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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】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】燃料電池
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0247 20160101AFI20241210BHJP
H01M 8/0273 20160101ALI20241210BHJP
H01M 8/1004 20160101ALI20241210BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20241210BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0247
H01M8/0273
H01M8/1004
H01M8/10 101
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2021174697
(22)【出願日】2021-10-26
(65)【公開番号】P2023064422
(43)【公開日】2023-05-11
【審査請求日】2023-12-27
(73)【特許権者】
【識別番号】000110321
【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】杉野 祐記
(72)【発明者】
【氏名】近藤 考司
【審査官】山本 雄一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０５９０６５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４６８７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２４９４１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０３２０４１（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】
膜電極接合体と、前記膜電極接合体を間に挟む一対のガス拡散層と、前記膜電極接合体および前記一対のガス拡散層を厚さ方向の両側から挟持する一対の燃料電池用セパレータと、を有する燃料電池であって、
前記燃料電池用セパレータは、板状をなすとともに、第１材料によって構成されるとともに前記厚さ方向から見た平面視における中央部分を構成する中央部と、前記第１材料とは熱膨張率の異なる第２材料によって構成されるとともに前記平面視において前記中央部の周囲を囲む形状をなす周囲部と、を有し、
前記一対の燃料電池用セパレータの前記周囲部の間にはシート状のスペーサ部材が挟持されており、
前記中央部の外縁と前記周囲部の内縁とは、前記厚さ方向において重なる構造をなすとともに、弾性体を介して接合されている
燃料電池。
【請求項2】
前記弾性体は、接着剤によって前記中央部の外縁および前記周囲部の内縁に接着されている請求項１に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料電池が開示されている。この燃料電池は、膜電極接合体と、一対のガス拡散層と、一対の燃料電池用セパレータとを備えている。膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の各々の面に形成された触媒電極層であるアノードおよびカソードとを備えている。燃料電池は、この膜電極接合体が一対のガス拡散層に挟み込まれた構造をなすとともに、膜電極接合体および一対のガス拡散層が厚さ方向の両側から一対の燃料電池用セパレータによって挟持された構造をなしている。
【0003】
また特許文献１には、燃料電池用セパレータの構造として、膜電極接合体に対向する部分である平面視の中央部分を金属板によって構成するとともに、中央部分の周囲を囲む周囲部分を合成樹脂材料によって構成する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００６－２１００６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般に、金属材料の熱膨張率と比較して、合成樹脂材料の熱膨張率は高い。このことから上記燃料電池用セパレータは、金属材料によって構成される中央部分の熱膨張率に対して合成樹脂材料によって構成される周囲部分の熱膨張率が高くなるといったように、中央部分と周囲部分との間に熱膨張率の差を有する構造になる。
