JP3751911B2 - 高分子電解質型燃料電池およびそのセパレータ板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する固体高分子電解質を用いた燃料電池、特にその導電性セパレータ板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する燃料ガスとを電気化学的に反応させて、電力と熱とを同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及び高分子電解質膜を挟む一対の電極からなる。電極は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒層、およびこの触媒層の外面に形成された、通気性と電子導電性を併せ持つ拡散層からなる。
【０００３】
電極に供給するガスが外にリークしたり、２種類のガスが互いに混合したりしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガスケットが配置される。このシール材やガスケットは、電極及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、これをＭＥＡ（電解質膜・電極接合体）と呼ぶ。ＭＥＡの外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接したＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータ板が配置される。セパレータ板のＭＥＡと接触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガスや余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成される。ガス流路は、セパレータ板と別に設けることもできるが、セパレータ板の表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的である。
【０００４】
このガス流路を構成する溝にガスを供給するために、前記ガス流路を形成したセパレータ板には、積層電池に共通に連通したガス連通路を形成するための貫通した孔が設けられる。この孔はマニホールド孔と呼ばれる。このマニホールド孔に前記ガス流路の出入り口を連通させることにより、マニホールド孔から直接ガスをガス流路に供給することができる。
【０００５】
燃料電池は、運転中に発熱するので、電池を良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する必要がある。通常、１〜３セル毎に冷却水を流す冷却部をセパレータ板とセパレータ板との間に設けられる。セパレータ板の背面に冷却水の流路を設けて冷却部とする場合が多い。これらのＭＥＡとセパレータ板および冷却部を交互に重ねていき、１０〜２００セル積層した後、集電板と絶縁板を介し、端板でこれを挟み、締結ボルトで両端から固定するのが一般的な積層電池の構造である。
【０００６】
このような固体高分子型の燃料電池では、セパレータ板は導電性が高く、かつ気密性が高く、更に水素／酸素を酸化還元する際の反応に対して高い耐食性を持つ必要がある。このような理由で、従来のセパレータ板は、通常グラッシーカーボンなどのカーボン材料で構成し、ガス流路も切削加工や研削によって作製していた。
しかしながら近年、従来使用されたカーボン材料に代えて、膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料などを用いた成形加工が可能なセパレータ板製作の試みが行われている。
【０００７】
従来のカーボン板の切削による方法では、カーボン板の材料コストと共に、これを切削するためのコストを引き下げることが困難であった。また、上述の膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料を用いた方法においても、次のような問題があった。すなわち、金型による成形では、セパレータ板の原料が、加圧したときに上金型と下金型との間の隙間に進入し、そこで冷却され、固化される。そのため、はみ出し部分を形成する。また、成形加工後に金型やドリルなどの加工機により、マニホールド孔を加工する方法においても、加工機と材料の間の剪断力によりたれ込みが発生する。このはみ出し部分やたれ込み部分を通常バリと称している。
【０００８】
このバリが、マニホールド孔とガス流路との連絡部分に発生すると、バリによりガス流路の断面積が狭められるため、ガス流路へのガスの供給が妨げられ、電池特性が低下する。また、ガス流路出口側に生じたバリは、電極反応により生成した水分がガス流路内で結露することで形成された水滴が、ガス流路外に排出されることを妨げ、ガス流路のつまりを引き起こし、電池特性を低下させる。
上記のバリによる電池特性の低下を防ぐために、切削や研磨によりバリを除去する作業が必要となる。しかしながら、マニホールド孔とガス流路との連絡部分は形状が複雑であるため、バリを除去する作業は高コストとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上に鑑み、マニホールド孔の開口縁部にバリが生じてもガスの流路とマニホールド孔との間のガスの流通に支障を来さないセパレータ板を提供することを目的とする。
本発明は、またマニホールド孔の開口縁部のバリを機械的に容易に除去できるセパレータ板を提供することを目的とする。
本発明は、そのようなセパレータ板を備えた高分子電解質型燃料電池を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高分子電解質型燃料電池は、高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなる複数の膜・電極接合体、前記膜・電極接合体と交互に積層された複数のセパレータ板、並びに前記一方の電極に燃料ガスを供給・排出し、他方の電極に酸化剤ガスを供給・排出するガス供給・排出手段を具備し、前記ガス供給・排出手段が、前記膜・電極接合体およびセパレータ板に共通に設けられた燃料ガスおよび酸化剤ガス用の各一対のマニホールド孔、前記導電性セパレータ板の前記一方の電極と対向する面に前記燃料ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる燃料ガスの流路、および前記導電性セパレータ板の前記他方の電極と対向する面に前記酸化剤ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる酸化剤ガスの流路を含み、前記セパレータ板の少なくとも前記電極に対向する面における各マニホールド孔の開口縁部全体に、前記ガスの流路と同じかそれより深い段部を有することを特徴とする。
