燃料電池
【課題】リサイクル性の向上を図ることができる、燃料電池を提供する。
【解決手段】アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４において、アノード側ガスケット部２２がアノード側拡散層２１を面方向から取り囲むように形成されている。アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向から取り囲む接合部２３を備えている。そして、カソード側ガスケット部２６（シール部２７）に接合部２３が接合されることにより、膜・電極接合体３が、接合部２３により封止された封止空間３１内に配置される。したがって、燃料電池１の分解時に、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが漏出して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、および膜・電極接合体３以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【解決手段】アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４において、アノード側ガスケット部２２がアノード側拡散層２１を面方向から取り囲むように形成されている。アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向から取り囲む接合部２３を備えている。そして、カソード側ガスケット部２６（シール部２７）に接合部２３が接合されることにより、膜・電極接合体３が、接合部２３により封止された封止空間３１内に配置される。したがって、燃料電池１の分解時に、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが漏出して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、および膜・電極接合体３以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、詳しくは、固体高分子形の燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子形の燃料電池としては、燃料として水素などのガスを使用する燃料電池や、燃料としてメタノール、ジメチルエーテルまたはヒドラジンなどの液体を使用する燃料電池が知られている。
【０００３】
固体高分子形の燃料電池は、一般的には、高分子電解質膜からなる電解質層、その電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体（ＭＥＡ）と、燃料側電極および酸素側電極の外側にそれぞれ配置されるガス拡散層（ＧＤＬ）と、燃料側電極にガス拡散層を挟んで対向配置される燃料側セパレータと、酸素側電極にガス拡散層を挟んで対向配置される酸素側セパレータとを備える単位セルを有している。燃料電池では、このような単位セルが複数スタックされている。
【０００４】
このような燃料電池において、ガス拡散層の周縁部にガスケットを一体化させたガス拡散層一体型のガスケットを用いることが知られている。
【０００５】
ガス拡散層一体型のガスケットが用いられた燃料電池では、たとえば、一方のガスケットにおける他方のガスケットと対向する面に、その対向方向に突出する凸部が形成されるとともに、他方のガスケットにおける一方のガスケットと対向する面に、凸部に対応する凹部が形成される。そして、凸部を凹部に係合させることにより、互いに対向するガス拡散層一体型のガスケットの位置決めを達成している（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９５２１３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、環境保護の観点から、リサイクル性の高い燃料電池が求められている。たとえば、使用後の燃料電池を分解した後、セパレータなどの部材をリサイクルすることにより、廃棄物の排出量を低減することができ、かつ、リサイクルされる部材に応じて燃料電池の製造コストを低減することができる。
【０００８】
しかしながら、上記した構成では、互いに対向するガス拡散層一体型のガスケット同士が、凸部および凹部の係合により位置決めされている。そのため、燃料電池を分解する際、セパレータを取り外してガス拡散層一体型のガスケットが露出すると、凸部および凹部の係合が解除されて、ガス拡散層一体型のガスケット間に配置されている膜・電極接合体が露出するおそれがある。
【０００９】
膜・電極接合体には、発電のための触媒および電解質などが含まれているので、膜・電極接合体が露出すると、それらの触媒および電解質が漏出し、作業環境に影響を及ぼすことがある。さらに、それらの触媒および電解質がリサイクルすべき部材（セパレータ）などに付着した場合には、そのリサイクルすべき部材が変質するおそれがあり、リサイクル性の低下を招くおそれもある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、リサイクル性の向上を図ることができる、燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、高分子電解質膜からなる電解質層、前記電解質層を挟むように積層される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体と、前記膜・電極接合体の両側に積層される１対のガス拡散層一体型ガスケットと、１対の前記ガス拡散層一体型ガスケットにそれぞれ組み付けられるセパレータとを備える単位セルが複数スタックされた燃料電池であって、前記ガス拡散層一体型ガスケットは、ガス拡散層と、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、前記ガス拡散層に接合されるガスケット部とを備え、前記単位セルにおいて、一方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部には、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、他方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部に接合される接合部が備えられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池では、ガス拡散層一体型ガスケットにおいて、ガスケット部がガス拡散層を積層方向と直交する方向から取り囲むように形成されている。また、単位セルにおいて、一方のガス拡散層一体型ガスケットのガスケット部には、ガス拡散層を積層方向と直交する方向から取り囲む接合部が備えられている。そして、他方のガス拡散層一体型ガスケットのガスケット部に接合部が接合されることにより、接合部の内側（積層方向と直交する方向の内側）が封止される。
【００１３】
互いに対向するガス拡散層一体型ガスケットの間には、膜・電極接合体が挟み込まれる。そのため、膜・電極接合体を、接合部により封止された領域内に配置することができる。したがって、燃料電池の分解時に、膜・電極接合体に含まれる触媒および電解質などが漏出して、ガス拡散層一体型ガスケットおよび膜・電極接合体以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【００１４】
その結果、燃料電池のリサイクル性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池の製造方法を示す工程図であって、（ａ）は、膜・電極接合体を用意する工程、（ｂ）は、膜・電極接合体にカソード側ＧＤＬ一体型ガスケットを積層する工程、（ｃ）は、シール部に接着剤を塗布する工程、（ｄ）は、膜・電極接合体にアノード側ＧＤＬ一体型ガスケットを積層する工程、を示す。
【図４】図４は、図２に示す燃料電池の分解方法を示す工程図であって、（ａ）は、単位セルから燃料供給部材および空気供給部材を取り外す工程、（ｂ）は、膜・電極接合体からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケットおよびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケットを取り外す工程、（ｃ）は、膜・電極接合体を、電解質層、燃料側電極および酸素側電極に分解する工程を示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．燃料電池