【0006】
上記燃料電池用セパレータでは、この熱膨張率の差に起因して、中央部分や周囲部分に熱応力が生じたり、中央部分や周囲部分が変形したりするおそれがある。この場合には、燃料電池用セパレータの耐久性能の低下や、燃料電池用セパレータを有する燃料電池の発電性能の低下を招くおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための燃料電池用セパレータは、板状をなす燃料電池用セパレータであって、第１材料によって構成されるとともに厚さ方向から見た平面視における中央部分を構成する中央部と、前記第１材料とは熱膨張率の異なる第２材料によって構成されるとともに前記平面視において前記中央部の周囲を囲む形状をなす周囲部と、を有し、前記中央部の外縁と前記周囲部の内縁とは、前記厚さ方向において重なる構造をなすとともに、弾性体を介して接合されている。
【0008】
上記構成では、燃料電池用セパレータの温度が変化すると、中央部の熱膨張量と周囲部の熱膨張量との違いに起因して、中央部の外縁と周囲部の内縁とを燃料電池用セパレータの厚さ方向と交差する方向にずらす力が作用するようになる。
【0009】
上記構成によれば、中央部の外縁と周囲部の内縁とが弾性体を介して接合されているため、この弾性体が弾性変形することで、中央部の外縁と周囲部の内縁との相対移動が許容されるようになる。これにより、燃料電池用セパレータの中央部や周囲部に熱応力が生じることを抑えることができ、中央部や周囲部の熱変形を抑えることができる。したがって、燃料電池用セパレータの性能（耐久性能など）の向上を図ることができる。
【0010】
上記燃料電池用セパレータにおいて、前記弾性体は、接着剤によって前記中央部の外縁および前記周囲部の内縁に接着されている。
上記構成によれば、適度の弾性を有する弾性体を、適当な接着剤を利用して中央部の外縁と周囲部の内縁との間に取り付けることができる。
上記構成によれば、適度の弾性を有する弾性体を、適当な接着剤を利用して中央部の外縁と周囲部の内縁との間に取り付けることができる。
【0011】
前記課題を解決するための燃料電池は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体を間に挟む一対のガス拡散層と、前記膜電極接合体および前記一対のガス拡散層を厚さ方向の両側から挟持する一対の燃料電池用セパレータと、を有する燃料電池であって、前記燃料電池用セパレータは、板状をなすとともに、第１材料によって構成されるとともに前記厚さ方向から見た平面視における中央部分を構成する中央部と、前記第１材料とは熱膨張率の異なる第２材料によって構成されるとともに前記平面視において前記中央部の周囲を囲む形状をなす周囲部と、を有し、前記中央部の外縁と前記周囲部の内縁とは、前記厚さ方向において重なる構造をなすとともに、弾性体を介して接合されている。
【0012】
上記構成によれば、燃料電池用セパレータの中央部の外縁と周囲部の内縁とが弾性体を介して接合されているため、この弾性体が弾性変形することで、中央部の外縁と周囲部の内縁との相対移動が許容されるようになる。これにより、燃料電池用セパレータの中央部や周囲部に熱応力が生じることを抑えることができ、中央部や周囲部の熱変形を抑えることができる。したがって、燃料電池用セパレータの性能（耐久性能など）の向上を図ることができ、ひいては燃料電池の発電性能の向上を図ることができる。
【0013】
上記燃料電池において、前記弾性体は、接着剤によって前記中央部の外縁および前記周囲部の内縁に接着されている。
上記構成によれば、適度の弾性を有する弾性体を、適当な接着剤を利用して中央部の外縁と周囲部の内縁との間に取り付けることができる。
上記構成によれば、適度の弾性を有する弾性体を、適当な接着剤を利用して中央部の外縁と周囲部の内縁との間に取り付けることができる。
【0014】
上記燃料電池において、前記一対の燃料電池用セパレータの前記周囲部の間にはシート状のスペーサ部材が挟持されており、前記一対の燃料電池用セパレータの前記中央部の間には、前記膜電極接合体および前記一対のガス拡散層が挟持されており、前記弾性体の形成材料の弾性率は前記ガス拡散層の形成材料の弾性率よりも小さいことが好ましい。
【0015】
