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公開番号2025177547
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2024084485
出願日2024-05-24
発明の名称燃料電池セル
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類H01M 8/0276 20160101AFI20251128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】内部シール部一部が粘着剤層で構成された燃料電池セルにおいて、流路内での流体の誘導を十分に行う。
【解決手段】膜電極接合体を保持するフレームと、フレームに重ねられるセパレータと、を備える燃料電池セルが提供される。燃料電池セルは、フレームとセパレータとの間で、流体の流路を外部に対してシールする内部シール部と、他のセパレータとセパレータの間において、流体の流路を外部に対してシールする外部シール部と、を備える。内部シール部は、セパレータの一部と粘着剤層から構成されている。セパレータは、フレームとセパレータとの間において流路内で流体を誘導する流路壁を備える。燃料電池セルは、流路壁とフレームとの間、ならびにフレームとセパレータとを重ね方向に沿って見たときに、外部シール部と重なる位置に配されている部分である重複部分を構成するセパレータの一部と、フレームと、の間に、粘着剤層を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
膜電極接合体を保持するフレームと、前記フレームに重ねられているセパレータと、を備える燃料電池セルであって、
前記フレームと前記セパレータとの間において、流体の流路を外部に対してシールする内部シール部と、
前記セパレータに対して前記フレームとは逆の側に配される他のセパレータと、前記セパレータと、の間において、流体の流路を外部に対してシールする外部シール部と、を備え、
前記内部シール部は、少なくとも、前記セパレータの一部と、前記セパレータの前記一部に対して前記フレームの側に配されている粘着剤で構成される粘着剤層と、から構成されており、
前記セパレータは、
前記フレームと前記セパレータとの間において、前記膜電極接合体の表面の互いに異なる部位に向けて前記流路内で流体を誘導するための流路壁を備え、
前記燃料電池セルは、
前記流路壁と前記フレームとの間、ならびに
前記フレームと前記セパレータとを重ね方向に沿って見たときに、前記外部シール部と重なる位置に配されている部分である、重複部分を構成する前記セパレータの一部と、前記フレームと、の間に、
前記粘着剤で構成される粘着剤層を備える、燃料電池セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池セルに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、複数の燃料電池セルが積層されて構成されている燃料電池スタックが存在する。燃料電池スタックにおいては、燃料電池セルの積層方向に沿って独立に伸びる複数の供給流路内を、燃料ガスおよび酸化ガスが流通する。それらの流路を介して各燃料電池セルに配送された燃料ガスおよび酸化ガスは、各燃料電池セル内において、それぞれ独立に設けられた流路を流通する。その後、各燃料電池セル内で反応に使用された燃料ガスおよび酸化ガスは、燃料電池セルの積層方向に沿って独立に伸びる複数の排出流路内を通って、燃料電池スタック外に送られる。
【０００３】
燃料ガスおよび酸化ガスの互いに独立した流路を形成し、かつ、燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池スタックの外部に流出する事態を防止するため、燃料電池スタックにおいては、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を保持するフレームとセパレータとの間、ならびに隣接するセパレータ同士の間に、シール部材が配されている。
【０００４】
特許文献１の技術においては、ＭＥＡの両側に配される各セパレータと、ＭＥＡを保持するフレームと、の間に、ＭＥＡを囲むループ状のシール部材が設けられている。シール部材は、セパレータに接着されているシール部材主部と、シール部材主部の表面に配置された粘着層からなる。シール部材主部は、架橋された発泡ゴム材料により構成されている。粘着層は、ＵＶ架橋可能なアクリル系粘着剤、特に炭化水素アクリレート系粘着剤が使用される。
【０００５】
特許文献１の技術においては、燃料電池セルの組み立て時においては、発泡ゴムからなるシール部材主部が柔軟に変形して、炭化水素アクリレート系粘着剤からなる粘着層を、シール対象物としてのフレームに確実に密着させ、初期のシール性能を確保する。長期間の使用により発泡ゴム材料の反力が減少した場合には、炭化水素アクリレート系粘着剤からなる粘着層がシール対象物としてのフレームに密着し続けることにより、確実なシール性が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－１８７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池セルの積層方向に沿って配送された燃料ガスおよび酸化ガスが、それぞれ燃料電池セルの内部の各位置へ、適切な量で分配され、流通するように、燃料電池セル内においては、流路が設けられている。それらの流路は、セパレータに設けられている壁部によって、それぞれ画定され、互いに隔てられている。
【０００８】
燃料電池スタックが積層方向に押圧され、隣接するセパレータ同士の間、およびＭＥＡを保持するフレームとセパレータとの間において、シール性が確保された状態において、燃料電池セル内において各流体の流路を画定する壁部の上端は、ＭＥＡを保持するフレームに密着していることが好ましい。しかし、特許文献１の技術のように、シール部材主部に加えて粘着層が配されると、各流体の流路を画定する壁部の上端と、ＭＥＡを保持するフレームとの間に隙間が生じるおそれがある。
【０００９】
燃料電池セル内において各流体の流路を画定している壁部の上端と、ＭＥＡを保持するフレームとの間に隙間が生じている場合には、燃料電池セル内において、燃料ガスおよび酸化ガスが壁部を乗り越えて流通してしまい、燃料ガスおよび酸化ガスの、燃料電池セル内部の各位置へ分配量の制御が十分に行われない。また発電によって生じる生成水の排水も十分に行えなくなる。その結果、燃料電池スタックにおける発電効率が低下する。
【００１０】
また、フレームとセパレータの間に配されるシール部材は、セパレータ同士の間に配されるシール部材と同じ部位に配されるわけではない。特許文献１の技術のように、フレームとセパレータの間に配されるシール部材において、シール部材主部に加えて粘着層が配されると、燃料電池セルの積層方向に沿って見たときに、セパレータ同士の間に配されるシール部材が位置する部位において、以下のような問題が生じる。すなわち、ＭＥＡを保持するフレームとセパレータとが密着し、積層方向に相互に力を伝えるべき部位において、隙間が生じ、セパレータ同士の間に配されるシール部材が十分にシール性能を発揮できなくなる場合がある。その結果、隣接するセパレータ同士の間から、燃料ガスおよび酸化ガスが燃料電池スタックの外部に流出するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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