（１−１）燃料電池の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を示す概略構成図、図２は、図１に示す燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図、図３は、図２に示す燃料電池の製造方法を示す工程図、図４は、図２に示す燃料電池の分解方法を示す工程図である。
【００１７】
図１ないし図４において、燃料電池１は、例えば、液体の燃料成分が直接供給される固体高分子形の燃料電池である。燃料電池１には、発電のために燃料成分が供給されるとともに、空気（酸素）が供給される。また、燃料電池１には、燃料成分および空気を冷却するための冷却水が供給される。
【００１８】
燃料電池１に供給される燃料成分としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン（水加ヒドラジン、無水ヒドラジンなどを含む）などが挙げられる。
【００１９】
燃料電池１は、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックとして形成されている。
【００２０】
単位セル２は、膜・電極接合体３、膜・電極接合体３の一方側（アノード側）に積層されるガス拡散層一体型ガスケットとしてのアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４における膜・電極接合体３の他方側に積層される燃料供給部材５、膜・電極接合体３の他方側（カソード側）に積層されるガス拡散層一体型ガスケットとしてのカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６における膜・電極接合体３の他方側に積層される空気供給部材７、および、燃料供給部材５と空気供給部材７との間において、膜・電極接合体３、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６の周囲に設けられる端部シール１５を備えている。
【００２１】
また、図１では、複数の単位セル２のうち１つだけを取り出して分解して表し、その他の単位セル２については積層状態を示している。
【００２２】
膜・電極接合体３は、図２に示すように、電解質層８、電解質層８の厚み方向一方側の表面（以下、単に一方面と記載する。）に積層される燃料側電極としてのアノード電極９、および、電解質層８の厚み方向他方側の表面（以下、単に他方面と記載する。）に積層される酸素側電極としてのカソード電極１０を備えている。
【００２３】
電解質層８は、アニオン交換型またはカチオン交換型などの高分子電解質膜から形成されている。
【００２４】
また、電解質層８の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍである。
【００２５】
アノード電極９は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。また、触媒担体を用いずに、触媒を、直接、アノード電極９として形成することもできる。
【００２６】
アノード電極９の厚みは、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２０〜１００μｍである。
【００２７】
カソード電極１０は、例えば、アノード電極９と同様に、触媒を担持した触媒担体により形成されている。
【００２８】
カソード電極１０の厚みは、例えば、１０〜３００μｍ、好ましくは、２０〜１５０μｍである。
【００２９】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４は、図３および図４に示すように、ガス拡散層としてのアノード側拡散層２１、およびガスケット部としてのアノード側ガスケット部２２を一体的に備えている。
【００３０】
アノード側拡散層２１は、例えば、カーボンペーパーあるいはカーボンクロスなどが、必要によりフッ素処理されている硬質のガス透過性材料から、略矩形平板形状に形成されている。なお、アノード側拡散層２１は、集電体としても作用する。
【００３１】
アノード側拡散層２１の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜３００μｍである。
【００３２】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１の積層方向と直交する方向（以下、「面方向」という。）の周端部に接合され、アノード側拡散層２１を取り囲む矩形枠形状に形成されている。
【００３３】
アノード側ガスケット部２２は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。そして、アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１にそのゴム成分を含浸させ、その後、圧縮成形することにより、アノード側拡散層２１に一体化されている。
【００３４】
アノード側ガスケット部２２の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜４００μｍである。
【００３５】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向の外周縁から取り囲む矩形枠形状の接合部２３を備えている。
【００３６】
接合部２３は、アノード側ガスケット部２２の接合面（膜・電極接合体３側の面）２２ａにおいて、その面方向の外周端部に設けられ、接合面２２ａからカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に向けて突出する突条として形成されている。
【００３７】
接合部２３の突出量は、膜・電極接合体３の厚さとほぼ同じであり、たとえば、２００〜８００μｍ、好ましくは、４００〜６００μｍである。
【００３８】
また、接合部２３の厚さ（面方向の幅）は、たとえば、１０００〜３０００μｍ、好ましくは、１５００〜２０００μｍである。
【００３９】
燃料供給部材５は、ガス不透過性の導電性部材からなり、アノード側拡散層２１を介して、アノード電極９に液体燃料を供給する。また、燃料供給部材５は、セパレータとしても兼用される。燃料供給部材５には、その表面から凹む、複数の流路溝（図示せず）が並列に形成されている。
【００４０】
また、図１〜図４では省略しているが、燃料供給部材５には、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックを形成する状態で、燃料電池１をその積層方向に貫通する複数の開口部が形成されている。複数の開口部は、燃料電池１で使用される燃料、空気および冷却水の供給口または排出口とされる。
【００４１】
カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６は、図３および図４に示すように、ガス拡散層としてのカソード側拡散層２５、およびガスケット部としてのカソード側ガスケット部２６を一体的に備えている。
【００４２】
カソード側拡散層２５は、例えば、アノード側拡散層２１として例示した、硬質のガス透過性材料から、略矩形平板形状に形成されている。なお、アノード側拡散層２１と同様に、カソード側拡散層２５も、集電体としても作用する。
【００４３】
カソード側拡散層２５の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１５０〜３５０μｍである。
【００４４】
カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５の面方向の周端部に接合され、カソード側拡散層２５を取り囲む矩形枠形状に形成されている。
【００４５】
カソード側ガスケット部２６は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。そして、カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５にそのゴム成分を含浸させ、その後、圧縮成形することにより、カソード側拡散層２５に一体化されている。
【００４６】
カソード側ガスケット部２６の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜４００μｍである。
【００４７】
カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５を面方向の外周縁から取り囲む矩形枠形状のシール部２７を備えている。
