JP2015079565A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】Ｈフロー型冷却媒体流路の下流側にヒートスポットが発生することを確実に阻止し、熱による劣化を可及的に抑制することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２を積層する。各燃料電池１２を構成し互いに隣接する第１セパレータ２４と第３セパレータ３０との間に、冷却媒体流路５２が形成される。冷却媒体流路５２の一部である第２冷却媒体流路５２Ｂでは、波状凸部５２ａ間に複数本の波状流路溝５２ｂが設けられる。流路幅方向中央側の波状流路溝５２ｂｍの流路幅は、流路幅方向両端側の波状流路溝５２ｂの流路幅よりも幅広に設定される。【選択図】図２

Description

本発明は、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層される燃料電池スタックに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の一方の面側にアノード電極が、他方の面側にカソード電極が、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。電解質膜・電極構造体は、セパレータによって挟持された発電セルが構成されている。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気車両に組み込まれている。

燃料電池では、セパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路とが設けられている。一方、互いに隣接するセパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレータの面方向に沿って設けられている。

燃料電池では、積層方向に貫通して燃料ガスを流通させる燃料ガス連通孔と、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス連通孔と、冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔とが設けられた、所謂、内部マニホールド型燃料電池が採用されている。燃料ガス連通孔は、燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔を有し、酸化剤ガス連通孔は、酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔を有し、冷却媒体連通孔は、冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔を有している。

この種の内部マニホールド型燃料電池としては、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知られている。この燃料電池スタックでは、セパレータの互いに対向する一方の２辺に、積層方向に貫通し、それぞれ各辺に振り分けられて冷却媒体を流すための一対の冷却媒体入口連通孔及び一対の冷却媒体出口連通孔が設けられている。

上記の構成では、上下又は左右一対の冷却媒体入口連通孔から冷却媒体流路に冷却媒体が互いに近接する方向に供給された後、前記冷却媒体は、前記冷却媒体流路に沿って水平方向又は鉛直方向に流通している。冷却媒体は、さらに上下方向又は左右方向に互いに離間する方向に分散された後、一対の冷却媒体出口連通孔に排出されている。この冷却媒体流路構成を、以下、Ｈフロー型冷却媒体流路ともいう。

上記のように、Ｈフロー型冷却媒体流路では、一対の冷却媒体入口連通孔及び一対の冷却媒体出口連通孔が、それぞれ振り分けて設けられている。このため、Ｈフロー型冷却媒体流路全域に対して冷却媒体を均一且つ確実に供給することができる。従って、発電領域全体にわたって湿度環境を均一化することが可能になり、効率的な発電が良好に遂行される、としている。

再公表ＷＯ２０１０／０８２５８９号

上記の特許文献１では、例えば、図９に示すセパレータ１を備えている。セパレータ１には、一対の冷却媒体入口連通孔２ａ、２ａと一対の冷却媒体出口連通孔２ｂ、２ｂとが積層方向に貫通形成されている。セパレータ１の面内には、冷却媒体流路３が形成され、前記冷却媒体流路３は、矢印ｈ方向（例えば、水平方向）に延在している。

冷却媒体流路３の入口側には、一対の冷却媒体入口連通孔２ａ、２ａが入口連結路４ａ、４ａを介して連通している。冷却媒体流路３の出口側には、一対の冷却媒体出口連通孔２ｂ、２ｂが出口連結路４ｂ、４ｂを介して連通している。

ところで、セパレータ１において、一対の冷却媒体入口連通孔２ａ、２ａから冷却媒体流路３に供給される冷却媒体は、前記冷却媒体流路３の幅方向中央部側の流量が、該冷却媒体流路３の幅方向両側の流量よりも少なくなり易い。このため、特に冷却媒体流路３の幅方向中央部の下流側には、冷却媒体が流れ難くなり、冷却性が低下して、周辺よりも温度が高い、所謂、ヒートスポット５が一定の位置に発生するおそれがある。これにより、電解質膜・電極構造体が熱により劣化し易く、耐久性が低下するという問題がある。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、Ｈフロー型冷却媒体流路の下流側にヒートスポットが発生することを確実に阻止し、熱による劣化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。

本発明に係る燃料電池スタックは、電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体と長方形状のセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されている。互いに隣接するセパレータ間には、セパレータ面の長尺方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体入口連通孔が設けられている。一方、冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体出口連通孔が設けられている。

