JP6224051B2 - 燃料電池スタック - Google Patents

Description

本発明は、電解質膜の両面に電極が配設される電解質膜・電極構造体を、カソードセパレータとアノードセパレータとにより挟持する発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された積層体を備える燃料電池スタックに関する。

一般的に、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。燃料電池は、固体高分子電解質膜の一方の面にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の面にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を備えている。アノード電極及びカソード電極は、それぞれ触媒層（電極触媒層）とガス拡散層（多孔質カーボン）とを有している。

電解質膜・電極構造体は、カソードセパレータ及びアノードセパレータによって挟持されることにより、発電セル（単位燃料電池）を構成している。カソードセパレータには、酸化剤ガスが電極面に沿って流通される一方、アノードセパレータには、燃料ガスが前記電極面に沿って流通されている。発電セルは、所定の数だけ積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル（以下、端部発電セルともいう）は、電力取り出し用ターミナルプレート（集電板）や、エンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが提案されている。この燃料電池スタックでは、発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが配設されている。そして、少なくとも一方の絶縁部材は、積層体側の端部が開口される凹部を設けるとともに、前記凹部には、断熱部材及びターミナルプレートが収容されている。

このため、断熱部材及びターミナルプレートの外周部からの放熱を良好に抑制することができ、積層体の端部に配置される端部発電セルの温度低下を確実に阻止し、良好な発電性能を維持することが可能になる、としている。

特開２０１３−１４９５９５号公報

ところで、端部発電セルは、積層方向最外部にカソードセパレータが配置されるカソード側端部発電セルと、積層方向最外部にアノードセパレータが配置されるアノード側端部発電セルとを有している。その際、アノード側端部発電セルでは、端部構造等に起因して、カソード側端部発電セルよりも放熱が小さくなり易い。これにより、アノード側端部発電セルが必要以上に過熱するおそれがある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、端部発電セルの過熱を可及的に抑制することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明は、複数の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池スタックに関する。発電セルは、電解質膜の両面に電極が配設される電解質膜・電極構造体を、カソードセパレータとアノードセパレータとにより挟持している。カソードセパレータには、酸化剤ガスが電極面に沿って流通される一方、アノードセパレータには、燃料ガスが前記電極面に沿って流通されている。積層体の積層方向両端には、凹部に断熱部材及びターミナルプレートが収容されたインシュレータが配置され、さらに前記インシュレータの外方にエンドプレートが配設されている。

燃料電池スタックでは、積層体の積層方向一端に配置される第１端部発電セルは、積層方向最外部にカソードセパレータを有する一方、前記積層体の積層方向他端に配置される第２端部発電セルは、積層方向最外部にアノードセパレータを有している。前記第２端部発電セル側の前記ターミナルプレートよりも積層方向外方のスタック端部構造は、前記第１端部発電セル側の前記ターミナルプレートよりも積層方向外方のスタック端部構造よりも放熱が少ない構造となっている。そして、前記第２端部発電セルに隣接する前記断熱部材の積層枚数は、第１端部発電セルに隣接する断熱部材の積層枚数よりも少数である。

また、この燃料電池スタックでは、第２端部発電セルに隣接するターミナルプレートとインシュレータとの間には、樹脂製スペーサが配置されることが好ましい。

さらに、この燃料電池スタックでは、インシュレータとエンドプレートとの間には、温度調整用媒体が流通される温調用プレートが介装されることが好ましい。その際、第２端部発電セルに隣接する温調用プレートとエンドプレートとの間には、樹脂製プレートが配置されることが好ましい。あるいは、前記第２端部発電セル側の前記エンドプレートには、樹脂製プレートが隣接していることが好ましい。

さらにまた、この燃料電池スタックでは、第２端部発電セルに隣接するエンドプレートの外側表面には、積層体に流通される冷却媒体の供給及び排出を行う冷却媒体マニホールドが設けられることが好ましい。

