JP2009295437A - 圧着式燃料電池セル - Google Patents

Abstract

【課題】圧着および分解をきわめて容易とし、かつ使用する部品点数を少なくする。
【解決手段】燃料極側集電機構１に燃料を流すための流路８を、空気極側集電機構２に酸化剤を取り入れるための通気穴９を設け、燃料極側集電機構１の抜き蝶番５および空気極側集電機構２の抜き蝶番５´に挿入されたピン６によって、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２とを連結し、リブ３を燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２に設け、抜き蝶番５および５´をゴム製のＯリング４で絶縁し、ピン挿入孔７にピン６を挿入することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、膜電極複合体（ＭＥＡ）が第1の集電部と第２の集電部とで挟持された圧着式燃料電池セルに関するものである。

近年、情報化社会を支える携帯用電子機器の電源として、単発の発電装置として効率がよいことから、燃料電池に対する期待が高まっている。燃料電池は、燃料の有している化学エネルギーを熱に変えることなく、電気化学的に直接電気エネルギーに変換する装置であり、従来より種々の構造のものが提案されている。

図１３は、従来技術に係る圧着式燃料電池セルの構成図である。この圧着式燃料電池セルにおいては、空気極側集電機構１０２、空気極側集電機構１０２の下部に配置された膜電極複合体および燃料極側集電機構は、空気極側集電機構１０２の周囲に設置されたボルト１０１によって圧着されている。このようにボルト１０１によって圧着されている場合には、ボルト１０１を取り外すことが可能であるため、空気極側集電機構１０２、空気極側集電機構１０２の下部に配置された膜電極複合体および燃料極側集電機構を分解することが可能であり、必要に応じて構成される部品をメンテナンスすることが可能となる。
第１１回燃料電池システムシンポジウム講演予稿集、「ＭＨ水素貯蔵タンク一体型マイクロＰＥＦＣの開発」

しかしながら、上述した従来技術に係る圧着式燃料電池セルの圧着機構においては、ボルト１０１を用いて各部品を圧着した場合、多数のボルト１０１を使用することから、圧着および分解の際に多くの時間が必要であることや、部品点数が増加し圧着式燃料電池セルのコストが上昇してしまうという問題点がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、圧着および分解がきわめて容易であり、かつ使用する部品点数の少ない圧着式燃料電池セルを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本発明においては、膜電極複合体が第１の集電部と第２の集電部とで挟持された圧着式燃料電池セルにおいて、上記第１の集電部と上記第２の集電部との相対する周辺接合部に上記膜電極複合体に上記第１、第２の集電部を圧着するための圧着構造を備えたことを特徴とする。

この場合、上記第１の集電部の上記周辺接合部は、第１の抜き蝶番を備え、上記第２の集電部の上記周辺接合部は、第２の抜き蝶番を備え、上記第１の抜き蝶番と、上記第２の抜き蝶番とにピンを挿入した上記圧着構造を備えたことを特徴としてもよい。

また、上記第１の集電部の上記周辺接合部は、円柱状の被係止部を備え、上記第２の集電部の上記周辺接合部は、半円筒状の係止部を備え、上記被係止部の外周部に上記係止部を係合した上記圧着構造を備えたことを特徴としてもよい。

また、上記第２の集電部の上記周辺接合部は、矩形状の第１の突起部と、先端が反り返った第２の突起部とを備え、上記第１の集電部の上記周辺接合部は、上記第１の突起部を挿入可能な切れ込みと、ピンを挿入可能なピン挿入部とを備え、上記ピン挿入部に上記ピンを挿入し、かつ上記切れ込みに上記第１の突起部を挿入し、かつ上記第２の突起部の外面と上記ピンとを当接した上記圧着構造を備えたことを特徴としてもよい。

また、上記第１の集電部の上記周辺接合部と、上記第２の集電部の上記周辺接合部とは、反り返り、上記第１の集電部の厚さと、上記第２の集電部の厚さと、上記膜電極複合体の厚さとの和よりも大きい寸法のスリットと、上記圧着式燃料電池セルを挿入可能な空間とを備えたクリップの上記スリットの間に上記第１の集電部と、上記第２の集電部と、上記膜電極複合体とを挟み込んだ上記圧着構造を備えたことを特徴としてもよい。