燃料電池スタックでは、少なくとも一方のセパレータには、互いに接触する他方のセパレータ側に突出して複数の凸部が形成され、前記凸部間に設けられる複数本の流路溝により冷却媒体流路が構成されている。そして、流路幅方向中央側に配置される流路溝の流路幅は、流路幅方向両端側に配置される前記流路溝の流路幅よりも幅広に設定されている。

また、この燃料電池スタックでは、セパレータは、金属セパレータで構成されることが好ましい。冷却媒体流路の裏面側には、燃料ガス又は酸化剤ガスをセパレータ面に沿って流通させる反応ガス流路が、該冷却媒体流路の裏面形状として形成されることが好ましい。

本発明によれば、冷却媒体流路を構成する複数本の流路溝において、流路幅方向中央側に配置される前記流路溝の流路幅は、流路幅方向両端側に配置される流路溝の流路幅よりも幅広に設定されている。このため、流路幅方向中央側に配置される流路溝を流通する冷却媒体の流量は、他の流路溝を流通する冷却媒体の流量よりも増量されている。従って、Ｈフロー型冷却媒体流路の幅方向中央部の下流側にヒートスポットが発生することを確実に阻止し、熱による劣化を可及的に抑制することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。 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の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 前記燃料電池を構成する第２セパレータの正面説明図である。 前記燃料電池を構成する第３セパレータの一方の面の説明図である。 前記第３セパレータの他方の面の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの、図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 特許文献１の燃料電池スタックを構成するセパレータの正面説明図である。

図１〜図３に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車に搭載される。燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２が電極面を立位姿勢にして水平方向（矢印Ａ方向）に積層される。なお、複数の燃料電池１２を重力方向（矢印Ｃ方向）に積層して燃料電池スタック１０を構成してもよい。

燃料電池１２は、第１セパレータ２４、第１電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２６ａ、第２セパレータ２８、第２電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２６ｂ及び第３セパレータ３０を有する。

第１セパレータ２４、第２セパレータ２８及び第３セパレータ３０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、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した縦長形状の金属板により構成される。第１セパレータ２４、第２セパレータ２８及び第３セパレータ３０は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。第１セパレータ２４、第２セパレータ２８及び第３セパレータ３０は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータにより構成してもよい。

第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜３２を備える。固体高分子電解質膜３２は、アノード電極３４及びカソード電極３６に挟持される。アノード電極３４は、カソード電極３６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、これに限定されるものではない。例えば、アノード電極３４は、カソード電極３６よりも大きな平面寸法を有してもよく、又は、前記カソード電極３６と同一の平面寸法を有してもよい。

アノード電極３４及びカソード電極３６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子がガス拡散層の表面に一様に塗布される。電極触媒層は、例えば、固体高分子電解質膜３２の両面に形成される。

燃料電池１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔４０ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３８ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス出口連通孔４０ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。

燃料電池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、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔４０ａ及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。

燃料電池１２の互いに対向する長辺の両端縁部一方には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための一対の冷却媒体入口連通孔４２ａが設けられる。燃料電池１２の互いに対向する長辺の両端縁部他方には、冷却媒体を排出するための一対の冷却媒体出口連通孔４２ｂが設けられる。

各冷却媒体入口連通孔４２ａ、４２ａは、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔４０ｂに近接し、且つそれぞれ矢印Ｃ方向両側の各長辺に振り分けられる。各冷却媒体出口連通孔４２ｂ、４２ｂは、酸化剤ガス出口連通孔３８ｂ及び燃料ガス入口連通孔４０ａにそれぞれ近接し、且つそれぞれ矢印Ｃ方向両側の各長辺に振り分けられる。

第１セパレータ２４の第１電解質膜・電極構造体２６ａに向かう面２４ａには、燃料ガス入口連通孔４０ａと燃料ガス出口連通孔４０ｂとを連通する波形状（又は直線状）の第１燃料ガス流路４４が形成される。第１燃料ガス流路４４は、面２４ａ側に突出する複数の波状凸部４４ａを有し、各波状凸部４４ａ間毎に１本の波状流路溝４４ｂが形成されることにより、複数本の前記波状流路溝４４ｂが矢印Ｃ方向に配列して設けられる。