【００１１】
前記セパレータ板の段部は、前記マニホールド孔側で深くなるようテーパを有することが好ましい。
前記セパレータ板のマニホールド孔は、前記ガスの流路側の開口縁部のバリが除去されていることがより好ましい。
【００１２】
本発明は、黒鉛粉末及びバインダーを含む混合物を成形する第１の工程、および機械加工によりマニホールド孔を形成する第２の工程を有する燃料電池用セパレータ板の製造方法であって、第１の工程において、溝からなるガスの流路と、前記マニホールド孔を形成する位置から前記ガスの流路の端部にわたる部分の凹部とを成形することを特徴とする燃料電池用セパレータ板の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、マニホールド孔の開口縁部に生じるバリがガス流路を狭めることがなくなり、燃料や酸化剤ガスの流れに対する影響を抑制することができる。また、発生したバリの除去を容易にすることができる。したがって、セパレータ板の加工におけるコストを抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
実施の形態１
図１は本実施の形態のセパレータ板のカソード側の正面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線で切った拡大断面図、図３は図１のII−II線で切った拡大断面図である。
このセパレータ板１０は、人造黒鉛粉末、繊維状グラファイト、及び熱硬化性フェノール樹脂の混練物を金型で成形したもので、各一対の酸化剤ガスのマニホールド孔１１ａ、１１ｂ、燃料ガスのマニホールド孔１２ａ、１２ｂ、および冷却水のマニホールド孔１３ａ、１３ｂを有する。セパレータ板１０は、さらにカソード側には、マニホールド孔１１ａと１１ｂとを連絡する並行する酸化剤ガスの流路１４を有する。このガス流路１４は、溝により形成され、したがって並行するガス流路間にはリブ１５が形成されている。セパレータ板１０は、裏面には、燃料ガスのマニホールド孔１２ａと１２ｂとを連絡するガス流路または冷却水のマニホールド孔１３ａと１３ｂとを連絡する冷却水の流路を有する。
【００１６】
本実施の形態のセパレータ板１０は、各マニホールド孔の周縁部に、ガス流路または冷却水の流路の深さと同じかそれよりやや深い段部を設けた点が従来例と異なっている。以下においては、マニホールド孔１１ａについて説明するが、他のマニホールド孔においても同様の構造を有する。
マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部に段部１６が形成されている。この段部は、ガス流路１４の入り口側の深さと同じかそれよりやや深くしてある。マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部には、バリ１７が形成されている。図では、マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部にのみバリを示しているが、他の部分に形成されたバリは、省略している。
【００１７】
この実施の形態のセパレータ板は、上記のように、酸化剤ガスのマニホールド孔１１ａとガス流路１４との間に段部１６が形成され、これによって孔１１ａの開口縁部は一段低い位置にある。そのため、孔１１ａの開口縁部にバリ１７が生じてもガス流路１４への酸化剤ガスの供給に支障を来すことは殆どなくなる。マニホールド孔１１ｂの開口縁部に、同様の段部を形成することにより、ガス流路１４からマニホールド孔１１ｂへのガス及び生成水の排出に支障を来すことも殆どなくなる。
また、段部１６を設けたことにより、マニホールド孔１１ａとガス流路１４とは、段部を介して連絡される。そして、段部１６においては、リブ１５に相当するものがないから、バリ１７を自動機により研磨して除去するのも容易である。
【００１８】
以上の利点は、図２及び図３に相当する従来例を示す図７及び図８との対比で明らかであろう。従来例のセパレータ板５０は、酸化剤ガスのマニホールド孔５１が直接にガス流路５４に連絡している。そのため、ガス流路間に形成されるリブ５５の端部が孔５１に臨んでおり、したがって孔１１の開口縁部にはリブ５５の端面に連なるバリ５６が形成される。このバリ５６は、図８から明らかなように、孔５１からガス流路５４へのガスの供給及びガス流路５４側から孔５１側へのガス及び生成水の排出に支障を来す。
本発明によれば、このような支障が解消される。本発明は、特に、ガス流路が並行する複数の溝で構成される場合に有効である。
【００１９】
実施の形態２
図４は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図４（ａ）は成形後、図４（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図４（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分に、マニホールド孔より一回り大きい凹部２０を有するようにプレス成形し、次いで、図４（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔を形成することにより製造される。成形の際、凹部２０とともに、マニホールド孔を打ち抜く位置には、断面Ｖ字型の溝２４、２５を形成している。これを金型で打ち抜くことにより、マニホールド孔２１ａが形成される。孔の打ち抜き時に形成されたバリ２７および２９も示されている。
【００２０】
本実施の形態では、孔２１ａとガス流路１４とを連絡する段部２６は、孔２１ａの縁部側が低くなるようなテーパが付されているから、ガスおよび生成水の移動がより容易となる。
【００２１】
実施の形態３
図５は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図５（ａ）は成形後、図５（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図５（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分の両面に、マニホールド孔より一回り大きい凹部３０および３２を有するようにプレス成形し、次いで、図５（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔３１ａを形成することにより製造される。孔の打ち抜き時に形成されたバリが３７および３９で示されている。
