各溝を横切るように開口シール部１５０を形成する場合でも、射出成型時の射出圧により各溝形状を崩してしまうようなことを抑制することができる。また、上記方法によれば、射出成形による方法とは異なり、ゲートの処理等が不要となる。
【0065】
【0066】
膜電極接合体２００は、燃料ガス及び酸化ガスを用いた電気化学反応により発電を行うものである。膜電極接合体２００は、正面視で左右方向に長尺な略矩形状の板形状に形成される。膜電極接合体２００は、複数の燃料ガス流路溝１１７及び複数の酸化ガス流路溝１２７に概ね対応した形状に形成される。膜電極接合体２００は、電解質膜部２１０、アノード２２０、カソード２３０及びシート部２４０を具備する。
【0067】
電解質膜部（イオン交換膜）２１０は、膜状の電解質の部材である。電解質膜部２１０は、燃料ガス中の水素原子から電子を取り除いた水素イオン（プロトン）を通し、燃料ガス及び酸化ガスを通さない性質をもつ。電解質膜部２１０は、正面視で左右方向に長尺な略矩形状の膜（板）形状に形成される。電解質膜部２１０としては、フッ素系電解質や、炭化水素（ＨＣ）系電解質等、燃料電池に使用される種々の電解質膜を採用可能である。
【0068】
図７及び図８に示すアノード（水素極）２２０は、後述するカソード２３０と接続される外部回路から電流が流れ込む（外部回路に電子が放出される）側の電極である。アノード２２０は、正面視で左右方向に長尺な略矩形状の膜（板）形状に形成される。アノード２２０は、面積が電解質膜部２１０の面積よりも小さく形成される。アノード２２０は、電解質膜部２１０の前面に配置される。アノード２２０は、燃料ガス中の水素の酸化反応を進行させることで、水素イオンと電子を生成する。アノード２２０は、酸化反応を進行させる触媒層や燃料ガスを触媒層へ供給するガス拡散層が積層されて形成されている。
【0069】
カソード２３０は、外部回路へ電流が流れ出す（外部回路から電子が流れ込む）側の電極である。カソード２３０は、正面視で左右方向に長尺な略矩形状の膜（板）形状に形成される。カソード２３０は、面積がアノード２２０の面積と概ね同じ面積に形成される。カソード２３０は、適宜の外部回路を介してアノード２２０と接続される。カソード２３０は、電解質膜部２１０の後面に配置される。カソード２３０は、電解質膜部２１０を通過した水素イオンが、外部回路から流れ込んだ電子を取り込むと共に酸化ガス中の酸素と化合する還元反応を進行させることで水を生成する。カソード２３０は、還元反応を進行させる触媒層や酸化ガスを触媒層へ供給するガス拡散層が積層されて形成されている。
【0070】
図７に示すシート部２４０は、膜電極接合体２００の外周部を構成する部分である。シート部２４０は、電解質膜部２１０の外周部（アノード２２０及びカソード２３０の外側に位置する部分）の一方面（本実施形態では前面）に設けられる。シート部２４０は、電解質膜部２１０の外周部を囲む枠形状に形成される。なお、図２ではシート部２４０の図示を省略している。シート部２４０は、例えば、ＰＥＮ等のフィルムの両面にゴムで形成されたシートを積層して形成される。シート部２４０の両面は、外周シール部１４０と当接する。
【0071】
上述の如きセパレータ１００及び膜電極接合体２００は、図２及び図７に示すように、互いに前後方向に隣接するように交互に配置される。なお、図２及び図７では１つの膜電極接合体２００と一対のセパレータ１００を示しているが、膜電極接合体２００及びセパレータ１００は、それぞれ求められる発電量に応じて必要な数が配置される。
【0072】
セパレータ１００及び膜電極接合体２００を交互に積層することで、複数層の単セルＡが形成される。本実施形態では、図７に示すように、ある膜電極接合体２００と、当該膜電極接合体２００の前後に配置される一対のセパレータ１００のうち膜電極接合体２００と対向するアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０と、が単セルＡを構成する。以下では、セパレータ１００のうち、ある単セルＡを構成するアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を、「アノードセパレータ１１０Ａ」及び「カソードセパレータ１２０Ａ」と称して説明する。
【0073】
図７に示すように、単セルＡを構成するアノードセパレータ１１０Ａの外周シール部１４０と、カソードセパレータ１２０Ａの外周シール部１４０と、は互いに対向するように配置される。本実施形態では、膜電極接合体２００のうち電解質膜部２１０のシート部２４０の前面及び後面に、アノードセパレータ１１０Ａ及びカソードセパレータ１２０Ａの外周シール部１４０を当接させている。すなわち、シート部２４０を介して各外周シール部１４０を対向させている。
【0074】
上記対向する各外周シール部１４０に囲まれることで、気密性が保持された空間が形成される。上記空間において、膜電極接合体２００が配置されると共に、燃料電池１に供給される燃料ガスや酸化ガスを用いた発電が行われる。以下では、各外周シール部１４０により囲われた空間のうち、セパレータ１００の各溝が形成されている部分を「発電部Ｘ」と称する。複数のセパレータ１００が積層されることで、各単セルＡごとに複数の発電部Ｘが形成される。各発電部Ｘは、各セパレータ１００の各孔を介して互いに連通する（図２を参照）。
【0075】