【００４８】
シール部２７は、カソード側ガスケット部２６のシール面（膜・電極接合体３側の面）２６ａにおいて、カソード側ガスケット部２６の面方向の外周縁よりも内側部分から、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に向けて突出する突条として形成されている。
【００４９】
より具体的には、シール部２７は、単位セル２の状態で積層方向に投影したときに、その外周縁がアノード側ガスケット部２２の接合部２３の内周縁よりも内側に配置されるように形成されている。
【００５０】
シール部２７の突出量は、膜・電極接合体３の厚さとほぼ同じである。これにより、シール部２７の途中部が膜・電極接合体３に対して面方向の外側から対向するとともに、シール部２７の先端部がアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４（アノード側ガスケット部２２の）に接触する。その結果、シール部２７により、燃料電池１のシール性を確保することができる。
【００５１】
また、シール部２７の厚さ（面方向の幅）は、たとえば、１０００〜３０００μｍ、好ましくは、１５００〜２０００μｍである。
【００５２】
また、シール部２７の外周面と接合部２３の内周面との間には、接着剤３０が介在されている。接着剤３０としては、たとえば、エポキシ樹脂系接着剤などを使用することができる。
【００５３】
シール部２７と接合部２３とは、接着剤３０を介して接着（接合）されている。これにより、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、アノード側拡散層２１と、カソード側拡散層２５と、シール部２７および接合部２３の接合部分とに取り囲まれた封止空間３１が形成されている。
【００５４】
空気供給部材７は、ガス不透過性の導電性部材からなり、カソード側拡散層２５を介して、カソード電極１０に空気を供給する。また、空気供給部材７は、セパレータとしても兼用される。空気供給部材７には、その表面から凹む、複数の流路溝（図示せず）が並列に形成されている。
【００５５】
また、図１〜図４では省略しているが、空気供給部材７には、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックを形成する状態で、燃料電池１をその積層方向に貫通する複数の開口部が形成されている。複数の開口部は、燃料電池１で使用される燃料、空気および冷却水の供給口または排出口とされる。
（１−２）燃料電池の製造方法
次に、本実施形態の燃料電池の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、この方法では、図３（ａ）に示すように、電解質層８と、電解質層８を挟むように積層されるアノード電極９およびカソード電極１０とを備える膜・電極接合体３を用意する。
【００５７】
次いで、この方法では、図３（ｂ）に示すように、膜・電極接合体３に接触するように、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を積層する。
【００５８】
カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を膜・電極接合体３に積層するには、膜・電極接合体の一方側に、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６がカソード電極１０の表面を被覆するように、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を配置する。
【００５９】
その後、この方法では、図３（ｃ）に示すように、カソード側ガスケット部２６のシール部２７の外周面に接着剤３０を塗布する。なお、接着剤３０の塗布量は、次に述べるアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層したときに、接着剤３０がシール部２７の内周面側に回り込まないように適宜設定される。
【００６０】
次いで、この方法では、図３（ｄ）に示すように、膜・電極接合体３に接触するように、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層する。
【００６１】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３の内周面が、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７の外周面よりも面方向の外側に配置されているので、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層したときに、接合部２３は、シール部２７に対して面方向の外側から対向する。
【００６２】
そして、シール部２７の外周面に塗布された接着剤３０により、シール部２７の外周面と接合部２３の内周面とが接合（接着）される。これにより、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間に、封止空間３１が形成される。
【００６３】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、膜・電極接合体３が配置されているので、膜・電極接合体３は、封止空間３１内に封止される。
【００６４】
その後、この方法では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に燃料供給部材５を組み付けるとともに、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に空気供給部材７を組み付ける。このとき、燃料供給部材５と空気供給部材７との間において、膜・電極接合体３の面方向の外側に端部シール１５を配置して、燃料供給部材５と空気供給部材７とにより、端部シール１５を挟み込む。
【００６５】
これにより、図２に示すように、膜・電極接合体３、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６が、燃料供給部材５および空気供給部材７に挟み込まれ、単位セル２の製造が完了する。
【００６６】
次いで、単位セル２を複数スタックすることにより、図１に示す燃料電池１を製造することができる。単位セル２をスタックする方法は、特に制限されず、公知の手法に準拠する。
【００６７】
なお、このような単位セル２において、複数の単位セル２をそれぞれ区分する１つのセパレータ２０が、上記した燃料供給部材５および空気供給部材７を兼ね備えてもよい。この場合には、セパレータ２０は、その一方側面において、燃料供給部材５として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材７として作用する。
（１−３）燃料電池の分解方法
次に、本実施形態の燃料電池の分解方法について説明する。
【００６８】
まず、この方法では、使用済みの燃料電池１を用意し、それを個々の単位セル２に分解する。具体的には、燃料電池１のスタックを形成している固定具（図示せず）を取り外し、その後、スタック状態が解除された単位セル２を１つずつ取り出す。これにより、図２に示すように、１つの単位セル２が得られる。
【００６９】
次いで、この方法では、図４（ａ）に示すように、単位セル２から燃料供給部材５および空気供給部材７を取り外す。
【００７０】
燃料供給部材５および空気供給部材７の取り外しでは、例えば、燃料供給部材５および空気供給部材７が固定具で固定されている場合には、それらの固定具を取り外してから、燃料供給部材５および空気供給部材７を取り外す。そして、燃料供給部材５と空気供給部材７との間に配置されている端部シール１５を取り外す。
【００７１】
このとき、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６とは、シール部２７と接合部２３との間に介在される接着剤３０により接合されている。そのため、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６の間の封止空間３１に封止されている膜・電極接合体３が不用意に露出することがない。
【００７２】
よって、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが、燃料供給部材５および空気供給部材７などに付着することがない。
【００７３】