【００２２】
実施の形態４
図６は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図６（ａ）は成形後、図６（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図６（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分の両面に、マニホールド孔より一回り大きい凹部４０および４２を有するようにプレス成形し、次いで、図６（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔４１ａを形成することにより製造される。凹部４０および４２は、側壁部は開放部側が広くなるようにテーパが付されているから、孔４１ａの開口縁部には両面にテーパ付きの段部４６および４８が形成される。孔４１ａの打ち抜き時に形成されたバリが４７および４９で示されている。
【００２３】
以上の実施の形態においては、酸化剤ガスの入り口側のマニホールド孔について説明したが、出口側のマニホールド孔についても同様に適用することができる。また、段部１６、２６、３６、４６などは、マニホールド孔の開口縁部全体に設けたが、ガス流路に連絡する部分にのみ設ければよい。
また、燃料ガスのマニホールド孔では、セパレータ板のアノード側に形成されるガス流路と連絡する部分に、また冷却水のマニホールド孔では冷却水の流路と連絡する部分に、それぞれ上記の酸化剤ガスのマニホールド孔に採用したのと同様の構造を適用することができる。なお、図１では、燃料ガスおよび冷却水のマニホールド孔の部分に、酸化剤ガスのマニホールド孔と同様の段部を設けているが、これらの部分には段部は必ずしも必要とはしない。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
まず、触媒層を有する電極の作成方法を説明する。アセチレンブラック粉末に、平均粒径が約３０Åの白金粒子を２５重量％担持させた。これを電極の触媒とした。この触媒粉末をイソプロパノールに分散させ、これにパーフルオロカーボンスルホン酸粉末のエチルアルコール分散液を混合して触媒ペーストを得た。
一方、外寸１６ｃｍ×２０ｃｍ、厚み３６０μｍのカ−ボン不織布（東レ（株）製、ＴＧＰ−Ｈ−１２０）を、フッ素樹脂の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製、ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥し、４００℃で３０分加熱することで、撥水性を与えた。このカ−ボン不織布の一方の面に、上記の触媒ペーストをクリーン印刷法を用いて塗布し、触媒層を形成した。このとき、触媒層の一部は、カーボン不織布の中に埋まり込んでいる。このようにして作成した触媒層付きカーボン不織布を電極とした。電極中に含まれる白金量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカーボンスルホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるようにした。
【００２５】
次に、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍのプロトン伝導性高分子電解質膜の裏表両面に、一対の電極を触媒層が電解質膜に接するようにホットプレスで接合し、これを電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）とした。ここでは、プロトン伝導性高分子電解質として、パーフルオロカーボンスルホン酸を５０μｍの厚みに薄膜化したものを用いた。
【００２６】
次に、導電性セパレータ板について説明する。
まず、平均粒径が約１０μｍの人造黒鉛粉末５０重量部、平均直径５０μｍで、平均長さ０．５ｍｍの繊維状グラファイト３０重量部、および熱硬化性フェノール樹脂２０重量部の混合物を押し出し混練機で混練し、この混練粉末をガス流路用溝と冷却水流路用溝および目的とするマニホールド孔を成形するための加工を施した金型に投入し、ホットプレスした。ホットプレスの条件は、金型温度１５０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2で１０分間とした。得られたセパレータ板は、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍ、厚みが１．３ｍｍ、ガス流路および冷却水流路の深さが０．５ｍｍであった。
【００２７】
こうして図１に示すような構造のセパレータ板を作成した。ここで、図２および図３に１７で示すバリは、高さが０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。マニホールド孔の周縁部に形成された段部１６の幅は１．０ｍｍであった。このようなセパレータ板を１Ａとする。セパレータ板１Ａのマニホールド孔の周縁部に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。これを１Ｂとする。
【００２８】
また比較例として、上記と同様のガス流路形状で、マニホールド孔の断面形状が図７のようになる金型を用いて、上記と同様の材料およびプレス条件でセパレータ板を作成した。図８の５６で示すように、マニホールド孔５１の開口部周縁部に発生したバリは、高さが０．０１ｍｍ〜０．１０ｍｍであった。これを比較例Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド部分に発生したバリを研磨して除去した。このとき、バリが発生した部分の形状が複雑であり自動機による研磨ができなかったため、ヤスリを用いて手作業による加工を行った。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。これを比較例Ｂとする。
次に、作成したＭＥＡの水素イオン伝導性高分子電解質膜に、冷却水と燃料ガス及び酸化剤ガスのマニホールド孔を形成した。これらの孔は図１に示したセパレータ板と同じ位置で同じ大きさとした。
【００２９】