また、各セパレータ１００の内部には、接合部１３０により囲われ、冷却媒体が供給される空間が形成される。以下では、接合部１３０により囲われた空間を「冷却部Ｙ」と称して説明する（図９（ａ）を参照）。冷却部Ｙは、各セパレータ１００の各孔を介して互いに連通する（図２を参照）。
【0076】
【0077】
図２及び図４に示すように、セパレータ１００の燃料ガス供給孔１２１及び燃料ガス供給孔１１１を介して燃料電池１の各膜電極接合体２００へ供給される燃料ガスの一部は、燃料ガス流路溝１１７を流通すると共に、燃料ガス排出孔１１２及び燃料ガス排出孔１２２を介して排出される。上記燃料ガスの一部は、燃料ガス流路溝１１７を流通する際にアノード２２０へ供給される。また、セパレータ１００の燃料ガス供給孔１２１及び燃料ガス供給孔１１１を介して供給された燃料ガスの他の一部（燃料ガス流路溝１１７を流通しない燃料ガス）は、供給方向下流側（後側）のセパレータ１００の燃料ガス供給孔１２１及び燃料ガス供給孔１１１へ供給される。また、燃料ガス排出孔１１２及び燃料ガス排出孔１２２を介して排出された燃料ガスは、排出方向下流側（前側）のセパレータ１００の燃料ガス排出孔１１２及び燃料ガス排出孔１２２へ供給される。
【0078】
また、図２及び図５に示すように、セパレータ１００の酸化ガス供給孔１２３及び酸化ガス供給孔１１３を介して燃料電池１の各膜電極接合体２００へ供給される酸化ガスの一部は、供給方向下流側（後側）のセパレータ１００の酸化ガス流路溝１２７を流通すると共に、酸化ガス排出孔１１４及び酸化ガス排出孔１２４を介して排出される。上記酸化ガスの一部は、酸化ガス流路溝１２７を流通する際にカソード２３０へ供給される。また、セパレータ１００の酸化ガス供給孔１２３及び酸化ガス供給孔１１３を介して供給された酸化ガスの他の一部（酸化ガス流路溝１２７を流通しない酸化ガス）は、供給方向下流側のセパレータ１００の酸化ガス供給孔１２３及び酸化ガス供給孔１１３へ供給される。また、酸化ガス排出孔１１４及び酸化ガス排出孔１２４を介して排出された酸化ガスは、排出方向下流側（前側）のセパレータ１００の酸化ガス排出孔１１４及び酸化ガス排出孔１２４へ供給される。
【0079】
また、図２及び図３に示すように、セパレータ１００の冷媒供給孔１２５を介してセパレータ１００に供給された冷却媒体の一部は、冷媒流路溝１１８及び冷媒流路溝１２８を流通すると共に、冷媒排出孔１２６を介して排出される。上記冷却媒体は、冷媒流路溝１１８及び冷媒流路溝１２８を流通する際に、セパレータ１００を冷却する。これにより、発電に伴い発熱する燃料電池１の冷却を行うことができる。また、セパレータ１００の冷媒供給孔１２５を介して供給された冷却媒体の他の一部（冷媒流路溝１１８及び冷媒流路溝１２８を流通しない冷却媒体）は、冷媒供給孔１１５を介して供給方向下流側（後側）のセパレータ１００の冷媒供給孔１２５へ供給される。また、冷媒排出孔１２６を介して排出された冷却媒体は、排出方向下流側（前側）のセパレータ１００の冷媒排出孔１１６及び冷媒排出孔１２６へ供給される。
【0080】
【0081】
燃料ガス流路溝１１７を流通する燃料ガスは、アノード２２０へ供給される。上記燃料ガスは、アノード２２０において、燃料ガス中の水素の酸化反応が進行されて水素イオンと電子とが生成される。
【0082】
アノード２２０で生成された水素イオンは、電解質膜部２１０を通過してカソード２３０へ移動する。また、アノード２２０で生成された電子は、外部回路を介してカソード２３０へ到達する。
【0083】
また、酸化ガス流路溝１２７を流通する酸化ガスは、カソード２３０へ供給される。カソード２３０では、酸化ガス中の酸素、水素イオン及び電子の還元反応が進行されて水が生成される。
【0084】
上記化学反応に伴い、アノード２２０及びカソード２３０を接続する外部回路を電子が移動することで、当該外部回路に電流が流れる。このようにして燃料電池１による発電を行うことができる。
【0085】
上述の如きセパレータ１００は、外周シール部１４０と接合部１３０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させることで、セパレータ１００において外周シール部１４０及び接合部１３０が占める面積を小さくすることができる。すなわち、セパレータ１００における発電部Ｘや冷却部Ｙが占める面積を比較的大きくすることができ、セパレータ１００の面積を有効に利用することができる。
【0086】
また、図６（ｂ）では、上述の如きセパレータ１００に対する比較対象のセパレータ１００Ｘを示している。セパレータ１００Ｘは、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０に外周シール部１４０を形成した後に、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を溶接して形成されている。このように形成されるセパレータ１００Ｘでは、溶接に用いられる適宜の冶具で、接合部１３０の外側及び内側を押さえるためのスペースＺを確保する必要がある。上記スペースＺには外周シール部１４０を設置できないため、セパレータ１００Ｘは、接合部１３０からスペースＺを空けて内側に外周シール部１４０を設けている。
【0087】