第１燃料ガス流路４４は、矢印Ｂ方向に延在し、その入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部４６ａ及び出口バッファ部４６ｂが設けられる。面２４ａには、燃料ガス入口連通孔４０ａと入口バッファ部４６ａとを連通する複数の供給連結路４８ａ、及び燃料ガス出口連通孔４０ｂと出口バッファ部４６ｂとを連通する複数の排出連結路４８ｂが形成される。供給連結路４８ａ及び排出連結路４８ｂには、ブリッジ部として蓋体５０ａ、５０ｂが配置される。

第１セパレータ２４の面２４ｂには、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体出口連通孔４２ｂとを連通する冷却媒体流路５２の一部である第１冷却媒体流路５２Ａが形成される。第１冷却媒体流路５２Ａの裏面形状は、第１燃料ガス流路４４の形状である。第１冷却媒体流路５２Ａは、矢印Ｂ方向に沿って延在する。

図４に示すように、第２セパレータ２８の第１電解質膜・電極構造体２６ａに向かう面２８ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとを連通する波形状（又は直線状）の第１酸化剤ガス流路５４が形成される。第１酸化剤ガス流路５４は、面２８ａ側に突出する複数の波状凸部５４ａを有し、前記波状凸部５４ａ間に複数本の波状流路溝５４ｂが設けられる。

第１酸化剤ガス流路５４の入口近傍及び出口近傍には、入口バッファ部５６ａ及び出口バッファ部５６ｂが設けられる。面２８ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと入口バッファ部５６ａとを連通する複数の供給連結路５８ａ、及び酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと出口バッファ部５６ｂとを連通する複数の排出連結路５８ｂが形成される。

図１に示すように、第２セパレータ２８の第２電解質膜・電極構造体２６ｂに向かう面２８ｂには、燃料ガス入口連通孔４０ａと燃料ガス出口連通孔４０ｂとを連通する波形状（又は直線状）の第２燃料ガス流路６０が形成される。第２燃料ガス流路６０は、面２８ｂ側に突出する複数の波状凸部６０ａを有し、前記波状凸部６０ａ間に複数本の波状流路溝６０ｂが設けられる。第２燃料ガス流路６０の裏面形状は、第１酸化剤ガス流路５４の形状である。

第２燃料ガス流路６０は、矢印Ｂ方向に延在し、その入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数のエンボスを有する入口バッファ部６２ａ及び出口バッファ部６２ｂが設けられる。面２８ｂには、燃料ガス入口連通孔４０ａと入口バッファ部６２ａとを連通する複数の供給連結路６４ａ、及び燃料ガス出口連通孔４０ｂと出口バッファ部６２ｂとを連通する複数の排出連結路６４ｂとが形成される。供給連結路６４ａ及び排出連結路６４ｂには、ブリッジ部として蓋体６６ａ、６６ｂが配置される。

図５に示すように、第３セパレータ３０の第２電解質膜・電極構造体２６ｂに向かう面３０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとを連通する波形状（又は直線状）の第２酸化剤ガス流路６８が形成される。第２酸化剤ガス流路６８は、面３０ａ側に突出する複数の波状凸部６８ａを有し、前記波状凸部６８ａ間に複数本の波状流路溝６８ｂが設けられる。流路幅方向（矢印Ｃ方向）中央側に配置される波状凸部６８ａｍは、流路幅方向両端側（及び中央側以外の全て）に配置される波状凸部６８ａよりも幅広に設定される。

第２酸化剤ガス流路６８の入口近傍及び出口近傍には、入口バッファ部７０ａ及び出口バッファ部７０ｂが設けられる。面３０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと入口バッファ部７０ａとを連通する複数の供給連結路７２ａ、及び酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと出口バッファ部７０ｂとを連通する複数の排出連結路７２ｂとが形成される。

図６に示すように、第３セパレータ３０の面３０ｂには、冷却媒体流路５２の一部である第２冷却媒体流路５２Ｂが形成される。第２冷却媒体流路５２Ｂは、面３０ｂ側に突出する複数の波状凸部５２ａを有し、前記波状凸部５２ａ間に複数本の波状流路溝５２ｂが設けられる。第２冷却媒体流路５２Ｂは、第２酸化剤ガス流路６８が形成された第３セパレータ３０の裏面形状として構成され、波状凸部５２ａは、波状流路溝６８ｂの裏面形状であり、波状流路溝５２ｂは、波状凸部６８ａの裏面形状である。