燃料電池の一部を構成するガス拡散層は、その構造上、他の構成部材と比較して寸法のばらつきが大きくなり易い。このことから上記構成では、一対の燃料電池用セパレータの間隔、詳しくはガス拡散層を挟み込む部分である中央部の間隔にばらつきが生じ易いと云える。そのため、燃料電池用セパレータを組み付ける際には、上記中央部の間隔のばらつきに起因して、中央部と周囲部との厚さ方向における相対位置にばらつきが生じるおそれがある。
【0016】
上記構成によれば、中央部と周囲部との間に弾性体が設けられているため、中央部と周囲部との相対位置のばらつきによるずれ分が、弾性体の弾性変形を通じて許容されるようになる。しかも、弾性体としてガス拡散層よりも弾性率の小さいものが用いられるため、燃料電池用セパレータを組み付ける際には、ガス拡散層の変形を抑えながら弾性体を弾性変形させることができる。したがって上記構成によれば、中央部と周囲部とが異材料によって構成される燃料電池用セパレータを、同中央部によって挟持されるガス拡散層の寸法ばらつきに応じたかたちで、同ガス拡散層の形状変化を抑えつつ好適に組み付けることができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、燃料電池用セパレータの性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】一実施形態の燃料電池の側断面図である。
【図2】第１セパレータ側から見た燃料電池の概略構成を示す平面図である。
【図3】斜め上方から見た第１セパレータの概略構成を示す分解斜視図である。
【図4】第１セパレータの弾性体およびその周辺を拡大して示す側断面図である。
【図5】第２セパレータ側から見た燃料電池の概略構成を示す平面図である。
【図6】斜め下方から見た第２セパレータの概略構成を示す分解斜視図である。
【図7】第２セパレータの弾性体およびその周辺を拡大して示す側断面図である。
【図8】面方向において弾性変形した状態の弾性体およびその周辺を示す側断面図である。
【図9】弾性体の厚さ方向における弾性変形態様を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、燃料電池用セパレータおよび燃料電池の一実施形態について説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態の燃料電池１０は平面視矩形状をなしている。本実施形態の燃料電池１０は固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０は、膜電極ガス拡散層接合体（Membrane Electrode GasDiffusion Layer Assembly、以下、ＭＥＧＡ２０）を備えている。燃料電池１０は、ＭＥＧＡ２０の両面を挟むとともに反応ガスの流路を構成する一対のセパレータ（第１セパレータ３０、第２セパレータ４０）を備えている。なお、以降において、燃料電池１０の長辺方向を長さ方向Ｘとし、燃料電池１０の短辺方向を幅方向Ｙとし、燃料電池１０の積層方向を厚さ方向Ｚとして説明する。
図１および図２に示すように、本実施形態の燃料電池１０は平面視矩形状をなしている。本実施形態の燃料電池１０は固体高分子形燃料電池である。燃料電池１０は、膜電極ガス拡散層接合体（Membrane Electrode GasDiffusion Layer Assembly、以下、ＭＥＧＡ２０）を備えている。燃料電池１０は、ＭＥＧＡ２０の両面を挟むとともに反応ガスの流路を構成する一対のセパレータ（第１セパレータ３０、第２セパレータ４０）を備えている。なお、以降において、燃料電池１０の長辺方向を長さ方向Ｘとし、燃料電池１０の短辺方向を幅方向Ｙとし、燃料電池１０の積層方向を厚さ方向Ｚとして説明する。
【0020】
＜マニホールド孔１１～１６＞
図２に示すように、燃料電池１０は、厚さ方向Ｚに貫通する複数の貫通孔（以下、マニホールド孔１１～１６）を有している。マニホールド孔１１，１６は、酸化剤ガスが流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１２，１５は、冷却水が流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１３，１４は、燃料ガスが流通するマニホールドを構成している。酸化剤ガスは、例えば酸素を含む空気である。燃料ガスは、例えば水素である。マニホールド孔１１～１６は、例えば平面視矩形状である。