次いで、この方法では、図４（ｂ）に示すように、燃料供給部材５および空気供給部材７が取り外された単位セル２において、膜・電極接合体３からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外す。
【００７４】
膜・電極接合体３からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外すには、例えば、シール部２７と接合部２３との間に介在された接着剤３０（図４（ａ）参照）を薬剤（例えば、有機溶剤）により溶融させる。これにより、シール部２７と接合部２３との接合が解除され、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外すことができる。
【００７５】
次いで、この方法では、膜・電極接合体３を、剥離液に浸漬させる。剥離液は、アルコール系の有機溶剤であり、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどが挙げられる。これらのうち、好ましくは、イソプロピルアルコールが挙げられる。
【００７６】
その後、図４（ｃ）に示すように、膜・電極接合体３において、電解質層８から、アノード電極９およびカソード電極１０を剥離し、電解質層８、アノード電極９およびカソード電極１０に分解する。
【００７７】
これにより、燃料電池１の分解が完了する。
２．作用効果
この燃料電池１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４において、アノード側ガスケット部２２がアノード側拡散層２１を面方向から取り囲むように形成されている。また、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６において、カソード側ガスケット部２６がカソード側拡散層２５を面方向から取り囲むように形成されている。
【００７８】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向から取り囲む接合部２３を備えている。そして、カソード側ガスケット部２６（シール部２７）に接合部２３が接合されることにより、接合部２３の内側の領域（封止空間３１）が封止される。
【００７９】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、膜・電極接合体３が挟み込まれる。そのため、膜・電極接合体３を、接合部２３により封止された封止空間３１内に配置することができる。したがって、燃料電池１の分解時に、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが漏出して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、および膜・電極接合体３以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【００８０】
その結果、燃料電池１のリサイクル性の向上を図ることができ、部品コストを低減することができる。
【００８１】
また、シール部２７の先端部がアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に接触しているので、シール部２７により、燃料電池１のシール性を確保することができる。
【００８２】
さらに、シール部２７よりも面方向の外側において、接合部２３がカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に接合されているので、燃料電池１のシール性を確保しつつ、膜・電極接合体３を封止空間３１に確実に封止することができる。
３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００８３】
図５は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【００８４】
なお、図５では、図２に示す各部に相当する部分に同一の参照符号を付している。そして、以下では、同一の参照符号を付した部分についての説明を省略する。
【００８５】
図２に示す単位セル２では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７との間に接着剤３０が介在されており、接着剤３０により、接合部２３とシール部２７とが接合（接着）されている。
【００８６】
これに対して、図５に示す単位セル５１では、接合部２３の先端部（カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６側の端部）とカソード側ガスケット部２６との間に、接着剤５２が介在されている。接着剤５２は、図２に示す接着剤３０と同一のものを使用することができる。
【００８７】
そして、接着剤５２により、接合部２３の先端部とカソード側ガスケット部２６とが接合（接着）されている。これにより、単位セル５１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間に、アノード側拡散層２１と、カソード側拡散層２５と、接合部２３とに取り囲まれた封止空間３１が形成されている。
【００８８】
また、図５に示す単位セル５１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７とが、面方向に互いに間隔を隔てて対向している。これにより、接合部２３とシール部２７との間には、空隙部５２が形成されている。
【００８９】
一方、シール部２７は、その面方向内側に配置される膜・電極接合体３に対して間隔を隔てて配置されている。
【００９０】
そのため、シール部２７を面方向に弾性変形させることができるので、シール部２７によるシール性をより向上させることができる。
【００９１】
このような構成の単位セル５２を有する燃料電池においても、図１〜図４に示す燃料電池１と同様の効果を奏することができる。
【００９２】
また、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
【００９３】
例えば、上記の実施形態では、アノード側ガスケット部２２に接合部２３が備えられ、カソード側ガスケット部２６にシール部２７が備えられる構成を例示したが、アノード側ガスケット部２２にシール部２７が備えられ、カソード側ガスケット部２６に接合部２３が備えられる構成が採用されてもよい。
【００９４】
このような構成が採用された燃料電池においても、図１〜図４に示す燃料電池１と同様の効果を奏することができる。
【００９５】
また、図３に示す燃料電池１の製造方法において、シール部２７の外周面に接着剤３０を塗布した後に、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層して、シール部２７と接合部２３とを接合する方法を例示した。
【００９６】
これに対して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３の内周面に接着剤３０を予め塗布しておいてもよい。また、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を逆の順番で積層してもよい。
【００９７】
このような製造方法においても、図１に示す燃料電池１を製造することができる。
【００９８】
また、接合体２３は、面方向においてカソード側拡散層２５の外側であれば、シール部２７に限らず、カソード側ガスケット部２６のどの位置に接合されてもよい。
【００９９】
また、上記した実施形態では、燃料成分として、ヒドラジンなどの液体燃料を例示したが、本発明は、水素などのガス燃料を使用する燃料電池に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 燃料電池
２ 単位セル
３ 膜・電極接合体
４ アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット
５ 燃料供給部材
６ カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット
７ 空気供給部材
８ 電解質層
９ アノード電極
１０ カソード電極
２１ アノード側拡散層
２２ アノード側ガスケット部
２３ 接合部
２５ カソード側拡散層