第２冷却媒体流路５２Ｂでは、流路幅方向中央側に配置される波状流路溝５２ｂｍの流路幅ｔ１は、流路幅方向両端側に配置される波状流路溝５２ｂ（中央側以外の他の波状流路溝５２ｂを含む）の流路幅ｔ２よりも幅広に設定される（ｔ１＞ｔ２）。なお、波状流路溝５２ｂｍは、１本に限定されず、複数本設けてもよい。

冷却媒体流路５２の入口側には、前記冷却媒体流路５２を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体入口連通孔４２ａが設けられる。冷却媒体流路５２の出口側には、前記冷却媒体流路５２を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体出口連通孔４２ｂが設けられる。

面３０ｂには、冷却媒体入口連通孔４２ａと冷却媒体流路５２の入口側とを連通する供給連結路７４ａが設けられる。供給連結路７４ａは、燃料ガス出口連通孔４０ｂ寄りに設けられる。面３０ｂには、冷却媒体出口連通孔４２ｂと冷却媒体流路５２の出口側とを連通する排出連結路７４ｂが設けられる。排出連結路７４ｂは、酸化剤ガス出口連通孔３８ｂ寄りに設けられる。

図１に示すように、第１セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、この第１セパレータ２４の外周端縁部を周回して第１シール部材７６が一体成形される。第２セパレータ２８の面２８ａ、２８ｂには、この第２セパレータ２８の外周端縁部を周回して第２シール部材７８が一体成形される。第３セパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、この第３セパレータ３０の外周端縁部を周回して第３シール部材８０が一体成形される。

第１シール部材７６、第２シール部材７８及び第３シール部材８０としては、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。

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。

図１に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３８ａには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔４０ａには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、一対の冷却媒体入口連通孔４２ａ、４２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔３８ａから第２セパレータ２８の第１酸化剤ガス流路５４及び第３セパレータ３０の第２酸化剤ガス流路６８に導入される。酸化剤ガスは、第１酸化剤ガス流路５４に沿って矢印Ｂ方向（水平方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体２６ａのカソード電極３６に供給される。さらに、残余の酸化剤ガスは、第２酸化剤ガス流路６８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体２６ｂのカソード電極３６に供給される。

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔４０ａから第１セパレータ２４の第１燃料ガス流路４４に沿って水平方向（矢印Ｂ方向）に移動し、第１電解質膜・電極構造体２６ａのアノード電極３４に供給される。また、残余の燃料ガスは、第２セパレータ２８の第２燃料ガス流路６０に沿って矢印Ｂ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体２６ｂのアノード電極３４に供給される。

従って、第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂでは、カソード電極３６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３４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、第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂの各カソード電極３６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３８ｂに沿って矢印Ａ方向に流通する。第１電解質膜・電極構造体２６ａのアノード電極３４に供給されて消費された燃料ガス、及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂのアノード電極３４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４０ｂに沿って矢印Ａ方向に流通する。

一方、上下一対の冷却媒体入口連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、一方の燃料電池１２を構成する第１セパレータ２４と、他方の燃料電池１２を構成する第３セパレータ３０との間に形成された冷却媒体流路５２に導入される。

各冷却媒体入口連通孔４２ａ、４２ａから冷却媒体流路５２に供給される冷却媒体は、一旦矢印Ｃ方向（重力方向）内方に沿って流動する。冷却媒体は、さらに矢印Ｂ方向（水平方向）に移動して第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂを冷却する。この冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に移動した後、一対の冷却媒体出口連通孔４２ｂ、４２ｂに排出される。所謂、Ｈフロー型冷却媒体流路である。

この場合、第１の実施形態では、図３及び図６に示すように、第２冷却媒体流路５２Ｂは、複数の波状凸部５２ａ間に複数本の波状流路溝５２ｂを設けている。そして、流路幅方向中央側に配置される波状流路溝５２ｂｍの流路幅ｔ１は、流路幅方向両端側を含む他の全ての波状流路溝５２ｂの流路幅ｔ２よりも広く設定されている。このため、波状流路溝５２ｂｍを流通する冷却媒体の流量は、他の全ての波状流路溝５２ｂを流通する冷却媒体の流量よりも多くなっている。

従って、Ｈフロー型冷却媒体流路５２の幅方向中央部の下流側にヒートスポットが発生することを確実に阻止し、熱による劣化を可及的に抑制することが可能になる。これにより、熱による第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂの劣化を可及的に抑制することができるという効果が得られる。