図６（ａ）に示す本実施形態に係るセパレータ１００は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を溶接した後に、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０に外周シール部１４０を形成している。これによれば、図６（ｂ）に示す比較対象のセパレータ１００Ｘのように、スペースＺを空けて外周シール部１４０を設ける必要がなく、外周シール部１４０と接合部１３０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させることができる。従って、外周シール部１４０を接合部１３０よりも内側に位置させた場合とは異なり、外周シール部１４０により囲まれる領域の面積を比較的大きくすることができ、ひいては膜電極接合体２００へ燃料ガスや酸化ガスを供給する部分である発電部Ｘの面積（各溝が形成された領域が占める部分の面積）を大きくすることができる。これにより、セパレータ１００自体の外形を大きくすることなくセパレータ１００の面積を有効に利用することで、燃料電池１の発電効率を向上させることができる。
【0088】
また、例えばアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を表面処理した後で溶接した場合、接合部１３０において表面処理が消失し、耐食性の劣る基材が露出することが考えられる。本実施形態に係るセパレータ１００によれば、外周シール部１４０と接合部１３０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させたことで、接合部１３０が露出することを抑制することができる。これにより、接合部１３０が流体等と接することを抑制し、セパレータ１００の耐食性を向上させることができる。なお、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を表面処理した後で溶接する方法に代えて、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を溶接した後に表面処理を行い、その上に外周シール部１４０を形成する方法を採用してもよい。
【0089】
以上の如く、本実施形態に係るセパレータ１００は、
燃料電池１を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜（膜電極接合体２００）と隣接するように配置される板形状のセパレータ１００であって、
前記燃料ガスの流路（燃料ガス流路溝１１７）が形成された燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）を有するアノードセパレータ１１０と、
前記酸化ガスの流路（酸化ガス流路溝１２７）が形成された酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）を有するカソードセパレータ１２０と、
前記燃料ガスの流路（燃料ガス流路溝１１７）及び前記酸化ガスの流路（酸化ガス流路溝１２７）を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ１１０及び前記カソードセパレータ１２０を互いに接合する接合部１３０と、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）及び前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）の少なくとも一方に設けられ、前記接合部１３０に沿って延びると共に、前記セパレータ１００の厚さ方向に見て前記接合部１３０と重複するように形成されるシール部（外周シール部１４０）と、
を具備するものである。
燃料電池１を構成し、燃料ガス及び酸化ガスが供給される電解質膜（膜電極接合体２００）と隣接するように配置される板形状のセパレータ１００であって、
前記燃料ガスの流路（燃料ガス流路溝１１７）が形成された燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）を有するアノードセパレータ１１０と、
前記酸化ガスの流路（酸化ガス流路溝１２７）が形成された酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）を有するカソードセパレータ１２０と、
前記燃料ガスの流路（燃料ガス流路溝１１７）及び前記酸化ガスの流路（酸化ガス流路溝１２７）を囲むように延びると共に、前記アノードセパレータ１１０及び前記カソードセパレータ１２０を互いに接合する接合部１３０と、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）及び前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）の少なくとも一方に設けられ、前記接合部１３０に沿って延びると共に、前記セパレータ１００の厚さ方向に見て前記接合部１３０と重複するように形成されるシール部（外周シール部１４０）と、
を具備するものである。
【0090】
このように構成することにより、セパレータ１００の面積を有効に利用することができる。すなわち、シール部（外周シール部１４０）と接合部１３０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させることで、セパレータ１００においてシール部（外周シール部１４０）及び接合部１３０が占める面積を小さくすることができる。これにより、セパレータ１００において、燃料ガス流路溝１１７や酸化ガス流路溝１２７、冷媒流路溝１１８、１２８が占める面積を大きくすることができ、セパレータ１００の面積を有効に利用することができる。また、例えばシール部（外周シール部１４０）を接合部１３０よりも内側に位置させた場合とは異なり、シール部（外周シール部１４０）により囲われた部分（発電部Ｘ）の面積を比較的大きくすることができ、ひいては電解質膜（膜電極接合体２００）へ燃料ガスや酸化ガスを供給する部分の面積を大きくすることができる。これにより、燃料電池１の発電効率を向上させることができる。