また、この燃料電池スタックでは、第１端部発電セルに隣接するエンドプレートの外側表面には、金属製カバープレートが設けられることが好ましい。

特に、端部構造等に起因して、積層方向最外部に燃料ガスを流通させる第２端部発電セルでは、積層方向最外部に酸化剤ガスを流通させる第１端部発電セルよりも放熱し難く、必要以上に過熱するおそれがある。このため、本発明では、第２端部発電セルに隣接する断熱部材の積層枚数が少なく設定されることにより、前記第２端部発電セルからの放熱を促進させることができる。従って、断熱部材の積層枚数を変更させるだけでよく、簡単且つ経済的な構成で、端部発電セルの過熱を可及的に抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの分解概略斜視図である。 前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）、又は垂直方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。燃料電池スタック１０は、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車（図示せず）に搭載される。

図１及び図２に示すように、積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、第１端部発電セル１２end.（ｃ）が配設されるとともに、前記積層体１４の積層方向他端には、第２端部発電セル１２end.（ａ）が配設される。第１端部発電セル１２end.（ｃ）は、後述するように、積層方向最外部にカソードセパレータ３４を有する一方、第２端部発電セル１２end.（ａ）は、積層方向最外部にアノードセパレータ３０を有する。

第１端部発電セル１２end.（ｃ）には、積層方向外方に向かって、ターミナルプレート１６ａ、絶縁部材１８ａ、温調用プレート２０ａ及びエンドプレート２２ａが、順次、配設される。第２端部発電セル１２end.（ａ）には、積層方向外方に向かって、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁部材１８ｂ、温調用プレート２０ｂ、積層調整用の樹脂製プレート２４及びエンドプレート２２ｂが、順次、配設される。

燃料電池スタック１０は、例えば、長方形に構成されるエンドプレート２２ａ、２２ｂを端板として含む箱状ケーシング（図示せず）により一体的に保持される。なお、燃料電池スタック１０は、例えば、矢印Ａ方向に延在する複数のタイロッド（図示せず）により一体的に締め付け保持されてもよい。

発電セル１２は、図２及び図３に示すように、アノードセパレータ３０、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）３２及びカソードセパレータ３４を設ける。アノードセパレータ３０及びカソードセパレータ３４は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の縦長形状の金属板により構成される。

なお、アノードセパレータ３０及びカソードセパレータ３４は、金属セパレータに代えて、カーボンセパレータを用いてもよい。また、発電セル１２は、第１セパレータ、第１のＭＥＡ、第２セパレータ、第２のＭＥＡ及び第３セパレータを積層して構成してもよい。さらに、発電セル１２は、３枚以上のＭＥＡと５枚以上のセパレータとを有してもよい。

図３に示すように、発電セル１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）（水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ及び燃料ガス入口連通孔３８ａが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３６ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス入口連通孔３８ａは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。

発電セル１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔３８ｂ及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３６ｂが設けられる。なお、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３６ｂと燃料ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂとは、酸化剤ガスと燃料ガスとが対向流になるように配置してもよい。

発電セル１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）（鉛直方向）の両端縁部一方（酸化剤ガス入口連通孔３６ａ側）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するそれぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２が上下に設けられる。冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２は、水平方向に長尺な長方形開口部の長手方向の中間部位にリブ部４１ａを設けることにより、互いに独立して分割形成される。

発電セル１２の短辺方向の他方（酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ側）には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を排出するそれぞれ一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２が上下に設けられる。冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２は、水平方向に長尺な長方形開口部の長手方向の中間部位にリブ部４１ｂを設けることにより、互いに独立して分割形成される。

なお、リブ部４１ａを除去して冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２を単一の冷却媒体入口連通孔とする一方、リブ部４１ｂを除去して冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２を単一の冷却媒体出口連通孔としてもよい。また、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとは、互いに入れ替えて構成してもよい。

アノードセパレータ３０の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３０ａには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとを連通する燃料ガス流路４２が形成される。燃料ガス流路４２は、複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）を有する。

燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス流路４２とは、複数の入口連結流路４４ａを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔３８ｂと前記燃料ガス流路４２とは、複数の出口連結流路４４ｂを介して連通する。入口連結流路４４ａ及び出口連結流路４４ｂは、蓋体４６ａ及び蓋体４６ｂにより覆われる。

アノードセパレータ３０の面３０ｂには、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２と一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２とを連通する冷却媒体流路４８の一部が形成される。