図２に示すように、燃料電池１０は、厚さ方向Ｚに貫通する複数の貫通孔（以下、マニホールド孔１１～１６）を有している。マニホールド孔１１，１６は、酸化剤ガスが流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１２，１５は、冷却水が流通するマニホールドを構成している。マニホールド孔１３，１４は、燃料ガスが流通するマニホールドを構成している。酸化剤ガスは、例えば酸素を含む空気である。燃料ガスは、例えば水素である。マニホールド孔１１～１６は、例えば平面視矩形状である。
【0021】
マニホールド孔１１～１３は、燃料電池１０の長さ方向Ｘの一方（図２の左側）の端縁に隣接するとともに幅方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態では、マニホールド孔１１，１２，１３が、幅方向Ｙの一側（図２の上側）から順に設けられている。
【0022】
マニホールド孔１４～１６は、燃料電池１０の長さ方向Ｘの他方（図２の右側）の端縁に隣接するとともに幅方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて設けられている。本実施形態では、マニホールド孔１４，１５，１６が、幅方向Ｙの一側（図２の上側）から順に設けられている。
【0023】
＜ＭＥＧＡ２０＞
図１に示すように、ＭＥＧＡ２０は、板状の膜電極接合体２１と、膜電極接合体２１を挟む一対のガス拡散層２５，２６とを備えている。膜電極接合体２１は、電解質膜と、同電解質膜を挟む一対の触媒層（アノードおよびカソード）とによって構成されている。ガス拡散層２５，２６は、炭素繊維と炭素繊維を結合するバインダーとによって多孔質シート状に形成されたものである。ＭＥＧＡ２０は、燃料電池１０の面方向における中央部分に配置されている。
図１に示すように、ＭＥＧＡ２０は、板状の膜電極接合体２１と、膜電極接合体２１を挟む一対のガス拡散層２５，２６とを備えている。膜電極接合体２１は、電解質膜と、同電解質膜を挟む一対の触媒層（アノードおよびカソード）とによって構成されている。ガス拡散層２５，２６は、炭素繊維と炭素繊維を結合するバインダーとによって多孔質シート状に形成されたものである。ＭＥＧＡ２０は、燃料電池１０の面方向における中央部分に配置されている。
【0024】
＜枠部材２７＞
燃料電池１０の内部には、シート状の枠部材２７が設けられている。枠部材２７は、合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって形成されている。枠部材２７は矩形枠状をなしている。燃料電池１０では、枠部材２７の中央の貫通孔（以下、中央孔２７Ａ）にＭＥＧＡ２０が収容されている。枠部材２７には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。枠部材２７は、第１セパレータ３０と第２セパレータ４０との間に挟持されている。燃料電池１０では、この枠部材２７を介して、第１セパレータ３０と第２セパレータ４０とが接合されている。本実施形態では、枠部材２７がスペーサ部材に相当する。
燃料電池１０の内部には、シート状の枠部材２７が設けられている。枠部材２７は、合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって形成されている。枠部材２７は矩形枠状をなしている。燃料電池１０では、枠部材２７の中央の貫通孔（以下、中央孔２７Ａ）にＭＥＧＡ２０が収容されている。枠部材２７には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。枠部材２７は、第１セパレータ３０と第２セパレータ４０との間に挟持されている。燃料電池１０では、この枠部材２７を介して、第１セパレータ３０と第２セパレータ４０とが接合されている。本実施形態では、枠部材２７がスペーサ部材に相当する。
【0025】
【0026】
図２および図３に示すように、第１セパレータ３０は板状をなすとともにマニホールド孔１１～１６を有している。
図１および図２に示すように、第１セパレータ３０におけるＭＥＧＡ２０側の部分には、燃料ガス流路部３１、上流側分配部３２、および下流側分配部３３が区画形成されている。図２中に二点鎖線で示すように、燃料ガス流路部３１は、第１セパレータ３０の面方向における中央部分、詳しくは上記ＭＥＧＡ２０に対向する部分に設けられている。上流側分配部３２は、マニホールド孔１３と燃料ガス流路部３１とを接続している。下流側分配部３３は、マニホールド孔１４と燃料ガス流路部３１とを接続している。