このようにして作成した同一種類のセパレータ板２枚でＭＥＡシートを挟み単電池とした。このような単電池を２セル毎に冷却部を設けて１００セル積層し電池スタックを作成した。冷却部は、一方の面に酸化剤ガスの流路を有し、他方の面に燃料ガスの流路を有する単一のセパレータ板の替わりに、一方の面に酸化剤ガスの流路を有し、他方の面に冷却水の流路を有するカソード側セパレータ板と、一方の面に燃料ガスの流路を有し、他方の面に冷却水の流路を有するアノード側セパレータ板とを冷却水の流路を有する面を向き合わせて接合した複合セパレータ板を挿入して形成した。この電池スタックの両端部には、ステンレス鋼製の集電板、電気絶縁材料製の絶縁板、および端板を重ね合わせ、両端板を締結ロッドで結合した。この時の締結圧はセパレータ板の面積当たり１５ｋｇｆ／ｃｍ2とした。
【００３０】
このように作製した実施例および比較例の高分子電解質型燃料電池を８０℃に保持し、アノード側に７５℃の露点となるよう加湿・加温した水素ガスを、カソード側に６５℃の露点となるように加湿・加温した空気をそれぞれ供給した。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。これらの電池を燃料利用率８５％、酸素利用率５０％、電流密度０．７Ａ／ｃｍ2の条件で連続発電試験を行い、出力特性の時間変化を計測した。その結果、実施例１Ａ、１Ｂ及び比較例Ｂのセパレータを使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。比較例Ａのセパレータ板を用いた電池は、連続運転を行うと、初期１〜３時間程度は約１２．８ｋＷ（５７Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持したが、その後は、電池の電圧が変動を始め、電池に濡れすぎによるフラッディング現象が確認された。さらに３〜５時間経過後以降は、１００セル中少なくとも１セル以上の発電電圧が０Ｖ以下まで変動するようになり、運転を継続することが不可能となった。
【００３１】
《実施例２》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図４（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔２１ａのカソード側の開口縁部には、バリ２７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を２Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を２Ｂとする。
【００３２】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、２Ａ、２Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。また、バリ研磨によりマニホールド孔の開口縁部の断面が球面となった場合についても同様の電池特性が得られることが確認された。
【００３３】
《実施例３》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図５（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔３１ａのカソード側の開口縁部には、バリ３７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を３Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を３Ｂとする。
【００３４】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、３Ａ、３Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。
【００３５】
《実施例４》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図６（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔４１ａのカソード側の開口縁部には、バリ４７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を４Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を４Ｂとする。
【００３６】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、４Ａ、４Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、切削や研削に比べてコストの低い成形加工が可能な、膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料などを用いたセパレータ製作において、加工の過程で発生したバリの除去工程を不要とし、あるいは自動機によるバリの除去を可能とし、量産時に大幅なコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるセパレータ板のカソード側の正面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線の拡大断面図である。
【図３】図１のII−II線の拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図７】従来のセパレータ板の図１のＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図である。
【図８】従来のセパレータ板の図１のII−II線に相当する部分で切った拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ セパレータ板
１１ａ、１１ｂ 酸化剤ガスのマニホールド孔
１２ａ、１２ｂ 燃料ガスのマニホールド孔
１３ａ、１３ｂ 冷却水のマニホールド孔
１４ ガス流路
１５ リブ
１６ 段部
１７ バリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネレーションシステム等に使用する固体高分子電解質を用いた燃料電池、特にその導電性セパレータ板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質を用いた燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気など酸素を含有する燃料ガスとを電気化学的に反応させて、電力と熱とを同時に発生させるものである。この燃料電池は、基本的には、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜、及び高分子電解質膜を挟む一対の電極からなる。電極は、白金族金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒層、およびこの触媒層の外面に形成された、通気性と電子導電性を併せ持つ拡散層からなる。