カソードセパレータ３４の電解質膜・電極構造体３２に向かう面３４ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａと酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとを連通する酸化剤ガス流路５０が形成される。酸化剤ガス流路５０は、複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）を有する。カソードセパレータ３４の面３４ｂには、冷却媒体流路４８の一部が形成される。

アノードセパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、このアノードセパレータ３０の外周端縁部を周回して第１シール部材５２が一体成形される。カソードセパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、このカソードセパレータ３４の外周端縁部を周回して第２シール部材５４が一体成形される。

第１シール部材５２及び第２シール部材５４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が用いられる。

図２及び図３に示すように、電解質膜・電極構造体３２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜６０を備える。固体高分子電解質膜６０は、アノード電極６２及びカソード電極６４により挟持される。アノード電極６２は、カソード電極６４よりも小さな平面寸法を有する段差ＭＥＡを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極６４よりも大きな平面寸法を有することもできる。また、アノード電極６２とカソード電極６４とは、同一の平面寸法に設定されてもよい。

アノード電極６２及びカソード電極６４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜６０の両面に形成される。

図１に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの面内中央から離間した位置（面内中央でもよい）には、積層方向外方に延在する電力取り出し端子６６ａ、６６ｂが設けられる。電力取り出し端子６６ａ、６６ｂは、好ましくは、冷却媒体流路４８の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２よりも冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に近い位置に設定される。

絶縁部材１８ａ、１８ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成されている。図１及び図２に示すように、絶縁部材１８ａのターミナルプレート１６ａに対向する面には、中央部に矩形状の凹部６８ａが設けられるとともに、この凹部６８ａに孔部７０ａが連通する。ターミナルプレート１６ａの電力取り出し端子６６ａは、絶縁部材１８ａの孔部７０ａ、温調用プレート２０ａの孔部７２ａ及びエンドプレート２２ａの孔部７４ａを介して外部に露出する。

絶縁部材１８ｂのターミナルプレート１６ｂに対向する面には、中央部に矩形状の凹部６８ｂが設けられるとともに、前記凹部６８ｂに孔部７０ｂが連通する。ターミナルプレート１６ｂの電力取り出し端子６６ｂは、絶縁部材１８ｂの凹部６８ｂの底面に配置された非導電性の樹脂製スペーサ７７の孔部７７ｈに挿入される。電力取り出し端子６６ｂは、さらに絶縁部材１８ｂの孔部７０ｂから温調用プレート２０ｂの孔部７２ｂ、樹脂製プレート２４の孔部７６及びエンドプレート２２ｂの孔部７４ｂを介して外部に露呈する。

図１に示すように、絶縁部材１８ａ、１８ｂ、温調用プレート２０ａ、２０ｂ、樹脂製プレート２４及びエンドプレート２２ｂには、それぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２及びそれぞれ一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２が形成される。絶縁部材１８ａ、温調用プレート２０ａ及びエンドプレート２２ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ、燃料ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが形成される。

温調用プレート２０ａの絶縁部材１８ａに対向する面２０ａｓには、エンドプレート２２ａのプレート面方向に沿って温度調整用媒体、例えば、冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成される。

冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ１と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ１とに連通するとともに、蛇行する複数本（例えば、７本）の第１冷却媒体通路７８ａを有する。冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ２と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ２とに連通するとともに、蛇行する複数本（例えば、４本）の第１冷却媒体通路８０ａを有する。

温調用プレート２０ｂの絶縁部材１８ｂに対向する面２０ｂｓには、エンドプレート２２ｂのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成される。

冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ１と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ１とに連通するとともに、蛇行する複数本（例えば、７本）の第２冷却媒体通路７８ｂを有する。冷却媒体通路は、下方に配置される冷却媒体入口連通孔４０ａ２と上方に配置される冷却媒体出口連通孔４０ｂ２とに連通するとともに、蛇行する複数本（例えば、４本）の第２冷却媒体通路８０ｂを有する。

図１及び図２に示すように、絶縁部材１８ａの凹部６８ａには、導電性断熱部材８２ａ及びターミナルプレート１６ａが収容される。導電性断熱部材８２ａは、例えば、２枚の第１断熱部材８４ａ間に１枚の第２断熱部材８６ａが挟持される。第１断熱部材８４ａは、例えば、カーボンプレートで構成される一方、第２断熱部材８６ａは、例えば、金属プレートの断面を凹凸状に形成して間に空気室が形成される。