図１および図２に示すように、第１セパレータ３０におけるＭＥＧＡ２０側の部分には、燃料ガス流路部３１、上流側分配部３２、および下流側分配部３３が区画形成されている。図２中に二点鎖線で示すように、燃料ガス流路部３１は、第１セパレータ３０の面方向における中央部分、詳しくは上記ＭＥＧＡ２０に対向する部分に設けられている。上流側分配部３２は、マニホールド孔１３と燃料ガス流路部３１とを接続している。下流側分配部３３は、マニホールド孔１４と燃料ガス流路部３１とを接続している。
【0027】
図１に示すように、第１セパレータ３０には、厚さ方向ＺにおいてＭＥＧＡ２０から離れるように突出する複数の突条３４が設けられている。この突条３４とＭＥＧＡ２０とによって区画される空間が、燃料ガス流路３１Ａを構成している。
【0028】
図１～図３に示すように、第１セパレータ３０は、厚さ方向Ｚから見た平面視における中央部分を構成する中央部３５と、平面視において上記中央部３５の周囲を囲む形状をなす周囲部３６とに分割された構造をなしている。
【0029】
＜中央部３５＞
中央部３５は、第１材料としての金属材料（例えばステンレス鋼板）によって平面視矩形状に形成されている。なお本実施形態では、中央部３５を構成する金属材料が第１材料に相当する。中央部３５は、主に、第１セパレータ３０における上記ＭＥＧＡ２０に対向する部分、詳しくはＭＥＧＡ２０に接触する部分を構成する。この中央部３５には前記突条３４が形成されている。中央部３５の外縁部分には段差部３７が設けられている。段差部３７は、中央部３５における外縁側の部分が中央側の部分よりも上記ＭＥＧＡ２０から離間した位置（図１における上方）になる段差形状をなしている。段差部３７は、中央部３５の外縁全周にわたって延びている。
中央部３５は、第１材料としての金属材料（例えばステンレス鋼板）によって平面視矩形状に形成されている。なお本実施形態では、中央部３５を構成する金属材料が第１材料に相当する。中央部３５は、主に、第１セパレータ３０における上記ＭＥＧＡ２０に対向する部分、詳しくはＭＥＧＡ２０に接触する部分を構成する。この中央部３５には前記突条３４が形成されている。中央部３５の外縁部分には段差部３７が設けられている。段差部３７は、中央部３５における外縁側の部分が中央側の部分よりも上記ＭＥＧＡ２０から離間した位置（図１における上方）になる段差形状をなしている。段差部３７は、中央部３５の外縁全周にわたって延びている。
【0030】
＜周囲部３６＞
周囲部３６は、合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって、平面視矩形枠状に形成されている。なお本実施形態では、周囲部３６を構成する合成樹脂材料が、第１材料とは熱膨張率の異なる第２材料に相当する。周囲部３６は、主に、第１セパレータ３０における上記枠部材２７に対向する部分、すなわち枠部材２７に接触する部分を構成する。周囲部３６には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。本実施形態では、周囲部３６の中央の貫通孔（中央孔３６Ａ）を塞ぐ態様で、周囲部３６に対して中央部３５が取り付けられる。これら周囲部３６および中央部３５によって第１セパレータ３０は構成されている。
周囲部３６は、合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって、平面視矩形枠状に形成されている。なお本実施形態では、周囲部３６を構成する合成樹脂材料が、第１材料とは熱膨張率の異なる第２材料に相当する。周囲部３６は、主に、第１セパレータ３０における上記枠部材２７に対向する部分、すなわち枠部材２７に接触する部分を構成する。周囲部３６には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。本実施形態では、周囲部３６の中央の貫通孔（中央孔３６Ａ）を塞ぐ態様で、周囲部３６に対して中央部３５が取り付けられる。これら周囲部３６および中央部３５によって第１セパレータ３０は構成されている。
【0031】
【0032】
＜弾性体３８＞
そして、中央部３５の外縁をなす段差部３７と周囲部３６の内縁３６Ｂとが重なる部分において、中央部３５と周囲部３６とが、弾性体３８を介して接合されている。弾性体３８は、弾性を有する合成樹脂材料（例えばウレタン）によって形成されている。これにより本実施形態では、弾性体３８の形成材料の弾性率が、ガス拡散層２５，２６の形成材料の弾性率よりも小さくなっている。弾性体３８は、断面矩形状で、中央部３５の周囲全周にわたって延びる四角環状をなしている。本実施形態では、接着剤からなる接着層３９（図４）を介して、弾性体３８における上記中央部３５の段差部３７側の面が同段差部３７に接着されるとともに、同弾性体３８における上記周囲部３６の内縁３６Ｂ側の面が同内縁３６Ｂに接着されている。本実施形態では、弾性体３８が接着剤により、中央部３５の段差部３７と周囲部３６の内縁３６Ｂとにそれぞれ接着されている。