２６ カソード側ガスケット部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池、詳しくは、固体高分子形の燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体高分子形の燃料電池としては、燃料として水素などのガスを使用する燃料電池や、燃料としてメタノール、ジメチルエーテルまたはヒドラジンなどの液体を使用する燃料電池が知られている。
【０００３】
固体高分子形の燃料電池は、一般的には、高分子電解質膜からなる電解質層、その電解質層を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体（ＭＥＡ）と、燃料側電極および酸素側電極の外側にそれぞれ配置されるガス拡散層（ＧＤＬ）と、燃料側電極にガス拡散層を挟んで対向配置される燃料側セパレータと、酸素側電極にガス拡散層を挟んで対向配置される酸素側セパレータとを備える単位セルを有している。燃料電池では、このような単位セルが複数スタックされている。
【０００４】
このような燃料電池において、ガス拡散層の周縁部にガスケットを一体化させたガス拡散層一体型のガスケットを用いることが知られている。
【０００５】
ガス拡散層一体型のガスケットが用いられた燃料電池では、たとえば、一方のガスケットにおける他方のガスケットと対向する面に、その対向方向に突出する凸部が形成されるとともに、他方のガスケットにおける一方のガスケットと対向する面に、凸部に対応する凹部が形成される。そして、凸部を凹部に係合させることにより、互いに対向するガス拡散層一体型のガスケットの位置決めを達成している（たとえば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９５２１３９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、環境保護の観点から、リサイクル性の高い燃料電池が求められている。たとえば、使用後の燃料電池を分解した後、セパレータなどの部材をリサイクルすることにより、廃棄物の排出量を低減することができ、かつ、リサイクルされる部材に応じて燃料電池の製造コストを低減することができる。
【０００８】
しかしながら、上記した構成では、互いに対向するガス拡散層一体型のガスケット同士が、凸部および凹部の係合により位置決めされている。そのため、燃料電池を分解する際、セパレータを取り外してガス拡散層一体型のガスケットが露出すると、凸部および凹部の係合が解除されて、ガス拡散層一体型のガスケット間に配置されている膜・電極接合体が露出するおそれがある。
【０００９】
膜・電極接合体には、発電のための触媒および電解質などが含まれているので、膜・電極接合体が露出すると、それらの触媒および電解質が漏出し、作業環境に影響を及ぼすことがある。さらに、それらの触媒および電解質がリサイクルすべき部材（セパレータ）などに付着した場合には、そのリサイクルすべき部材が変質するおそれがあり、リサイクル性の低下を招くおそれもある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、リサイクル性の向上を図ることができる、燃料電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池は、高分子電解質膜からなる電解質層、前記電解質層を挟むように積層される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体と、前記膜・電極接合体の両側に積層される１対のガス拡散層一体型ガスケットと、１対の前記ガス拡散層一体型ガスケットにそれぞれ組み付けられるセパレータとを備える単位セルが複数スタックされた燃料電池であって、前記ガス拡散層一体型ガスケットは、ガス拡散層と、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、前記ガス拡散層に接合されるガスケット部とを備え、前記単位セルにおいて、一方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部には、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、他方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部に接合される接合部が備えられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の燃料電池では、ガス拡散層一体型ガスケットにおいて、ガスケット部がガス拡散層を積層方向と直交する方向から取り囲むように形成されている。また、単位セルにおいて、一方のガス拡散層一体型ガスケットのガスケット部には、ガス拡散層を積層方向と直交する方向から取り囲む接合部が備えられている。そして、他方のガス拡散層一体型ガスケットのガスケット部に接合部が接合されることにより、接合部の内側（積層方向と直交する方向の内側）が封止される。
【００１３】
互いに対向するガス拡散層一体型ガスケットの間には、膜・電極接合体が挟み込まれる。そのため、膜・電極接合体を、接合部により封止された領域内に配置することができる。したがって、燃料電池の分解時に、膜・電極接合体に含まれる触媒および電解質などが漏出して、ガス拡散層一体型ガスケットおよび膜・電極接合体以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【００１４】
その結果、燃料電池のリサイクル性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【図３】図３は、図２に示す燃料電池の製造方法を示す工程図であって、（ａ）は、膜・電極接合体を用意する工程、（ｂ）は、膜・電極接合体にカソード側ＧＤＬ一体型ガスケットを積層する工程、（ｃ）は、シール部に接着剤を塗布する工程、（ｄ）は、膜・電極接合体にアノード側ＧＤＬ一体型ガスケットを積層する工程、を示す。
【図４】図４は、図２に示す燃料電池の分解方法を示す工程図であって、（ａ）は、単位セルから燃料供給部材および空気供給部材を取り外す工程、（ｂ）は、膜・電極接合体からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケットおよびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケットを取り外す工程、（ｃ）は、膜・電極接合体を、電解質層、燃料側電極および酸素側電極に分解する工程を示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．燃料電池
（１−１）燃料電池の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池を示す概略構成図、図２は、図１に示す燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図、図３は、図２に示す燃料電池の製造方法を示す工程図、図４は、図２に示す燃料電池の分解方法を示す工程図である。
【００１７】
図１ないし図４において、燃料電池１は、例えば、液体の燃料成分が直接供給される固体高分子形の燃料電池である。燃料電池１には、発電のために燃料成分が供給されるとともに、空気（酸素）が供給される。また、燃料電池１には、燃料成分および空気を冷却するための冷却水が供給される。
【００１８】
燃料電池１に供給される燃料成分としては、例えば、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジン（水加ヒドラジン、無水ヒドラジンなどを含む）などが挙げられる。
【００１９】
燃料電池１は、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックとして形成されている。
【００２０】
単位セル２は、膜・電極接合体３、膜・電極接合体３の一方側（アノード側）に積層されるガス拡散層一体型ガスケットとしてのアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４における膜・電極接合体３の他方側に積層される燃料供給部材５、膜・電極接合体３の他方側（カソード側）に積層されるガス拡散層一体型ガスケットとしてのカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６における膜・電極接合体３の他方側に積層される空気供給部材７、および、燃料供給部材５と空気供給部材７との間において、膜・電極接合体３、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６の周囲に設けられる端部シール１５を備えている。
【００２１】