絶縁部材１８ｂの凹部６８ｂには、導電性断熱部材８２ｂ、ターミナルプレート１６ｂ及び樹脂製スペーサ７７が収容される。導電性断熱部材８２ｂは、例えば、１枚の第１断熱部材８４ｂと１枚の第２断熱部材８６ｂとを備える。

なお、導電性断熱部材８２ａ、８２ｂは、空孔を保持し且つ電気導電性を有する部材であればよく、電気導電性を有する発泡金属、ハニカム形状金属（ハニカム部材）、又は多孔質カーボン（例えば、カーボンペーパ）のいずれかにより構成してもよい。

図２に示すように、積層体１４は、ターミナルプレート１６ａ側の端部に第１端部発電セル１２end.（ｃ）が配置され、ターミナルプレート１６ｂ側の端部に第２端部発電セル１２end.（ａ）が配置される。第１端部発電セル１２end.（ｃ）と第２端部発電セル１２end.（ａ）との間には、複数の発電セル１２が積層された積層体が介装される。

エンドプレート２２ａには、金属製カバープレート８８が取り付けられる。金属製カバープレート８８内には、例えば、燃料ガスを循環供給するためのイジェクタ９０及びポンプ９２等が収容される。エンドプレート２２ｂには、冷却媒体を循環供給するための冷却媒体マニホールド９４が取り付けられる。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図１に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート２２ａの酸化剤ガス入口連通孔３６ａに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート２２ａの燃料ガス入口連通孔３８ａに供給される。一方、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート２２ｂのそれぞれ一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２に供給される。

酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３６ａからカソードセパレータ３４の酸化剤ガス流路５０に導入される。酸化剤ガスは、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体３２のカソード電極６４に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３８ａからアノードセパレータ３０の燃料ガス流路４２に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３２のアノード電極６２に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体３２では、カソード電極６４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極６２に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。

次いで、カソード電極６４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極６２に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、図３に示すように、各冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２に供給された冷却媒体は、互いに隣接するアノードセパレータ３０とカソードセパレータ３４との間の冷却媒体流路４８に導入される。冷却媒体は、互いに近接するように、矢印Ｃ方向に流通する。冷却媒体は、さらに矢印Ｂ方向（セパレータ長辺方向）に流通して電解質膜・電極構造体３２を冷却する。次いで、冷却媒体は、互いに離間するように、矢印Ｃ方向に流通して各冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２から排出される。

ところで、図１に示すように、温調用プレート２０ａには、第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａが設けられる一方、温調用プレート２０ｂには、第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂが設けられている。

このため、温調用プレート２０ａでは、冷却媒体は、下方の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２から第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａに導入される。冷却媒体は、第１冷却媒体通路７８ａ、８０ａに沿って蛇行しながら上方に流通した後、上方の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に排出される。

温調用プレート２０ｂでは、冷却媒体は、下方の冷却媒体入口連通孔４０ａ１、４０ａ２から第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂに導入される。冷却媒体は、第２冷却媒体通路７８ｂ、８０ｂに沿って蛇行しながら上方に流通した後、上方の冷却媒体出口連通孔４０ｂ１、４０ｂ２に排出される。

本実施形態では、特に、端部構造等に起因して、第２端部発電セル１２end.（ａ）では、第１端部発電セル１２end.（ｃ）よりも放熱し難くなり易い。具体的には、図２に示すように、エンドプレート２２ｂには、樹脂製プレート２４及び冷却媒体マニホールド９４が隣接している。従って、第２端部発電セル１２end.（ａ）では、放熱が少なくなり、必要以上に過熱するおそれがある。

この場合、第１端部発電セル１２end.（ｃ）に隣接する導電性断熱部材８２ａは、２枚の第１断熱部材８４ａ間に１枚の第２断熱部材８６ａが挟持されており、合計３枚の積層枚数に設定されている。一方、第２端部発電セル１２end.（ａ）に隣接する導電性断熱部材８２ｂは、１枚の第１断熱部材８４ｂと１枚の第２断熱部材８６ｂを備えており、合計２枚の積層枚数に設定されている。その際、第２端部発電セル１２end.（ａ）側では、第１断熱部材８４ｂを１枚に設定するとともに、樹脂製スペーサ７７を追加している。