【0091】
また、前記シール部（外周シール部１４０）は、
前記接合部１３０の全周に亘って形成されるものである。
前記接合部１３０の全周に亘って形成されるものである。
【0092】
このように構成することにより、セパレータ１００の面積をより有効に利用することができる。
【0093】
なお、アノード側面１１０ａは、燃料ガス流路面の実施の一形態である。
また、燃料ガス流路溝１１７は、燃料ガスの流路の実施の一形態である。
また、カソード側面１２０ａは、酸化ガス流路面の実施の一形態である。
また、酸化ガス流路溝１２７は、酸化ガスの流路の実施の一形態である。
また、外周シール部１４０は、シール部の実施の一形態である。
また、膜電極接合体２００は、電解質膜の実施の一形態である。
また、燃料ガス流路溝１１７は、燃料ガスの流路の実施の一形態である。
また、カソード側面１２０ａは、酸化ガス流路面の実施の一形態である。
また、酸化ガス流路溝１２７は、酸化ガスの流路の実施の一形態である。
また、外周シール部１４０は、シール部の実施の一形態である。
また、膜電極接合体２００は、電解質膜の実施の一形態である。
【0094】
以上、本発明の第一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【0095】
例えば、本実施形態では、アノードセパレータ１１０のアノード側面１１０ａと、カソードセパレータ１２０のカソード側面１２０ａと、の両方に外周シール部１４０を設けた例を示したが、このような態様に限られない。例えば、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の一方にだけ外周シール部１４０を設けてもよい。この場合は、外周シール部１４０は、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の他方に当接するように形成される。
【0096】
また、本実施形態では、外周シール部１４０を、接合部１３０の全周に亘って形成した例を示したが、このような態様に限られない。例えば、接合部１３０の延出方向の一部に沿って外周シール部１４０を形成してもよい。
【0097】
また、本実施形態では、図９に示すように、外周シール部１４０の幅方向中心が、接合部１３０の幅方向中心と一致するようにセパレータ１００を形成した例を示したが、このような態様に限られない。例えば、図１０から図１２までに示す別実施形態（第二～第五実施形態）に示すように、外周シール部１４０が形成される位置を適宜変更してもよい。
【0098】
以下ではセパレータ１００の別実施形態（第二～第五実施形態）について説明する。
【0099】
図１０に示す本発明の第二実施形態に係るセパレータ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、外周シール部１４０の延出方向の少なくとも一部を、厚さ方向に見て重複する接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成している。なお、図１０（ｄ）は、外周シール部１４０のオフセットされた部分を示す断面図である。図１０（ｄ）では、外周シール部１４０の幅方向中心及び接合部１３０の幅方向中心を、それぞれ一点鎖線で示している。
【0100】
図１０（ａ）に示すセパレータ１００Ａでは、外周シール部１４０の上部及び下部を、接合部１３０の上部及び下部に対して内側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の上部及び下部の幅方向中心が、接合部１３０の上部及び下部の幅方向中心よりも内側に位置するように形成している（図１０（ｄ）を参照）。
【0101】
図１０（ｂ）に示すセパレータ１００Ｂでは、外周シール部１４０の右部及び左部を、接合部１３０の右部及び左部に対して内側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の右部及び左部の幅方向中心が、接合部１３０右部及び左部の幅方向中心よりも内側に位置するように形成している（図１０（ｄ）を参照）。
【0102】
図１０（ｃ）に示すセパレータ１００Ｃでは、外周シール部１４０の全体を、接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の全周に亘って、当該外周シール部１４０の幅方向中心が、接合部１３０の幅方向中心よりも内側に位置するように形成している（図１０（ｄ）を参照）。
【0103】