これらの場合、上記第１の集電部の周辺部、上記第２の集電部の周辺部の少なくとも一方に、リブを備えたことを特徴としてもよい。

また、上記第１の集電部の中心部、上記第２の集電部の中心部の少なくとも一方に、リブを備えたことを特徴としてもよい。

この場合、上記リブは、クロス状、十字状または井形状であることを特徴としてもよい。

これらの場合、上記第１の集電部は、燃料極側集電部であり、上記第２の集電部は、空気極側集電部であることを特徴としてもよい。

また、上記第１の集電部は、空気極側集電部であり、上記第２の集電部は、燃料極側集電部であることを特徴としてもよい。

本発明に係る圧着式燃料電池セルにおいては、第１の集電部と第２の集電部との相対する周辺接合部に膜電極複合体に第１、第２の集電部を圧着するための構造を有しているから、圧着および分解が容易であり、かつ使用する部品点数を少なくすることができる。

また、第１の抜き蝶番と、第２の抜き蝶番とにピンを挿入する場合には、圧着式燃料電池セルをきわめて容易に圧着および分解することができる。

また、第１の集電部集電部の周辺接合部に備えた円柱状の被係止部の外周部に第２の集電部集電部の周辺接合部に備えた半円筒状の係止部を係合する場合には、圧着式燃料電池セルをきわめて容易に圧着および分解することができる。

また、ピン挿入部にピンを挿入し、かつ切れ込みに第１の突起部を挿入し、かつ第２の突起部の外面とピンとを当接する場合には、圧着式燃料電池セルをきわめて容易に圧着および分解することができる。

また、第１の集電部の厚さと、第２の集電部の厚さと、膜電極複合体の厚さとの和よりも大きい寸法のスリットと、圧着式燃料電池セルを挿入可能な空間とを備えたクリップのスリットに周辺接合部が反り返った第１の集電部と、周辺接合部が反り返った第２の集電部と、膜電極複合体とを挟み込む場合には、圧着式燃料電池セルをきわめて容易に圧着および分解することができる。

また、第１の集電部の周辺部もしくは中心部、上記第２の集電部の周辺部もしくは中心部の少なくとも一方に、リブを備える場合には、第１の集電部、第２の集電部の少なくとも一方が撓むことを防止することができるから、第１の集電部、第２の集電部の少なくとも一方の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第１の実施の形態）
最初に、図１を用いて、本発明に係る圧着式燃料電池セルの構成について説明する。図１は本発明に係る圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着していない状態を示している。燃料極側集電機構（第１の集電部、燃料極側集電部）１は燃料を流すための流路８を備え、空気極側集電機構（第２の集電部、空気極側集電部）２は酸化剤を取り入れるための通気穴９を備えており、紙面左側の燃料極側集電機構１の周辺接合部に備えられた抜き蝶番５（第１の抜き蝶番）および空気極側集電機構２の周辺接合部に備えられた５´（第２の抜き蝶番）に挿入されたピン６によって燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２とが連結されているため、空気極側集電機構２の開閉が可能となる。この状態では、紙面右側のピン挿入孔７にピン６は挿入されていない。

燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましい。さらに膜電極複合体１０との接触抵抗の低減と耐食性の向上を目的として、金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２の抜き蝶番５および５´は、ゴム製のＯリング４で絶縁されている。Ｏリング４の材質としてはゴムのほかにシリコン樹脂やフッ素樹脂等の絶縁物であれば使用可能である。ピン６も抜き蝶番５および５´と絶縁するために、樹脂等の絶縁物である必要があるが、ステンレス等の導電性の材質の周囲を絶縁加工して使用することも可能であるし、また抜き蝶番５および５´の内部を絶縁することによって、金属等の導電性の材質を直接使用することも可能である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２は、燃料を流路８に供給した際に、燃料の圧力と大気圧の差によって、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２が撓んでしまうことを防止する目的で、リブ３が燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の２つの周辺部にそれぞれ備えられている。なお、リブ３の断面は円弧、円弧を複数繋げた形状または多角形が有効である。

図２は本発明に係る圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着した状態を示している。紙面右側の抜き蝶番５および５´にピン６を挿入することによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、紙面右側の抜き蝶番５および５´からピン６を抜くことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。