また、図１では、複数の単位セル２のうち１つだけを取り出して分解して表し、その他の単位セル２については積層状態を示している。
【００２２】
膜・電極接合体３は、図２に示すように、電解質層８、電解質層８の厚み方向一方側の表面（以下、単に一方面と記載する。）に積層される燃料側電極としてのアノード電極９、および、電解質層８の厚み方向他方側の表面（以下、単に他方面と記載する。）に積層される酸素側電極としてのカソード電極１０を備えている。
【００２３】
電解質層８は、アニオン交換型またはカチオン交換型などの高分子電解質膜から形成されている。
【００２４】
また、電解質層８の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍである。
【００２５】
アノード電極９は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。また、触媒担体を用いずに、触媒を、直接、アノード電極９として形成することもできる。
【００２６】
アノード電極９の厚みは、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２０〜１００μｍである。
【００２７】
カソード電極１０は、例えば、アノード電極９と同様に、触媒を担持した触媒担体により形成されている。
【００２８】
カソード電極１０の厚みは、例えば、１０〜３００μｍ、好ましくは、２０〜１５０μｍである。
【００２９】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４は、図３および図４に示すように、ガス拡散層としてのアノード側拡散層２１、およびガスケット部としてのアノード側ガスケット部２２を一体的に備えている。
【００３０】
アノード側拡散層２１は、例えば、カーボンペーパーあるいはカーボンクロスなどが、必要によりフッ素処理されている硬質のガス透過性材料から、略矩形平板形状に形成されている。なお、アノード側拡散層２１は、集電体としても作用する。
【００３１】
アノード側拡散層２１の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜３００μｍである。
【００３２】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１の積層方向と直交する方向（以下、「面方向」という。）の周端部に接合され、アノード側拡散層２１を取り囲む矩形枠形状に形成されている。
【００３３】
アノード側ガスケット部２２は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。そして、アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１にそのゴム成分を含浸させ、その後、圧縮成形することにより、アノード側拡散層２１に一体化されている。
【００３４】
アノード側ガスケット部２２の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜４００μｍである。
【００３５】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向の外周縁から取り囲む矩形枠形状の接合部２３を備えている。
【００３６】
接合部２３は、アノード側ガスケット部２２の接合面（膜・電極接合体３側の面）２２ａにおいて、その面方向の外周端部に設けられ、接合面２２ａからカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に向けて突出する突条として形成されている。
【００３７】
接合部２３の突出量は、膜・電極接合体３の厚さとほぼ同じであり、たとえば、２００〜８００μｍ、好ましくは、４００〜６００μｍである。
【００３８】
また、接合部２３の厚さ（面方向の幅）は、たとえば、１０００〜３０００μｍ、好ましくは、１５００〜２０００μｍである。
【００３９】
燃料供給部材５は、ガス不透過性の導電性部材からなり、アノード側拡散層２１を介して、アノード電極９に液体燃料を供給する。また、燃料供給部材５は、セパレータとしても兼用される。燃料供給部材５には、その表面から凹む、複数の流路溝（図示せず）が並列に形成されている。
【００４０】
また、図１〜図４では省略しているが、燃料供給部材５には、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックを形成する状態で、燃料電池１をその積層方向に貫通する複数の開口部が形成されている。複数の開口部は、燃料電池１で使用される燃料、空気および冷却水の供給口または排出口とされる。
【００４１】
カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６は、図３および図４に示すように、ガス拡散層としてのカソード側拡散層２５、およびガスケット部としてのカソード側ガスケット部２６を一体的に備えている。
【００４２】
カソード側拡散層２５は、例えば、アノード側拡散層２１として例示した、硬質のガス透過性材料から、略矩形平板形状に形成されている。なお、アノード側拡散層２１と同様に、カソード側拡散層２５も、集電体としても作用する。
【００４３】
カソード側拡散層２５の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１５０〜３５０μｍである。
【００４４】
カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５の面方向の周端部に接合され、カソード側拡散層２５を取り囲む矩形枠形状に形成されている。
【００４５】
カソード側ガスケット部２６は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されている。そして、カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５にそのゴム成分を含浸させ、その後、圧縮成形することにより、カソード側拡散層２５に一体化されている。
【００４６】
カソード側ガスケット部２６の厚みは、例えば、５０〜５００μｍ、好ましくは、１００〜４００μｍである。
【００４７】
カソード側ガスケット部２６は、カソード側拡散層２５を面方向の外周縁から取り囲む矩形枠形状のシール部２７を備えている。
【００４８】
シール部２７は、カソード側ガスケット部２６のシール面（膜・電極接合体３側の面）２６ａにおいて、カソード側ガスケット部２６の面方向の外周縁よりも内側部分から、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に向けて突出する突条として形成されている。
【００４９】
より具体的には、シール部２７は、単位セル２の状態で積層方向に投影したときに、その外周縁がアノード側ガスケット部２２の接合部２３の内周縁よりも内側に配置されるように形成されている。
【００５０】
シール部２７の突出量は、膜・電極接合体３の厚さとほぼ同じである。これにより、シール部２７の途中部が膜・電極接合体３に対して面方向の外側から対向するとともに、シール部２７の先端部がアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４（アノード側ガスケット部２２の）に接触する。その結果、シール部２７により、燃料電池１のシール性を確保することができる。
【００５１】
また、シール部２７の厚さ（面方向の幅）は、たとえば、１０００〜３０００μｍ、好ましくは、１５００〜２０００μｍである。
【００５２】
また、シール部２７の外周面と接合部２３の内周面との間には、接着剤３０が介在されている。接着剤３０としては、たとえば、エポキシ樹脂系接着剤などを使用することができる。
【００５３】
シール部２７と接合部２３とは、接着剤３０を介して接着（接合）されている。これにより、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、アノード側拡散層２１と、カソード側拡散層２５と、シール部２７および接合部２３の接合部分とに取り囲まれた封止空間３１が形成されている。
【００５４】
空気供給部材７は、ガス不透過性の導電性部材からなり、カソード側拡散層２５を介して、カソード電極１０に空気を供給する。また、空気供給部材７は、セパレータとしても兼用される。空気供給部材７には、その表面から凹む、複数の流路溝（図示せず）が並列に形成されている。
【００５５】