上述の如きセパレータ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃにおいても、第一実施形態に係るセパレータ１００と概ね同様な効果を奏する。また、上述の如きセパレータ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃによれば、冷却部Ｙの面積を比較的大きくすることができる。これにより、冷却媒体によりセパレータ１００を効果的に冷却することができる。より詳細には、セパレータ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃによれば、接合部１３０の位置を、第一実施形態に係るセパレータ１００よりも外側に位置させつつ、接合部１３０と外周シール部１４０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させることができる。これにより、第一実施形態に係るセパレータ１００よりもセパレータ１００を効果的に冷却することができる。
【0104】
以上の如く、本実施形態に係るセパレータ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、
前記シール部（外周シール部１４０）の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成されるものである。
前記シール部（外周シール部１４０）の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0105】
このように構成することにより、接合部１３０に囲われる部分（冷却部Ｙ）の面積を比較的大きくすることができる。これにより、接合部１３０に囲われる部分（冷却部Ｙ）にセパレータ１００を冷却するための冷却媒体を供給する場合に、セパレータ１００を効果的に冷却することができる。
【0106】
図１１に示す本発明の第三実施形態に係るセパレータ１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆは、外周シール部１４０の延出方向の少なくとも一部を、厚さ方向に見て重複する接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成している。なお、図１１（ｄ）は、外周シール部１４０のオフセットされた部分を示す断面図である。図１１（ｄ）では、外周シール部１４０の幅方向中心及び接合部１３０の幅方向中心を、それぞれ一点鎖線で示している。
【0107】
図１１（ａ）に示すセパレータ１００Ｄでは、外周シール部１４０の上部及び下部を、接合部１３０の上部及び下部に対して外側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の上部及び下部の幅方向中心が、接合部１３０の上部及び下部の幅方向中心よりも外側に位置するように形成している（図１１（ｄ）を参照）。
【0108】
図１１（ｂ）に示すセパレータ１００Ｅでは、外周シール部１４０の右部及び左部を、接合部１３０の右部及び左部に対して外側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の右部及び左部の幅方向中心が、接合部１３０右部及び左部の幅方向中心よりも外側に位置するように形成している（図１１（ｄ）を参照）。
【0109】
図１１（ｃ）に示すセパレータ１００Ｆでは、外周シール部１４０の全体を、接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の全周に亘って、当該外周シール部１４０の幅方向中心が、接合部１３０の幅方向中心よりも外側に位置するように形成している（図１１（ｄ）を参照）。
【0110】
上述の如きセパレータ１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆにおいても、第一実施形態に係るセパレータ１００と概ね同様な効果を奏する。また、上述の如きセパレータ１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆによれば、発電部Ｘの面積を比較的大きくすることができる。これにより、燃料電池１の発電効率をより向上させることができる。より詳細には、セパレータ１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆによれば、外周シール部１４０の位置を、第一実施形態に係るセパレータ１００よりも外側に位置させつつ、接合部１３０と外周シール部１４０とをセパレータ１００の厚さ方向に見て重複させることができる。これにより、第一実施形態に係るセパレータ１００よりも燃料電池１の発電効率をより向上させることができる。
【0111】
以上の如く、本実施形態に係るセパレータ１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆは、
前記シール部（外周シール部１４０）の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
前記シール部（外周シール部１４０）の少なくとも一部は、
前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0112】
このように構成することにより、シール部（外周シール部１４０）に囲われる部分（発電部Ｘ）の面積を比較的大きくすることができる。これにより、燃料電池１の発電効率をより向上させることができる。
【0113】
図１２（ａ）、（ｂ）に示す本発明の第四実施形態に係るセパレータ１００Ｇ、１００Ｈは、外周シール部１４０の一部を厚さ方向に見て重複する接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成し、外周シール部１４０の他の一部を厚さ方向に見て重複する接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成している。