本実施の形態においては、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２との相対する周辺接合部に膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着するための圧着構造を有しているから、燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２と膜電極複合体１０との圧着および分解を繰り返し行うことが容易であり、かつ使用する部品点数を少なくすることができる。すなわち、膜電極複合体１０が燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２とで挟持された圧着式燃料電池セルにおいて、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２自体に圧着かつ分解を可能とする圧着構造を設けているから、部品点数を増やすことなく、圧着により圧着式燃料電池セルの抵触抵抗を低減でき、かつ圧着式燃料電池セルを構成する各部材の着脱、交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。

また、抜き蝶番５と、抜き蝶番５´とにピン６を挿入することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、抜き蝶番５および５´からピン６を抜くことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、燃料極側集電機構１の周辺部および空気極側集電機構２の周辺部に、リブ３を備えているから、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２が撓むことを防止することができるので、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第２の実施の形態）
続いて、図３を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。ここでは、上述した第１の実施の形態に係る圧着式燃料電池セルと異なる構成を中心に説明する。図３は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着していない状態を示している。なお、図３においては、説明の便宜のため、空気極側集電機構２を突起１１に沿って紙面上側に少しずらした状態を示しており、また、膜電極複合体１０を図示していない。燃料極側集電機構１の４つの周辺接合部にそれぞれ円柱状の突起（被係止部）１１を備え、空気極側集電機構２には突起１１に対応する部分に半円筒状の円弧部（係止部）１２を備えているため、突起１１の外周部に円弧部１２を係合して、空気極側集電機構２に燃料極側集電機構１をはめ込むことによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、突起１１の外周部から円弧部１２を取り外すことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。

燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましく、円弧部１２を備える空気極側集電機構２の材質は、適度なばね性が必要となる。また、膜電極複合体１０との接触抵抗の低減および耐食性の向上を目的として、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の表面に金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、突起１１および円弧部１２は絶縁されている。

本実施の形態においては、燃料極側集電機構１の周辺接合部に備えた突起１１の外周部に空気極側集電機構２の周辺接合部に備えた円弧部１２を係合することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、燃料極側集電機構１の周辺接合部に備えた突起１１の外周部から空気極側集電機構２の周辺接合部に備えた円弧部１２を取り外すことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

（第３の実施の形態）
続いて、図４を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。ここでは、上述した第２の実施の形態に係る圧着式燃料電池セルと異なる構成を中心に説明する。図４は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着していない状態を示している。なお、図４においては、説明の便宜のため、空気極側集電機構２を突起１１に沿って紙面上側に少しずらした状態を示しており、また、膜電極複合体１０を図示していない。燃料極側集電機構１の２つの周辺接合部にそれぞれ突起１１を備え、空気極側集電機構２には突起１１に対応する部分に円弧部１２を備えているため、空気極側集電機構２に燃料極側集電機構１をはめ込むことによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、空気極側集電機構２から燃料極側集電機構１を取り外すことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。本実施の形態は上述した第２の実施の形態と異なり、燃料極側集電機構１の２つの周辺部に撓み防止のためのリブ３、空気極側集電機構２の２つの周辺部に撓み防止のためのリブ３をそれぞれ備えていることを特徴とする。

燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましく、円弧部１２を備える空気極側集電機構２の材質は、適度なばね性が必要となる。また、膜電極複合体１０との接触抵抗の低減および耐食性の向上を目的として、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の表面に金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、突起１１および円弧部１２は絶縁されている。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２は、燃料を流路８に供給した際に、燃料の圧力と大気圧の差によって、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２が撓んでしまうことを防止する目的で、リブ３が燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２に備えられている。なお、リブ３の断面は円弧、円弧を複数繋げた形状または多角形が有効である。

本実施の形態においては、燃料極側集電機構１の周辺接合部に備えた突起１１の外周部に空気極側集電機構２の周辺接合部に備えた円弧部１２を係合することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、燃料極側集電機構１の周辺接合部に備えた突起１１の外周部から空気極側集電機構２の周辺接合部に備えた円弧部１２を取り外すことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、リブ３により、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第４の実施の形態）
続いて、図５を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。図５は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着していない状態を示している。なお、図５においては、説明の便宜のため膜電極複合体１０を図示していない。本実施の形態は、上述した第１の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものである。抜き蝶番５および５´によって空気極側集電機構２の開閉が可能となり、燃料極側集電機構１の２つの周辺接合部にそれぞれ備えられた突起１１と、空気極側集電機構２の２つの周辺接合部にそれぞれ備えられた突起１１に対応する円弧部１２とを備えているため、空気極側集電機構２に燃料極側集電機構１をはめ込むことによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、空気極側集電機構２から燃料極側集電機構１を取り外すことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。

燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましく、円弧部１２を備える空気極側集電機構２の材質は、適度なばね性が必要となる。また、膜電極複合体１０との接触抵抗の低減および耐食性の向上を目的として、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の表面に金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、突起１１および円弧部１２は絶縁されている。また、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２の抜き蝶番５および５´は、ゴム製のＯリング４で絶縁されている。Ｏリング４の材質としてはゴムのほかにシリコン樹脂やフッ素樹脂等の絶縁物であれば使用可能である。ピン６も抜き蝶番５および５´と絶縁するために、樹脂等の絶縁物である必要があるが、ステンレス等の導電性の材質の周囲を絶縁加工して使用することも可能であるし、また抜き蝶番５および５´の内部を絶縁することによって、金属等の導電性の材質を直接使用することも可能である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２は、燃料を流路８に供給した際に、燃料の圧力と大気圧の差によって、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２が撓んでしまうことを防止する目的で、リブ３が燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の２つの周辺部にそれぞれ備えられている。なお、リブ３の断面は円弧、円弧を複数繋げた形状または多角形が有効である。

本実施の形態においては、抜き蝶番５と、抜き蝶番５´とにピン６を挿入し、かつ突起１１に円弧部１２をはめ込むことにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、突起１１から円弧部１２を取り外し、かつ抜き蝶番５および５´からピン６を抜くことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、リブ３により、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第５の実施の形態）
続いて、図６〜図９を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。ここでは、上述した第１の実施の形態に係る圧着式燃料電池セルと異なる構成を中心に説明する。図６は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着した状態を示している。なお、図６においては、説明の便宜のため膜電極複合体１０を図示していない。図７は図６におけるＡ−Ａ´断面を示す図、図８は図６におけるＢ−Ｂ´断面を示す図、図９は図６におけるＣ−Ｃ´断面を示す図である。空気極側集電機構２の２つの周辺接合部に矩形状の突起１３（第１の突起部）と先端が反り返った突起１４（第２の突起部）とを備え、燃料極側集電機構１の２つの周辺接合部には突起１３が挿入可能な切れ込み１５と、ピン６を挿入可能なピン挿入機構（ピン挿入部）１６とを備えている。切れ込み１５に突起１３を挿入し、燃料極側集電機構１と空気極側集電機構２との間に膜電極複合体１０を挟み込み、圧着した後、突起１４の外面と、燃料極側集電機構１の外面と、ピン挿入機構１６の内面とにピン６が当接するようピン挿入機構１６にピン６を挿入することによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、この圧着した状態においては、突起１４の先端が反り返っていることによって、燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２がピン６より外れるのを防止することが可能となる。また、ピン挿入機構１６からピン６を抜き、切れ込み１５から突起１３を抜くことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。

燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましい。また、膜電極複合体１０との接触抵抗の低減および耐食性の向上を目的として、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の表面に金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、突起１３および切れ込み１５は絶縁されている。ピン６は突起１４およびピン挿入機構１６と絶縁するために、樹脂等の絶縁物でなくてはならないが、ステンレス等の導電性の材質の周囲を絶縁加工して使用することも可能であるし、ピン挿入機構１６の内部や突起１４のピン６と接触する部分を絶縁することによって、金属等の導電性の材質を直接使用することも可能である。燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２は、燃料を供給した際に、燃料の圧力と大気圧の差によって、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２が撓んでしまうことを防止する目的で、リブ３が燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の２つの周辺部にそれぞれ備えられている。なお、リブ３の断面は円弧、円弧を複数繋げた形状または多角形が有効である。