【０００３】
電極に供給するガスが外にリークしたり、２種類のガスが互いに混合したりしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガスケットが配置される。このシール材やガスケットは、電極及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、これをＭＥＡ（電解質膜・電極接合体）と呼ぶ。ＭＥＡの外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接したＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性のセパレータ板が配置される。セパレータ板のＭＥＡと接触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガスや余剰ガスを運び去るためのガス流路が形成される。ガス流路は、セパレータ板と別に設けることもできるが、セパレータ板の表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的である。
【０００４】
このガス流路を構成する溝にガスを供給するために、前記ガス流路を形成したセパレータ板には、積層電池に共通に連通したガス連通路を形成するための貫通した孔が設けられる。この孔はマニホールド孔と呼ばれる。このマニホールド孔に前記ガス流路の出入り口を連通させることにより、マニホールド孔から直接ガスをガス流路に供給することができる。
【０００５】
燃料電池は、運転中に発熱するので、電池を良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する必要がある。通常、１〜３セル毎に冷却水を流す冷却部をセパレータ板とセパレータ板との間に設けられる。セパレータ板の背面に冷却水の流路を設けて冷却部とする場合が多い。これらのＭＥＡとセパレータ板および冷却部を交互に重ねていき、１０〜２００セル積層した後、集電板と絶縁板を介し、端板でこれを挟み、締結ボルトで両端から固定するのが一般的な積層電池の構造である。
【０００６】
このような固体高分子型の燃料電池では、セパレータ板は導電性が高く、かつ気密性が高く、更に水素／酸素を酸化還元する際の反応に対して高い耐食性を持つ必要がある。このような理由で、従来のセパレータ板は、通常グラッシーカーボンなどのカーボン材料で構成し、ガス流路も切削加工や研削によって作製していた。
しかしながら近年、従来使用されたカーボン材料に代えて、膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料などを用いた成形加工が可能なセパレータ板製作の試みが行われている。
【０００７】
従来のカーボン板の切削による方法では、カーボン板の材料コストと共に、これを切削するためのコストを引き下げることが困難であった。また、上述の膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料を用いた方法においても、次のような問題があった。すなわち、金型による成形では、セパレータ板の原料が、加圧したときに上金型と下金型との間の隙間に進入し、そこで冷却され、固化される。そのため、はみ出し部分を形成する。また、成形加工後に金型やドリルなどの加工機により、マニホールド孔を加工する方法においても、加工機と材料の間の剪断力によりたれ込みが発生する。このはみ出し部分やたれ込み部分を通常バリと称している。
【０００８】
このバリが、マニホールド孔とガス流路との連絡部分に発生すると、バリによりガス流路の断面積が狭められるため、ガス流路へのガスの供給が妨げられ、電池特性が低下する。また、ガス流路出口側に生じたバリは、電極反応により生成した水分がガス流路内で結露することで形成された水滴が、ガス流路外に排出されることを妨げ、ガス流路のつまりを引き起こし、電池特性を低下させる。
上記のバリによる電池特性の低下を防ぐために、切削や研磨によりバリを除去する作業が必要となる。しかしながら、マニホールド孔とガス流路との連絡部分は形状が複雑であるため、バリを除去する作業は高コストとなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上に鑑み、マニホールド孔の開口縁部にバリが生じてもガスの流路とマニホールド孔との間のガスの流通に支障を来さないセパレータ板を提供することを目的とする。
本発明は、またマニホールド孔の開口縁部のバリを機械的に容易に除去できるセパレータ板を提供することを目的とする。
本発明は、そのようなセパレータ板を備えた高分子電解質型燃料電池を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の高分子電解質型燃料電池は、高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなる複数の膜・電極接合体、前記膜・電極接合体と交互に積層された複数のセパレータ板、並びに前記一方の電極に燃料ガスを供給・排出し、他方の電極に酸化剤ガスを供給・排出するガス供給・排出手段を具備し、前記ガス供給・排出手段が、前記膜・電極接合体およびセパレータ板に共通に設けられた燃料ガスおよび酸化剤ガス用の各一対のマニホールド孔、前記導電性セパレータ板の前記一方の電極と対向する面に前記燃料ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる燃料ガスの流路、および前記導電性セパレータ板の前記他方の電極と対向する面に前記酸化剤ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる酸化剤ガスの流路を含み、前記セパレータ板の少なくとも前記電極に対向する面における各マニホールド孔の開口縁部全体に、前記ガスの流路と同じかそれより深い段部を有することを特徴とする。
【００１１】
前記セパレータ板の段部は、前記マニホールド孔側で深くなるようテーパを有することが好ましい。
前記セパレータ板のマニホールド孔は、前記ガスの流路側の開口縁部のバリが除去されていることがより好ましい。
【００１２】