また、図１〜図４では省略しているが、空気供給部材７には、単位セル２が複数積層された燃料電池スタックを形成する状態で、燃料電池１をその積層方向に貫通する複数の開口部が形成されている。複数の開口部は、燃料電池１で使用される燃料、空気および冷却水の供給口または排出口とされる。
（１−２）燃料電池の製造方法
次に、本実施形態の燃料電池の製造方法について説明する。
【００５６】
まず、この方法では、図３（ａ）に示すように、電解質層８と、電解質層８を挟むように積層されるアノード電極９およびカソード電極１０とを備える膜・電極接合体３を用意する。
【００５７】
次いで、この方法では、図３（ｂ）に示すように、膜・電極接合体３に接触するように、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を積層する。
【００５８】
カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を膜・電極接合体３に積層するには、膜・電極接合体の一方側に、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６がカソード電極１０の表面を被覆するように、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を配置する。
【００５９】
その後、この方法では、図３（ｃ）に示すように、カソード側ガスケット部２６のシール部２７の外周面に接着剤３０を塗布する。なお、接着剤３０の塗布量は、次に述べるアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層したときに、接着剤３０がシール部２７の内周面側に回り込まないように適宜設定される。
【００６０】
次いで、この方法では、図３（ｄ）に示すように、膜・電極接合体３に接触するように、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層する。
【００６１】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３の内周面が、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７の外周面よりも面方向の外側に配置されているので、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層したときに、接合部２３は、シール部２７に対して面方向の外側から対向する。
【００６２】
そして、シール部２７の外周面に塗布された接着剤３０により、シール部２７の外周面と接合部２３の内周面とが接合（接着）される。これにより、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間に、封止空間３１が形成される。
【００６３】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、膜・電極接合体３が配置されているので、膜・電極接合体３は、封止空間３１内に封止される。
【００６４】
その後、この方法では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に燃料供給部材５を組み付けるとともに、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に空気供給部材７を組み付ける。このとき、燃料供給部材５と空気供給部材７との間において、膜・電極接合体３の面方向の外側に端部シール１５を配置して、燃料供給部材５と空気供給部材７とにより、端部シール１５を挟み込む。
【００６５】
これにより、図２に示すように、膜・電極接合体３、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６が、燃料供給部材５および空気供給部材７に挟み込まれ、単位セル２の製造が完了する。
【００６６】
次いで、単位セル２を複数スタックすることにより、図１に示す燃料電池１を製造することができる。単位セル２をスタックする方法は、特に制限されず、公知の手法に準拠する。
【００６７】
なお、このような単位セル２において、複数の単位セル２をそれぞれ区分する１つのセパレータ２０が、上記した燃料供給部材５および空気供給部材７を兼ね備えてもよい。この場合には、セパレータ２０は、その一方側面において、燃料供給部材５として作用するとともに、他方側面において、空気供給部材７として作用する。
（１−３）燃料電池の分解方法
次に、本実施形態の燃料電池の分解方法について説明する。
【００６８】
まず、この方法では、使用済みの燃料電池１を用意し、それを個々の単位セル２に分解する。具体的には、燃料電池１のスタックを形成している固定具（図示せず）を取り外し、その後、スタック状態が解除された単位セル２を１つずつ取り出す。これにより、図２に示すように、１つの単位セル２が得られる。
【００６９】
次いで、この方法では、図４（ａ）に示すように、単位セル２から燃料供給部材５および空気供給部材７を取り外す。
【００７０】
燃料供給部材５および空気供給部材７の取り外しでは、例えば、燃料供給部材５および空気供給部材７が固定具で固定されている場合には、それらの固定具を取り外してから、燃料供給部材５および空気供給部材７を取り外す。そして、燃料供給部材５と空気供給部材７との間に配置されている端部シール１５を取り外す。
【００７１】
このとき、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６とは、シール部２７と接合部２３との間に介在される接着剤３０により接合されている。そのため、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６の間の封止空間３１に封止されている膜・電極接合体３が不用意に露出することがない。
【００７２】
よって、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが、燃料供給部材５および空気供給部材７などに付着することがない。
【００７３】
次いで、この方法では、図４（ｂ）に示すように、燃料供給部材５および空気供給部材７が取り外された単位セル２において、膜・電極接合体３からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外す。
【００７４】
膜・電極接合体３からアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外すには、例えば、シール部２７と接合部２３との間に介在された接着剤３０（図４（ａ）参照）を薬剤（例えば、有機溶剤）により溶融させる。これにより、シール部２７と接合部２３との接合が解除され、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を取り外すことができる。
【００７５】
次いで、この方法では、膜・電極接合体３を、剥離液に浸漬させる。剥離液は、アルコール系の有機溶剤であり、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコールなどが挙げられる。これらのうち、好ましくは、イソプロピルアルコールが挙げられる。
【００７６】
その後、図４（ｃ）に示すように、膜・電極接合体３において、電解質層８から、アノード電極９およびカソード電極１０を剥離し、電解質層８、アノード電極９およびカソード電極１０に分解する。
【００７７】
これにより、燃料電池１の分解が完了する。
２．作用効果
この燃料電池１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４において、アノード側ガスケット部２２がアノード側拡散層２１を面方向から取り囲むように形成されている。また、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６において、カソード側ガスケット部２６がカソード側拡散層２５を面方向から取り囲むように形成されている。
【００７８】
アノード側ガスケット部２２は、アノード側拡散層２１を面方向から取り囲む接合部２３を備えている。そして、カソード側ガスケット部２６（シール部２７）に接合部２３が接合されることにより、接合部２３の内側の領域（封止空間３１）が封止される。
【００７９】
アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間には、膜・電極接合体３が挟み込まれる。そのため、膜・電極接合体３を、接合部２３により封止された封止空間３１内に配置することができる。したがって、燃料電池１の分解時に、膜・電極接合体３に含まれる触媒および電解質などが漏出して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４、カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６、および膜・電極接合体３以外の部材に、触媒および電解質が付着することを確実に防止できる。
【００８０】
その結果、燃料電池１のリサイクル性の向上を図ることができ、部品コストを低減することができる。
【００８１】
また、シール部２７の先端部がアノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４に接触しているので、シール部２７により、燃料電池１のシール性を確保することができる。
【００８２】
さらに、シール部２７よりも面方向の外側において、接合部２３がカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６に接合されているので、燃料電池１のシール性を確保しつつ、膜・電極接合体３を封止空間３１に確実に封止することができる。
３．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００８３】
図５は、本発明の他の実施形態に係る燃料電池の単位セルの構成を示す側断面図である。
【００８４】
なお、図５では、図２に示す各部に相当する部分に同一の参照符号を付している。そして、以下では、同一の参照符号を付した部分についての説明を省略する。
【００８５】
図２に示す単位セル２では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７との間に接着剤３０が介在されており、接着剤３０により、接合部２３とシール部２７とが接合（接着）されている。
【００８６】
これに対して、図５に示す単位セル５１では、接合部２３の先端部（カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６側の端部）とカソード側ガスケット部２６との間に、接着剤５２が介在されている。接着剤５２は、図２に示す接着剤３０と同一のものを使用することができる。
【００８７】
そして、接着剤５２により、接合部２３の先端部とカソード側ガスケット部２６とが接合（接着）されている。これにより、単位セル５１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６との間に、アノード側拡散層２１と、カソード側拡散層２５と、接合部２３とに取り囲まれた封止空間３１が形成されている。
【００８８】
また、図５に示す単位セル５１では、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３とカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６のシール部２７とが、面方向に互いに間隔を隔てて対向している。これにより、接合部２３とシール部２７との間には、空隙部５２が形成されている。
【００８９】
一方、シール部２７は、その面方向内側に配置される膜・電極接合体３に対して間隔を隔てて配置されている。
【００９０】
そのため、シール部２７を面方向に弾性変形させることができるので、シール部２７によるシール性をより向上させることができる。
【００９１】
このような構成の単位セル５２を有する燃料電池においても、図１〜図４に示す燃料電池１と同様の効果を奏することができる。
【００９２】
また、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
【００９３】
例えば、上記の実施形態では、アノード側ガスケット部２２に接合部２３が備えられ、カソード側ガスケット部２６にシール部２７が備えられる構成を例示したが、アノード側ガスケット部２２にシール部２７が備えられ、カソード側ガスケット部２６に接合部２３が備えられる構成が採用されてもよい。
【００９４】
このような構成が採用された燃料電池においても、図１〜図４に示す燃料電池１と同様の効果を奏することができる。
【００９５】
また、図３に示す燃料電池１の製造方法において、シール部２７の外周面に接着剤３０を塗布した後に、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４を積層して、シール部２７と接合部２３とを接合する方法を例示した。
【００９６】
これに対して、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４の接合部２３の内周面に接着剤３０を予め塗布しておいてもよい。また、アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット４およびカソード側ＧＤＬ一体型ガスケット６を逆の順番で積層してもよい。
【００９７】
このような製造方法においても、図１に示す燃料電池１を製造することができる。
【００９８】
また、接合体２３は、面方向においてカソード側拡散層２５の外側であれば、シール部２７に限らず、カソード側ガスケット部２６のどの位置に接合されてもよい。
【００９９】
また、上記した実施形態では、燃料成分として、ヒドラジンなどの液体燃料を例示したが、本発明は、水素などのガス燃料を使用する燃料電池に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１００】
１ 燃料電池
２ 単位セル
３ 膜・電極接合体
４ アノード側ＧＤＬ一体型ガスケット
５ 燃料供給部材
６ カソード側ＧＤＬ一体型ガスケット
７ 空気供給部材
８ 電解質層
９ アノード電極
１０ カソード電極
２１ アノード側拡散層
２２ アノード側ガスケット部
２３ 接合部
２５ カソード側拡散層
２６ カソード側ガスケット部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜からなる電解質層、前記電解質層を挟むように積層される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体と、
前記膜・電極接合体の両側に積層される１対のガス拡散層一体型ガスケットと、
１対の前記ガス拡散層一体型ガスケットにそれぞれ組み付けられるセパレータと、
を備える単位セルが複数スタックされた燃料電池であって、
前記ガス拡散層一体型ガスケットは、
ガス拡散層と、
前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、前記ガス拡散層に接合されるガスケット部とを備え、
前記単位セルにおいて、一方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部には、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、他方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部に接合される接合部が備えられていることを特徴とする、燃料電池。
【請求項１】
高分子電解質膜からなる電解質層、前記電解質層を挟むように積層される燃料側電極および酸素側電極を備える膜・電極接合体と、
前記膜・電極接合体の両側に積層される１対のガス拡散層一体型ガスケットと、
１対の前記ガス拡散層一体型ガスケットにそれぞれ組み付けられるセパレータと、
を備える単位セルが複数スタックされた燃料電池であって、
前記ガス拡散層一体型ガスケットは、
ガス拡散層と、
前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、前記ガス拡散層に接合されるガスケット部とを備え、
前記単位セルにおいて、一方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部には、前記ガス拡散層を前記積層方向と直交する方向から取り囲み、他方の前記ガス拡散層一体型ガスケットの前記ガスケット部に接合される接合部が備えられていることを特徴とする、燃料電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３０３３２（Ｐ２０１３−３０３３２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５０４５（Ｐ２０１１−１６５０４５）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]