本実施の形態においては、ピン挿入機構１６にピン６を挿入し、かつ切れ込み１５に燃料極側集電機構１を挿入し、かつ空気極側集電機構２の外面とピン６とを当接することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、この圧着した状態においては、突起１４の先端が反り返っていることにより、燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２がピン６より外れるのを防止することができる。また、ピン挿入機構１６からピン６を抜き、かつ切れ込み１５から燃料極側集電機構１を抜くことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、リブ３により、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第６の実施の形態）
続いて、図１０を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。ここでは、上述した第５の実施の形態に係る圧着式燃料電池セルと異なる構成を中心に説明する。図１０は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着した状態を示している。本実施の形態は、上述した第５の実施の形態において、突起１３および切れ込み１５による機構を、突起１４およびピン挿入機構１６で置き換えたものである。

本実施の形態においては、ピン挿入機構１６にピン６を挿入し、かつ空気極側集電機構２の外面とピン６とを当接することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、この圧着した状態においては、突起１４の先端が反り返っていることにより、燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２がピン６より外れるのを防止することができる。また、ピン挿入機構１６からピン６を抜くことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、リブ３により、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の圧着圧力の低下を防止することができる。

（第７の実施の形態）
続いて、図１１、図１２を用いて、本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの構成について説明する。ここでは、上述した第１の実施の形態に係る圧着式燃料電池セルと異なる構成を中心に説明する。図１１は本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図であり、圧着した状態を示している。図１２は図１１におけるＤ−Ｄ´断面を示す図である。燃料極側集電機構１´の周辺接合部と、空気極側集電機構２´の周辺接合部とは、反り返り、燃料極側集電機構１´の厚さと、空気極側集電機構２´の厚さと、膜電極複合体１０の厚さとの和よりもわずかに大きい寸法のスリット１８と、圧着式燃料電池セルを挿入可能な空間とを備えたクリップ１７のスリット１８に燃料極側集電機構１´と、空気極側集電機構２´と、膜電極複合体１０とを挟み込んだ圧着構造を備えている。このため、クリップ１７を、反り返り部分に沿って挿入することによって、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１、空気極側集電機構２を圧着した状態を保持することが可能となる。また、反り返り部分に沿ってクリップ１７を抜くことによって、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１と、空気極側集電機構２とを分解することが可能となる。

燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´の材質としてはステンレス、アルミニウム、チタン等の薄い金属を用いることが可能であり、これらの金属は導電性が高く、かつその表面は耐食性を持つことが望ましい。さらに膜電極複合体１０との接触抵抗の低減および耐食性の向上を目的として、金メッキ等の耐食コーティングを施すことも有効である。燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´を圧着式燃料電池セルの電極として使用するため、クリップ１７は樹脂等の絶縁物でなくてはならないが、スリット１８および反り返り部分が挿入可能な空間１９の表面を絶縁するか、燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´のスリット１８、空間１９と接する部分を絶縁してもよい。燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´は、燃料を供給した際に、燃料の圧力と大気圧の差によって、燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´が撓んでしまうことを防止する目的で、空気極側集電機構２´の中心部分（中心部）にリブ３がクロス状に備えられている。リブ３の形状としては、十字状や井形状等も撓み防止に有効である。なお、リブ３の断面は円弧、円弧を複数繋げた形状または多角形が有効である。また、図１１に示すように、向かい合った２組のクリップ１７によって圧着するのではなく、向かい合った１組のクリップ１７のみを使用し、クリップ１７によって圧着していない部分はリブ３によって撓みを防止することも可能である。

本実施の形態においては、クリップ１７を、反り返り部分に沿って挿入することにより、膜電極複合体１０に燃料極側集電機構１´、空気極側集電機構２´を圧着することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを圧着することができ、また、反り返り部分に沿ってクリップ１７を抜くことにより、膜電極複合体１０と、燃料極側集電機構１´と、空気極側集電機構２´とを分解することができるから、きわめて容易に圧着式燃料電池セルを分解することができる。

また、リブ３により、燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´の圧着圧力の低下を防止することができる。