そして、中央部３５の外縁をなす段差部３７と周囲部３６の内縁３６Ｂとが重なる部分において、中央部３５と周囲部３６とが、弾性体３８を介して接合されている。弾性体３８は、弾性を有する合成樹脂材料（例えばウレタン）によって形成されている。これにより本実施形態では、弾性体３８の形成材料の弾性率が、ガス拡散層２５，２６の形成材料の弾性率よりも小さくなっている。弾性体３８は、断面矩形状で、中央部３５の周囲全周にわたって延びる四角環状をなしている。本実施形態では、接着剤からなる接着層３９（図４）を介して、弾性体３８における上記中央部３５の段差部３７側の面が同段差部３７に接着されるとともに、同弾性体３８における上記周囲部３６の内縁３６Ｂ側の面が同内縁３６Ｂに接着されている。本実施形態では、弾性体３８が接着剤により、中央部３５の段差部３７と周囲部３６の内縁３６Ｂとにそれぞれ接着されている。
【0033】
【0034】
図１および図５に示すように、第２セパレータ４０におけるＭＥＧＡ２０側の部分には、酸化剤ガス流路部４１、上流側分配部４２、および下流側分配部４３が設けられている。図５中に二点鎖線で示すように、酸化剤ガス流路部４１は、第２セパレータ４０の面方向における中央部分、詳しくは上記ＭＥＧＡ２０に対向する部分に設けられている。上流側分配部４２は、マニホールド孔１６と酸化剤ガス流路部４１とを接続している。下流側分配部４３は、マニホールド孔１１と酸化剤ガス流路部４１とを接続している。
【0035】
図１に示すように、第２セパレータ４０には、厚さ方向ＺにおいてＭＥＧＡ２０から離れるように突出する複数の突条４４が設けられている。突条４４とＭＥＧＡ２０とによって区画される空間が、酸化剤ガス流路４１Ａを構成している。
【0036】
図１、図５および図６に示すように、第２セパレータ４０は、厚さ方向Ｚから見た平面視における中央部分を構成する中央部４５と、平面視において上記中央部４５の周囲を囲む形状をなす周囲部４６とに分割された構造をなしている。
【0037】
＜周囲部４６＞
周囲部４６は、第２材料としての合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって、平面視矩形枠状に形成されている。周囲部４６は、主に、第２セパレータ４０における上記枠部材２７に対向する部分、すなわち枠部材２７に接触する部分を構成する。周囲部４６には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。本実施形態では、周囲部４６の中央の貫通孔（以下、中央孔４６Ａ）を塞ぐ態様で、周囲部４６に対して中央部４５が取り付けられる。これら周囲部４６および中央部４５によって第２セパレータ４０は構成されている。
周囲部４６は、第２材料としての合成樹脂材料（例えばポリプロピレン）によって、平面視矩形枠状に形成されている。周囲部４６は、主に、第２セパレータ４０における上記枠部材２７に対向する部分、すなわち枠部材２７に接触する部分を構成する。周囲部４６には、前記マニホールド孔１１～１６が形成されている。本実施形態では、周囲部４６の中央の貫通孔（以下、中央孔４６Ａ）を塞ぐ態様で、周囲部４６に対して中央部４５が取り付けられる。これら周囲部４６および中央部４５によって第２セパレータ４０は構成されている。
【0038】
【0039】
＜弾性体３８＞
そして、中央部４５の外縁をなす段差部４７と周囲部４６の内縁４６Ｂとが重なる部分において、中央部４５と周囲部４６とが、弾性体４８を介して接合されている。弾性体４８は、弾性を有する合成樹脂材料（例えばウレタン）によって形成されている。これにより本実施形態では、弾性体４８の形成材料の弾性率が、ガス拡散層２５，２６の形成材料の弾性率よりも小さくなっている。弾性体４８は、断面矩形状で、中央部４５の周囲全周にわたって延びる四角環状をなしている。本実施形態では、接着剤からなる接着層４９（図７）を介して、弾性体４８における上記中央部４５の段差部４７側の面が同段差部４７に接着されるとともに、同弾性体４８における上記周囲部４６の内縁４６Ｂ側の面が同内縁４６Ｂに接着されている。