上記のように、導電性断熱部材８２ｂの積層枚数（２枚）は、導電性断熱部材８２ａの積層枚数（３枚）よりも少数になっている。これにより、第２端部発電セル１２end.（ａ）からの放熱を有効に促進させることができる。このため、導電性断熱部材８２ｂの積層枚数を削減（変更）させるだけでよく、簡単且つ経済的な構成で、第２端部発電セル１２end.（ａ）の過熱を可及的に抑制することが可能になるという効果が得られる。

なお、本実施形態では、導電性断熱部材８２ａが３枚の積層枚数に設定される一方、導電性断熱部材８２ｂが２枚の積層枚数に設定されているが、これに限定されるものではない。導電性断熱部材８２ａの積層枚数は、導電性断熱部材８２ｂの積層枚数よりも多ければよく、種々の枚数に設定することができる。

１０…燃料電池スタック １２…発電セル
１２end.（ｃ）、１２end.（ａ）…端部発電セル
１４…積層体 １６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８ａ、１８ｂ…絶縁部材 ２０ａ、２０ｂ…温調用プレート
２２ａ、２２ｂ…エンドプレート ２４…樹脂製プレート
３０…アノードセパレータ ３２…電解質膜・電極構造体
３４…カソードセパレータ ３６ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３６ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔
４０ａ１、４０ａ２…冷却媒体入口連通孔
４０ｂ１、４０ｂ２…冷却媒体出口連通孔
４２…燃料ガス流路 ４８…冷却媒体流路
５０…酸化剤ガス流路 ５２、５４…シール部材
６０…固体高分子電解質膜 ６２…アノード電極
６４…カソード電極 ６８ａ、６８ｂ…凹部
７７…樹脂製スペーサ
７８ａ、７８ｂ、８０ａ、８０ｂ…冷却媒体通路
８２ａ、８２ｂ…導電性断熱部材
８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ…断熱部材
８８…金属製カバープレート ９４…冷却媒体マニホールド

Claims (6)

1. 電解質膜の両面に電極が配設される電解質膜・電極構造体を、カソードセパレータとアノードセパレータとにより挟持するとともに、前記カソードセパレータには、酸化剤ガスが電極面に沿って流通される一方、前記アノードセパレータには、燃料ガスが前記電極面に沿って流通される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向両端には、凹部に断熱部材及びターミナルプレートが収容されたインシュレータが配置され、さらに前記インシュレータの外方にエンドプレートが配設される燃料電池スタックであって、
   前記積層体の積層方向一端に配置される第１端部発電セルは、積層方向最外部に前記カソードセパレータを有する一方、
   前記積層体の積層方向他端に配置される第２端部発電セルは、積層方向最外部に前記アノードセパレータを有するとともに、
   前記第２端部発電セル側の前記ターミナルプレートよりも積層方向外方のスタック端部構造は、前記第１端部発電セル側の前記ターミナルプレートよりも積層方向外方のスタック端部構造よりも放熱が少ない構造となっており、
   前記第２端部発電セルに隣接する前記断熱部材の積層枚数は、前記第１端部発電セルに隣接する前記断熱部材の積層枚数よりも少数であることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックであって、前記第２端部発電セルに隣接する前記ターミナルプレートと前記インシュレータとの間には、樹脂製スペーサが配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池スタックであって、前記インシュレータと前記エンドプレートとの間には、温度調整用媒体が流通される温調用プレートが介装されるとともに、
   前記第２端部発電セルに隣接する前記温調用プレートと前記エンドプレートとの間には、樹脂製プレートが配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
4. 請求項１記載の燃料電池スタックであって、前記第２端部発電セル側の前記エンドプレートには、樹脂製プレートが隣接していることを特徴とする燃料電池スタック。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池スタックであって、前記第２端部発電セルに隣接する前記エンドプレートの外側表面には、前記積層体に流通される冷却媒体の供給及び排出を行う冷却媒体マニホールドが設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池スタックであって、前記第１端部発電セルに隣接する前記エンドプレートの外側表面には、金属製カバープレートが設けられることを特徴とする燃料電池スタック。

Images