なお、第１の実施形態では、燃料電池１２は、３枚のセパレータと２枚のＭＥＡとで構成され、前記燃料電池１２内に冷却媒体流路が設けられない、所謂、間引き冷却構造を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、２枚のセパレータ間に１枚のＭＥＡを挟持する、所謂、各セル冷却型燃料電池を用いることができる。また、以下に説明する第２の実施形態においても、同様である。

図７及び図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック９０は、複数の燃料電池９２が立位姿勢で水平方向に積層される。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。

燃料電池９２は、第１セパレータ９４、第１電解質膜・電極構造体２６ａ、第２セパレータ２８、第２電解質膜・電極構造体２６ｂ及び第３セパレータ３０を有する。第１セパレータ９４は、第１電解質膜・電極構造体２６ａに向かう面９４ａに、第１燃料ガス流路４４を設ける。第１燃料ガス流路４４は、面９４ａ側に突出する複数の波状凸部４４ａを有し、前記波状凸部４４ａ間に複数本の波状流路溝４４ｂが設けられる。

流路幅方向（矢印Ｃ方向）中央側に配置される波状凸部４４ａｍは、流路幅方向両端側に配置される波状凸部４４ａよりも幅広に設定される。第１燃料ガス流路４４の裏面形状である第１冷却媒体流路５２Ａでは、図８に示すように、波状凸部４４ａｍの裏面形状（波状流路溝）が波状流路溝５２ｂｍと積層方向に重なり合う。このため、冷却媒体流路５２の流路幅方向中央側に配置される波状流路溝５２ｂｍは、他の部位に配置される波状流路溝５２ｂに比べて流路断面積が一層拡大する。

これにより、第２の実施形態では、Ｈフロー型冷却媒体流路５２の幅方向中央部の下流側にヒートスポットが発生することを一層確実に阻止することができる。従って、熱による第１電解質膜・電極構造体２６ａ及び第２電解質膜・電極構造体２６ｂの劣化を可及的に抑制することが可能になる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。

１０、９０…燃料電池スタック １２、９２…燃料電池
２４、２８、３０、９４…セパレータ ２６ａ、２６ｂ…電解質膜・電極構造体
３２…固体高分子電解質膜 ３４…アノード電極
３６…カソード電極 ３８ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３８ｂ…酸化剤ガス出口連通孔 ４０ａ…燃料ガス入口連通孔
４０ｂ…燃料ガス出口連通孔 ４２ａ…冷却媒体入口連通孔
４２ｂ…冷却媒体出口連通孔 ４４、６０…燃料ガス流路
４４ａ、４４ａｍ、５２ａ、５４ａ、６０ａ、６８ａ、６８ａｍ…波状凸部
４４ｂ、５２ｂ、５２ｂｍ、５４ｂ、６０ｂ、６８ｂ…波状流路溝
５２、５２Ａ、５２Ｂ…冷却媒体流路 ５４、６８…酸化剤ガス流路
７６、７８、８０…シール部材

Claims (2)

1. 電解質膜の両側に電極が設けられる電解質膜・電極構造体と長方形状のセパレータとが積層される燃料電池を有し、複数の前記燃料電池が積層されるとともに、互いに隣接する前記セパレータ間には、セパレータ面の長尺方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成され、前記冷却媒体流路の入口側には、前記冷却媒体流路を流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体入口連通孔が設けられ、且つ、前記冷却媒体流路の出口側には、前記冷却媒体流路を前記流路幅方向に挟んで一対の冷却媒体出口連通孔が設けられる燃料電池スタックであって、
   少なくとも一方の前記セパレータには、互いに接触する他方の前記セパレータ側に突出して複数の凸部が形成され、前記凸部間に設けられる複数本の流路溝により前記冷却媒体流路が構成されるとともに、
   流路幅方向中央側に配置される前記流路溝の流路幅は、流路幅方向両端側に配置される前記流路溝の流路幅よりも幅広に設定され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において、前記セパレータは、金属セパレータで構成されるとともに、
   前記冷却媒体流路の裏面側には、燃料ガス又は酸化剤ガスをセパレータ面に沿って流通させる反応ガス流路が、該冷却媒体流路の裏面形状として形成されることを特徴とする燃料電池スタック。

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