本発明は、黒鉛粉末及びバインダーを含む混合物を成形する第１の工程、および機械加工によりマニホールド孔を形成する第２の工程を有する燃料電池用セパレータ板の製造方法であって、第１の工程において、溝からなるガスの流路と、前記マニホールド孔を形成する位置から前記ガスの流路の端部にわたる部分の凹部とを成形することを特徴とする燃料電池用セパレータ板の製造方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、マニホールド孔の開口縁部に生じるバリがガス流路を狭めることがなくなり、燃料や酸化剤ガスの流れに対する影響を抑制することができる。また、発生したバリの除去を容易にすることができる。したがって、セパレータ板の加工におけるコストを抑制することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
実施の形態１
図１は本実施の形態のセパレータ板のカソード側の正面図である。図２は図１のＩ−Ｉ線で切った拡大断面図、図３は図１のII−II線で切った拡大断面図である。
このセパレータ板１０は、人造黒鉛粉末、繊維状グラファイト、及び熱硬化性フェノール樹脂の混練物を金型で成形したもので、各一対の酸化剤ガスのマニホールド孔１１ａ、１１ｂ、燃料ガスのマニホールド孔１２ａ、１２ｂ、および冷却水のマニホールド孔１３ａ、１３ｂを有する。セパレータ板１０は、さらにカソード側には、マニホールド孔１１ａと１１ｂとを連絡する並行する酸化剤ガスの流路１４を有する。このガス流路１４は、溝により形成され、したがって並行するガス流路間にはリブ１５が形成されている。セパレータ板１０は、裏面には、燃料ガスのマニホールド孔１２ａと１２ｂとを連絡するガス流路または冷却水のマニホールド孔１３ａと１３ｂとを連絡する冷却水の流路を有する。
【００１６】
本実施の形態のセパレータ板１０は、各マニホールド孔の周縁部に、ガス流路または冷却水の流路の深さと同じかそれよりやや深い段部を設けた点が従来例と異なっている。以下においては、マニホールド孔１１ａについて説明するが、他のマニホールド孔においても同様の構造を有する。
マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部に段部１６が形成されている。この段部は、ガス流路１４の入り口側の深さと同じかそれよりやや深くしてある。マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部には、バリ１７が形成されている。図では、マニホールド孔１１ａのカソード側の周縁部にのみバリを示しているが、他の部分に形成されたバリは、省略している。
【００１７】
この実施の形態のセパレータ板は、上記のように、酸化剤ガスのマニホールド孔１１ａとガス流路１４との間に段部１６が形成され、これによって孔１１ａの開口縁部は一段低い位置にある。そのため、孔１１ａの開口縁部にバリ１７が生じてもガス流路１４への酸化剤ガスの供給に支障を来すことは殆どなくなる。マニホールド孔１１ｂの開口縁部に、同様の段部を形成することにより、ガス流路１４からマニホールド孔１１ｂへのガス及び生成水の排出に支障を来すことも殆どなくなる。
また、段部１６を設けたことにより、マニホールド孔１１ａとガス流路１４とは、段部を介して連絡される。そして、段部１６においては、リブ１５に相当するものがないから、バリ１７を自動機により研磨して除去するのも容易である。
【００１８】
以上の利点は、図２及び図３に相当する従来例を示す図７及び図８との対比で明らかであろう。従来例のセパレータ板５０は、酸化剤ガスのマニホールド孔５１が直接にガス流路５４に連絡している。そのため、ガス流路間に形成されるリブ５５の端部が孔５１に臨んでおり、したがって孔１１の開口縁部にはリブ５５の端面に連なるバリ５６が形成される。このバリ５６は、図８から明らかなように、孔５１からガス流路５４へのガスの供給及びガス流路５４側から孔５１側へのガス及び生成水の排出に支障を来す。
本発明によれば、このような支障が解消される。本発明は、特に、ガス流路が並行する複数の溝で構成される場合に有効である。
【００１９】
実施の形態２
図４は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図４（ａ）は成形後、図４（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図４（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分に、マニホールド孔より一回り大きい凹部２０を有するようにプレス成形し、次いで、図４（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔を形成することにより製造される。成形の際、凹部２０とともに、マニホールド孔を打ち抜く位置には、断面Ｖ字型の溝２４、２５を形成している。これを金型で打ち抜くことにより、マニホールド孔２１ａが形成される。孔の打ち抜き時に形成されたバリ２７および２９も示されている。
【００２０】
本実施の形態では、孔２１ａとガス流路１４とを連絡する段部２６は、孔２１ａの縁部側が低くなるようなテーパが付されているから、ガスおよび生成水の移動がより容易となる。
【００２１】
実施の形態３
図５は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図５（ａ）は成形後、図５（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図５（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分の両面に、マニホールド孔より一回り大きい凹部３０および３２を有するようにプレス成形し、次いで、図５（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔３１ａを形成することにより製造される。孔の打ち抜き時に形成されたバリが３７および３９で示されている。
【００２２】
実施の形態４
図６は本実施の形態のセパレータ板の製造工程を示し、図１におけるＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図を示している。図６（ａ）は成形後、図６（ｂ）はさらにマニホールド孔を打ち抜いた後をそれぞれ示している。
本実施の形態のセパレータ板は、図６（ａ）のように、マニホールド孔を形成しようとする部分の両面に、マニホールド孔より一回り大きい凹部４０および４２を有するようにプレス成形し、次いで、図６（ｂ）に示すように、金型により打ち抜いてマニホールド孔４１ａを形成することにより製造される。凹部４０および４２は、側壁部は開放部側が広くなるようにテーパが付されているから、孔４１ａの開口縁部には両面にテーパ付きの段部４６および４８が形成される。孔４１ａの打ち抜き時に形成されたバリが４７および４９で示されている。