【0114】
図１２（ａ）に示すセパレータ１００Ｇでは、外周シール部１４０の上部及び下部を、接合部１３０の上部及び下部に対して内側にオフセットした位置に形成し、外周シール部１４０の右部及び左部を、接合部１３０の右部及び左部に対して外側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の上部及び下部の幅方向中心が、接合部１３０の上部及び下部の幅方向中心よりも内側に位置し（図１０（ｄ）を参照）、外周シール部１４０の右部及び左部の幅方向中心が、接合部１３０右部及び左部の幅方向中心よりも外側に位置するように形成している（図１１（ｄ）を参照）。
【0115】
図１２（ｂ）に示すセパレータ１００Ｈでは、外周シール部１４０の上部及び下部を、接合部１３０の上部及び下部に対して外側にオフセットした位置に形成し、外周シール部１４０の右部及び左部を、接合部１３０の右部及び左部に対して内側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、外周シール部１４０の上部及び下部の幅方向中心が、接合部１３０の上部及び下部の幅方向中心よりも外側に位置し（図１１（ｄ）を参照）、外周シール部１４０の右部及び左部の幅方向中心が、接合部１３０右部及び左部の幅方向中心よりも内側に位置するように形成している（図１０（ｄ）を参照）。
【0116】
上述の如きセパレータ１００Ｇ、１００Ｈにおいても、第一実施形態に係るセパレータ１００と概ね同様な効果を奏する。また、上述の如きセパレータ１００Ｇ、１００Ｈによれば、外周シール部１４０の一部と重複する接合部１３０に囲われる部分（冷却部Ｙ）の面積を比較的大きくすることができる。また、外周シール部１４０の他の一部により囲われた部分（発電部Ｘ）の面積を比較的大きくし、燃料電池１の発電効率を向上させることができる。
【0117】
以上の如く、本実施形態に係るセパレータ１００Ｇ、１００Ｈは、
前記シール部（外周シール部１４０）は、
第一部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の一方）が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成され、
前記第一部分とは異なる第二部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の他方）が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
前記シール部（外周シール部１４０）は、
第一部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の一方）が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して内側にオフセットした位置に形成され、
前記第一部分とは異なる第二部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の他方）が、前記厚さ方向に見て重複する前記接合部１３０に対して外側にオフセットした位置に形成されるものである。
【0118】
このように構成することにより、シール部（外周シール部１４０）の第一部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の一方）と重複する接合部１３０に囲われる部分（冷却部Ｙ）の面積を比較的大きくすることができる。また、シール部（外周シール部１４０）の第二部分（上部及び下部と、右部及び左部と、の他方）により囲われた部分（発電部Ｘ）の面積を比較的大きくし、燃料電池１の発電効率を向上させることができる。
【0119】
図１２（ｃ）、（ｄ）に示す本発明の第五実施形態に係るセパレータ１００Ｊは、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０と、カソードセパレータ１２０に形成された外周シール部１４０と、を互いにオフセットした位置に形成している。なお、図１２（ｄ）では、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０の幅方向中心と、カソードセパレータ１２０に形成された外周シール部１４０と、それぞれ一点鎖線で示している。
【0120】
セパレータ１００Ｊでは、アノードセパレータ１１０のアノード側面１１０ａに形成された外周シール部１４０の全体を、カソードセパレータ１２０のカソード側面１２０ａに形成された外周シール部１４０に対して外側にオフセットした位置に形成した例を示している。より詳細には、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０の全周に亘って、当該外周シール部１４０の幅方向中心が、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０の幅方向中心よりも外側に位置するように形成している（図１２（ｄ）を参照）。
【0121】