なお、上述した実施の形態においては、燃料極側集電機構１および空気極側集電機構２の周辺部にリブ３を備えたが、燃料極側集電機構１´または空気極側集電機構２´の周辺部にリブ３を備えるようにしてもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態においては、燃料極側集電機構１´および空気極側集電機構２´の中心部にリブ３を備えたが、燃料極側集電機構１または空気極側集電機構２の中心部にリブ３を備えるようにしてもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上述した実施の形態においては、第１の集電部、燃料極側集電部として燃料極側集電機構１、１´を、第２の集電部、空気極側集電部として空気極側集電機構２、２´を用いたが、第１の集電部、燃料極側集電部として空気極側集電機構２、２´を、第２の集電部、空気極側集電部として燃料極側集電機構１、１´を用いてもよい。この場合でも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、本発明は燃料極側集電機構および空気極側集電機構の両者が圧着可能な圧着構造を有することを特徴とするが、従来の燃料電池セルの外部に圧着するための外部部材を付加的に備えることにより燃料電池セルを圧着することも可能であるが、この場合は部品点数が増えるので好ましくない。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係る圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 図６におけるＡ−Ａ´断面を示す図である。 図６におけるＢ−Ｂ´断面を示す図である。 図６におけるＣ−Ｃ´断面を示す図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 本発明に係る他の圧着式燃料電池セルの模式図である。 図１１におけるＤ−Ｄ´断面を示す図である。 従来技術に係る圧着式燃料電池セルの構成図である。

符号の説明

１…燃料極側集電機構
１´…周囲に反り返り部分を備えた燃料極側集電機構
２…空気極側集電機構
２´…周囲に反り返り部分を備えた空気極側集電機構
３…リブ
４…Ｏリング
５…抜き蝶番
５´…抜き蝶番
６…ピン
７…ピン挿入孔
８…流路
９…通気穴
１０…膜電極複合体
１１…円柱状の突起
１２…半円筒状の円弧部
１３…矩形状の突起
１４…先端が反り返った突起
１５…切れ込み
１６…ピン挿入機構
１７…クリップ
１８…スリット
１９…反り返り部分が挿入可能な空間
１０１…ボルト
１０２…空気極側集電機構

Claims (10)

1. 膜電極複合体が第１の集電部と第２の集電部とで挟持された圧着式燃料電池セルにおいて、
   上記第１の集電部と上記第２の集電部との相対する周辺接合部に上記膜電極複合体に上記第１、第２の集電部を圧着するための圧着構造を備えた
   ことを特徴とする圧着式燃料電池セル。
2. 上記第１の集電部の上記周辺接合部は、第１の抜き蝶番を備え、
   上記第２の集電部の上記周辺接合部は、第２の抜き蝶番を備え、
   上記第１の抜き蝶番と、上記第２の抜き蝶番とにピンを挿入した上記圧着構造を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧着式燃料電池セル。
3. 上記第１の集電部の上記周辺接合部は、円柱状の被係止部を備え、
   上記第２の集電部の上記周辺接合部は、半円筒状の係止部を備え、
   上記被係止部の外周部に上記係止部を係合した上記圧着構造を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧着式燃料電池セル。
4. 上記第２の集電部の上記周辺接合部は、矩形状の第１の突起部と、先端が反り返った第２の突起部とを備え、
   上記第１の集電部の上記周辺接合部は、上記第１の突起部を挿入可能な切れ込みと、ピンを挿入可能なピン挿入部とを備え、
   上記ピン挿入部に上記ピンを挿入し、かつ上記切れ込みに上記第１の突起部を挿入し、かつ上記第２の突起部の外面と上記ピンとを当接した上記圧着構造を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧着式燃料電池セル。
5. 上記第１の集電部の上記周辺接合部と、上記第２の集電部の上記周辺接合部とは、反り返り、
   上記第１の集電部の厚さと、上記第２の集電部の厚さと、上記膜電極複合体の厚さとの和よりも大きい寸法のスリットと、上記圧着式燃料電池セルを挿入可能な空間とを備えたクリップの上記スリットに上記第１の集電部と、上記第２の集電部と、上記膜電極複合体とを挟み込んだ上記圧着構造を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧着式燃料電池セル。
6. 上記第１の集電部の周辺部、上記第２の集電部の周辺部の少なくとも一方に、リブを備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧着式燃料電池セル。
7. 上記第１の集電部の中心部、上記第２の集電部の中心部の少なくとも一方に、
   リブを備えた
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧着式燃料電池セル。
8. 上記リブは、クロス状、十字状または井形状である
   ことを特徴とする請求項７に記載の圧着式燃料電池セル。
9. 上記第１の集電部は、燃料極側集電部であり、
   上記第２の集電部は、空気極側集電部である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧着式燃料電池セル。
10. 上記第１の集電部は、空気極側集電部であり、
    上記第２の集電部は、燃料極側集電部である
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧着式燃料電池セル。

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