【００２３】
以上の実施の形態においては、酸化剤ガスの入り口側のマニホールド孔について説明したが、出口側のマニホールド孔についても同様に適用することができる。また、段部１６、２６、３６、４６などは、マニホールド孔の開口縁部全体に設けたが、ガス流路に連絡する部分にのみ設ければよい。
また、燃料ガスのマニホールド孔では、セパレータ板のアノード側に形成されるガス流路と連絡する部分に、また冷却水のマニホールド孔では冷却水の流路と連絡する部分に、それぞれ上記の酸化剤ガスのマニホールド孔に採用したのと同様の構造を適用することができる。なお、図１では、燃料ガスおよび冷却水のマニホールド孔の部分に、酸化剤ガスのマニホールド孔と同様の段部を設けているが、これらの部分には段部は必ずしも必要とはしない。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
《実施例１》
まず、触媒層を有する電極の作成方法を説明する。アセチレンブラック粉末に、平均粒径が約３０Åの白金粒子を２５重量％担持させた。これを電極の触媒とした。この触媒粉末をイソプロパノールに分散させ、これにパーフルオロカーボンスルホン酸粉末のエチルアルコール分散液を混合して触媒ペーストを得た。
一方、外寸１６ｃｍ×２０ｃｍ、厚み３６０μｍのカ−ボン不織布（東レ（株）製、ＴＧＰ−Ｈ−１２０）を、フッ素樹脂の水性ディスパージョン（ダイキン工業（株）製、ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥し、４００℃で３０分加熱することで、撥水性を与えた。このカ−ボン不織布の一方の面に、上記の触媒ペーストをクリーン印刷法を用いて塗布し、触媒層を形成した。このとき、触媒層の一部は、カーボン不織布の中に埋まり込んでいる。このようにして作成した触媒層付きカーボン不織布を電極とした。電極中に含まれる白金量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカーボンスルホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるようにした。
【００２５】
次に、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍのプロトン伝導性高分子電解質膜の裏表両面に、一対の電極を触媒層が電解質膜に接するようにホットプレスで接合し、これを電解質膜・電極接合体（ＭＥＡ）とした。ここでは、プロトン伝導性高分子電解質として、パーフルオロカーボンスルホン酸を５０μｍの厚みに薄膜化したものを用いた。
【００２６】
次に、導電性セパレータ板について説明する。
まず、平均粒径が約１０μｍの人造黒鉛粉末５０重量部、平均直径５０μｍで、平均長さ０．５ｍｍの繊維状グラファイト３０重量部、および熱硬化性フェノール樹脂２０重量部の混合物を押し出し混練機で混練し、この混練粉末をガス流路用溝と冷却水流路用溝および目的とするマニホールド孔を成形するための加工を施した金型に投入し、ホットプレスした。ホットプレスの条件は、金型温度１５０℃、圧力１００ｋｇ／ｃｍ2で１０分間とした。得られたセパレータ板は、外寸が２０ｃｍ×３２ｃｍ、厚みが１．３ｍｍ、ガス流路および冷却水流路の深さが０．５ｍｍであった。
【００２７】
こうして図１に示すような構造のセパレータ板を作成した。ここで、図２および図３に１７で示すバリは、高さが０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。マニホールド孔の周縁部に形成された段部１６の幅は１．０ｍｍであった。このようなセパレータ板を１Ａとする。セパレータ板１Ａのマニホールド孔の周縁部に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。これを１Ｂとする。
【００２８】
また比較例として、上記と同様のガス流路形状で、マニホールド孔の断面形状が図７のようになる金型を用いて、上記と同様の材料およびプレス条件でセパレータ板を作成した。図８の５６で示すように、マニホールド孔５１の開口部周縁部に発生したバリは、高さが０．０１ｍｍ〜０．１０ｍｍであった。これを比較例Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド部分に発生したバリを研磨して除去した。このとき、バリが発生した部分の形状が複雑であり自動機による研磨ができなかったため、ヤスリを用いて手作業による加工を行った。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。これを比較例Ｂとする。
次に、作成したＭＥＡの水素イオン伝導性高分子電解質膜に、冷却水と燃料ガス及び酸化剤ガスのマニホールド孔を形成した。これらの孔は図１に示したセパレータ板と同じ位置で同じ大きさとした。
【００２９】
このようにして作成した同一種類のセパレータ板２枚でＭＥＡシートを挟み単電池とした。このような単電池を２セル毎に冷却部を設けて１００セル積層し電池スタックを作成した。冷却部は、一方の面に酸化剤ガスの流路を有し、他方の面に燃料ガスの流路を有する単一のセパレータ板の替わりに、一方の面に酸化剤ガスの流路を有し、他方の面に冷却水の流路を有するカソード側セパレータ板と、一方の面に燃料ガスの流路を有し、他方の面に冷却水の流路を有するアノード側セパレータ板とを冷却水の流路を有する面を向き合わせて接合した複合セパレータ板を挿入して形成した。この電池スタックの両端部には、ステンレス鋼製の集電板、電気絶縁材料製の絶縁板、および端板を重ね合わせ、両端板を締結ロッドで結合した。この時の締結圧はセパレータ板の面積当たり１５ｋｇｆ／ｃｍ2とした。
【００３０】
このように作製した実施例および比較例の高分子電解質型燃料電池を８０℃に保持し、アノード側に７５℃の露点となるよう加湿・加温した水素ガスを、カソード側に６５℃の露点となるように加湿・加温した空気をそれぞれ供給した。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。これらの電池を燃料利用率８５％、酸素利用率５０％、電流密度０．７Ａ／ｃｍ2の条件で連続発電試験を行い、出力特性の時間変化を計測した。その結果、実施例１Ａ、１Ｂ及び比較例Ｂのセパレータを使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。比較例Ａのセパレータ板を用いた電池は、連続運転を行うと、初期１〜３時間程度は約１２．８ｋＷ（５７Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持したが、その後は、電池の電圧が変動を始め、電池に濡れすぎによるフラッディング現象が確認された。さらに３〜５時間経過後以降は、１００セル中少なくとも１セル以上の発電電圧が０Ｖ以下まで変動するようになり、運転を継続することが不可能となった。