そして、中央部４５の外縁をなす段差部４７と周囲部４６の内縁４６Ｂとが重なる部分において、中央部４５と周囲部４６とが、弾性体４８を介して接合されている。弾性体４８は、弾性を有する合成樹脂材料（例えばウレタン）によって形成されている。これにより本実施形態では、弾性体４８の形成材料の弾性率が、ガス拡散層２５，２６の形成材料の弾性率よりも小さくなっている。弾性体４８は、断面矩形状で、中央部４５の周囲全周にわたって延びる四角環状をなしている。本実施形態では、接着剤からなる接着層４９（図７）を介して、弾性体４８における上記中央部４５の段差部４７側の面が同段差部４７に接着されるとともに、同弾性体４８における上記周囲部４６の内縁４６Ｂ側の面が同内縁４６Ｂに接着されている。
【0040】
＜作用効果＞
本実施形態の作用効果について説明する。
（１）セパレータ３０，４０は、金属材料によって構成される中央部３５，４５と合成樹脂材料によって構成される周囲部３６，４６とを有する。中央部３５，４５の外縁を構成する段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとは、厚さ方向Ｚにおいて重なる構造をなすとともに、弾性体３８，４８を介して接合されている。
本実施形態の作用効果について説明する。
（１）セパレータ３０，４０は、金属材料によって構成される中央部３５，４５と合成樹脂材料によって構成される周囲部３６，４６とを有する。中央部３５，４５の外縁を構成する段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとは、厚さ方向Ｚにおいて重なる構造をなすとともに、弾性体３８，４８を介して接合されている。
【0041】
本実施形態では、セパレータ３０，４０の中央部３５，４５の熱膨張量と周囲部３６，４６の熱膨張量とが異なる。そのためセパレータ３０，４０の温度が変化した場合には、上記熱膨張量の違いに起因して、中央部３５，４５の段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとを前記厚さ方向Ｚと交差する方向（詳しくは、面方向）にずらす力が作用するようになる。
【0042】
本実施形態のセパレータ３０，４０では、中央部３５，４５の外縁をなす段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとが弾性体３８，４８を介して接合されている。そのため図８に示すように、弾性体３８が弾性変形することで、中央部３５の段差部３７と周囲部３６の内縁３６Ｂとの面方向における相対移動が許容されるようになる。同様に、弾性体４８（図７参照）が弾性変形することで、中央部４５の段差部４７と周囲部４６の内縁４６Ｂとの面方向における相対移動が許容されるようになる。これにより、セパレータ３０，４０の中央部３５，４５や周囲部３６，４６に熱応力が生じることを抑えることができ、中央部３５，４５や周囲部３６，４６の熱変形を抑えることができる。したがって、セパレータ３０，４０の性能（耐久性能など）の向上を図ることができ、ひいては燃料電池１０の発電性能の向上を図ることができる。
【0043】
（２）弾性体３８，４８は、接着剤によって中央部３５，４５の段差部３７，４７および周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂに接着されている。これにより、適度の弾性を有する弾性体３８，４８を、適当な接着剤を利用して中央部３５，４５の段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとの間に取り付けることができる。
【0044】
（３）一対の周囲部３６，４６の間にはシート状の枠部材２７が挟持されている。一対の中央部３５，４５の間にはＭＥＧＡ２０が挟持されている。弾性体３８，４８の形成材料の弾性率はガス拡散層２５，２６の形成材料の弾性率よりも小さくなっている。
【0045】
燃料電池１０の一部を構成するガス拡散層２５，２６は、その構造上、他の構成部材と比較して寸法のばらつきが大きくなり易い。このことから燃料電池１０では、一対のセパレータ３０，４０の間隔、詳しくはガス拡散層２５，２６を挟み込む部分である中央部３５，４５の間隔にばらつきが生じ易いと云える。そのため、セパレータ３０，４０を組み付ける際には、上記中央部３５の間隔のばらつきに起因して、中央部３５と周囲部３６との厚さ方向Ｚにおける相対位置にばらつきが生じるおそれがある。
【0046】