なお、図１２に示す例は一例であり、第五実施形態に係るセパレータ１００Ｊとしては上述した例に限られない。例えば、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０の全体を、カソードセパレータ１２０に形成された外周シール部１４０に対して内側にオフセットしてもよい。また、例えばアノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０の延出方向の少なくとも一部を、カソードセパレータ１２０に形成された外周シール部１４０に対して外側又は内側にオフセットした位置してもよい。
【0122】
上述の如きセパレータ１００Ｊにおいても、第一実施形態に係るセパレータ１００と概ね同様な効果を奏する。また、上述の如きセパレータ１００Ｊによれば、アノードセパレータ１１０に形成された外周シール部１４０と、カソードセパレータ１２０に形成された外周シール部１４０と、のうちの一方により囲われた部分の面積を比較的大きくすることができる。これにより、例えば、発電効率の観点から燃料ガス及び酸化ガスの供給量のバランスを調整することができる。
【0123】
以上の如く、本実施形態に係るセパレータ１００Ｊは、
前記シール部（外周シール部１４０）は、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）及び前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）の両方に設けられ、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）に形成された前記シール部（外周シール部１４０）と、前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）に形成された前記シール部（外周シール部１４０）と、が互いにオフセットした位置に形成されるものである。
前記シール部（外周シール部１４０）は、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）及び前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）の両方に設けられ、
前記燃料ガス流路面（アノード側面１１０ａ）に形成された前記シール部（外周シール部１４０）と、前記酸化ガス流路面（カソード側面１２０ａ）に形成された前記シール部（外周シール部１４０）と、が互いにオフセットした位置に形成されるものである。
【0124】
このように構成することにより、アノードセパレータ１１０に形成されたシール部（外周シール部１４０）と、カソードセパレータ１２０に形成されたシール部（外周シール部１４０）と、のうちの一方により囲われた部分の面積を比較的大きくすることができる。
【0125】
なお、上記各実施形態では、外周シール部１４０の上部、下部、左部及び右部を構成する一辺の全部をオフセットした例を示したが、このような態様に限られない。例えば、上記一辺の一部だけをオフセットするようにしてもよい。
【0126】
また、上記各実施形態では、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を溶接により接合した例を示したが、このような態様に限られない。アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の接合方法は、例えばかしめや圧着等の適宜の接合方法を採用可能である。
【0127】
また、本実施形態では、図７に示すように、アノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０を接合したセパレータ１００と、膜電極接合体２００と、を隣接させた例を示したが、このような態様に限られない。例えば、図１３に示す第六実施形態のようにしてもよい。
【0128】
図１３に示す本発明の第六実施形態に係るセパレータ１００Ｋは、単セルＡを構成するアノードセパレータ１１０、カソードセパレータ１２０及び膜電極接合体２００を一体に形成した点で上記各実施形態と異なる。セパレータ１００Ｋは、膜電極接合体２００のシート部２４０の両面と、シート部２４０に対向するアノードセパレータ１１０及びカソードセパレータ１２０の外周部と、を接合することで形成される。本実施形態では、熱圧着によりアノードセパレータ１１０、カソードセパレータ１２０及び膜電極接合体２００を接合している。上記熱圧着によりセパレータ１００Ｋの外周部には接合部１３０が形成される。
【0129】
本実施形態においても、接合部１３０及び外周シール部１４０は、セパレータ１００Ｋの厚さ方向に見て重複している。なお、本実施形態では、アノードセパレータ１１０、カソードセパレータ１２０の一方（カソードセパレータ１２０）だけに外周シール部１４０を設けている。
【0130】
上述の如きセパレータ１００Ｋにおいても、第一実施形態に係るセパレータ１００と概ね同様な効果を奏する。
【0131】
また、上記各実施形態では、燃料電池１を、車両に搭載されたモータ等を駆動させる電源として用いた例を示したが、このような態様に限られない。例えば、燃料電池１を、車両に搭載された他の電子機器の電源として用いてもよい。また、燃料電池１は、車両に限られず、種々の電気製品の電源として使用可能である。
【符号の説明】
【0132】
１ 燃料電池
１００ セパレータ
１１０ アノードセパレータ
１２０ カソードセパレータ
２００ 膜電極接合体
１００ セパレータ
１１０ アノードセパレータ
１２０ カソードセパレータ
２００ 膜電極接合体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】