【００３１】
《実施例２》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図４（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔２１ａのカソード側の開口縁部には、バリ２７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を２Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を２Ｂとする。
【００３２】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、２Ａ、２Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。また、バリ研磨によりマニホールド孔の開口縁部の断面が球面となった場合についても同様の電池特性が得られることが確認された。
【００３３】
《実施例３》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図５（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔３１ａのカソード側の開口縁部には、バリ３７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を３Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を３Ｂとする。
【００３４】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、３Ａ、３Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。
【００３５】
《実施例４》
本実施例では、マニホールド孔以外は実施例１と同様にしてセパレータ板を作成した。図６（ｂ）に示すように、プレス成形後に金型により打ち抜いて形成したマニホールド孔４１ａのカソード側の開口縁部には、バリ４７が発生した。バリの高さは０．０１ｍｍ〜０．２０ｍｍであった。このセパレータ板を４Ａとする。また、上記方法で作成したセパレータ板のマニホールド孔部分に発生したバリを研磨機により除去した。それにより、前記バリの高さを０．０１ｍｍ以下とした。このセパレータ板を４Ｂとする。
【００３６】
これらのセパレータ板を用いて実施例１と同様の高分子電解質型燃料電池を組み立て、実施例１と同条件で作動させた。その結果、電流を外部に出力しない無負荷時には、９６Ｖの電池開放電圧を得た。また、連続発電試験では、４Ａ、４Ｂのセパレータ板を使用した電池は、いずれも８０００時間以上にわたって約１４ｋＷ（６２Ｖ−２２４Ａ）の電池出力を維持することが確認された。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によると、切削や研削に比べてコストの低い成形加工が可能な、膨張黒鉛や黒鉛と樹脂のコンポジット材料などを用いたセパレータ製作において、加工の過程で発生したバリの除去工程を不要とし、あるいは自動機によるバリの除去を可能とし、量産時に大幅なコスト低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるセパレータ板のカソード側の正面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線の拡大断面図である。
【図３】図１のII−II線の拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例におけるセパレータ板の製造工程を示す断面図である。
【図７】従来のセパレータ板の図１のＩ−Ｉ線に相当する部分で切った拡大断面図である。
【図８】従来のセパレータ板の図１のII−II線に相当する部分で切った拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ セパレータ板
１１ａ、１１ｂ 酸化剤ガスのマニホールド孔
１２ａ、１２ｂ 燃料ガスのマニホールド孔
１３ａ、１３ｂ 冷却水のマニホールド孔
１４ ガス流路
１５ リブ
１６ 段部
１７ バリ
Claims (4)
- 高分子電解質膜および前記高分子電解質膜を挟む一対の電極からなる複数の膜・電極接合体、前記膜・電極接合体と交互に積層された複数のセパレータ板、並びに前記一方の電極に燃料ガスを供給・排出し、他方の電極に酸化剤ガスを供給・排出するガス供給・排出手段を具備し、前記ガス供給・排出手段が、前記膜・電極接合体およびセパレータ板に共通に設けられた燃料ガスおよび酸化剤ガス用の各一対のマニホールド孔、前記導電性セパレータ板の前記一方の電極と対向する面に前記燃料ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる燃料ガスの流路、および前記導電性セパレータ板の前記他方の電極と対向する面に前記酸化剤ガス用の一対のマニホールド孔を連絡するように設けられた溝からなる酸化剤ガスの流路を含み、
前記セパレータ板の少なくとも前記電極に対向する面における各マニホールド孔の開口縁部全体に、前記ガスの流路と同じかそれより深い段部を有することを特徴とする高分子電解質型燃料電池。 - 前記セパレータ板の段部が、前記マニホールド孔側で深くなるようテーパを有する請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
- 前記セパレータ板のマニホールド孔は、前記ガスの流路側の開口縁部のバリが除去されている請求項１記載の高分子電解質型燃料電池。
- 黒鉛粉末及びバインダーを含む混合物を成形する第１の工程、および機械加工によりマニホールド孔を形成する第２の工程を有する燃料電池用セパレータ板の製造方法であって、第１の工程において、溝からなるガスの流路と、前記マニホールド孔を形成する位置から前記ガスの流路の端部にわたる部分の凹部とを成形することを特徴とする燃料電池用セパレータ板の製造方法。
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