図９に示すように、本実施形態の燃料電池１０では、中央部３５，４５の段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとの間に弾性体３８，４８が設けられている。そのため、中央部３５，４５と周囲部３６，４６との厚さ方向Ｚ（図９の上下方向）における相対位置のばらつきによるずれ分が、弾性体３８，４８の厚さ方向Ｚにおける弾性変形を通じて許容されるようになる。しかも、弾性体３８，４８としてガス拡散層２５，２６よりも弾性率の小さいものが用いられるため、セパレータ３０，４０を組み付ける際には、ガス拡散層２５，２６の変形を抑えながら弾性体３８，４８を弾性変形させることができる。
【0047】
本実施形態のセパレータ３０，４０は、中央部３５，４５と周囲部３６，４６とが異材料によって構成されている。本実施形態によれば、そうしたセパレータ３０，４０の組み付け作業を、中央部３５，４５によって挟持されるガス拡散層２５，２６の寸法ばらつきに応じたかたちで、同ガス拡散層２５，２６の形状変化を抑えつつ好適に行うことができる。
【0048】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態および以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0049】
・セパレータ３０，４０において弾性体３８，４８が設けられる部分の構造、具体的には中央部３５，４５の外縁の構造や周囲部３６，４６の内縁３６Ｂの構造は、任意に変更可能である。例えば、周囲部３６，４６の内縁に段差部を形成するようにしてもよい。この段差部としては、周囲部３６，４６の内縁端側の部分が外縁側の部分よりも前記ＭＥＧＡ２０から離間した位置になる段差形状を採用したり、同内縁端側の部分が外縁側の部分よりもＭＥＧＡ２０に近い位置になる段差形状を採用したりすることができる。その他、中央部３５の外縁に段差部３７を形成せず、同外縁を平らに形成することなども可能である。
【0050】
・ガス拡散層２５，２６を、炭素繊維と炭素繊維を結合するバインダーとによって多孔質シート状に形成された基材層と、合成樹脂材料および導電性材料を主成分とする多孔体薄膜（いわゆるマイクロポーラス層）とが積層された構造にしてもよい。
【0051】
・上記実施形態では、弾性体３８，４８を接着剤からなる接着層３９，４９によって中央部３５，４５の段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとに接着するようにした。これに代えて、硬化後において適度の弾性を有する接着剤を利用するとともに、この接着剤からなる接着層のみを介して、中央部３５，４５の段差部３７，４７と周囲部３６，４６の内縁３６Ｂ，４６Ｂとを接着するようにしてもよい。なお、この構成では、接着層が弾性体に相当する。
【0052】
・上記実施形態にかかる燃料電池用セパレータを、第１セパレータ３０および第２セパレータ４０の一方のみに適用するようにしてもよい。
・上記実施形態にかかる燃料電池用セパレータは、中央部と周囲部とが異材料によって構成される燃料電池用セパレータであれば、適用することができる。そうしたセパレータとしては、例えば中央部が炭素系材料（炭素、または炭素に合成樹脂材料を混ぜたもの）によって形成されるとともに、周囲部が合成樹脂材料によって形成されたものを挙げることができる。
・上記実施形態にかかる燃料電池用セパレータは、中央部と周囲部とが異材料によって構成される燃料電池用セパレータであれば、適用することができる。そうしたセパレータとしては、例えば中央部が炭素系材料（炭素、または炭素に合成樹脂材料を混ぜたもの）によって形成されるとともに、周囲部が合成樹脂材料によって形成されたものを挙げることができる。
【符号の説明】
【0053】
１０…燃料電池
２０…膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）
２１…膜電極接合体
２５…ガス拡散層
２６…ガス拡散層
２７…枠部材
３０…第１セパレータ
３５，４５…中央部
３６，４６…周囲部
３６Ｂ，４６Ｂ…内縁
３７，４７…段差部
３８，４８…弾性体
３９，４９…接着層
４０…第２セパレータ
２０…膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）
２１…膜電極接合体
２５…ガス拡散層
２６…ガス拡散層
２７…枠部材
３０…第１セパレータ
３５，４５…中央部
３６，４６…周囲部
３６Ｂ，４６Ｂ…内縁
３７，４７…段差部
３８，４８…弾性体
３９，４９…接着層
４０…第２セパレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】