JP2018045882A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合う燃料電池セルとの間のシールを図るセル間シール部材をセパレータと別体とした上で、冷媒流通域におけるセル間シール部材のズレを抑制する。
【解決手段】セル間シール部材は、ガスマニホールドとの間の冷媒流路領域とを取り囲むセル間シールラインでシールする。冷媒給排用の冷媒マニホールドから冷媒流路領域に到る冷媒流通域において冷媒の流れを許容するようセパレータ外表面に配設されたセル間介在部材は、セパレータからセル積層方向に突出したセパレータ突起により位置の移動を拘束され、セパレータ外表面に接触するシート状のセパレータ表面側シート部材と、このセパレータ表面側シート部材からセル積層方向に突出し、隣接燃料電池セルのセパレータに押し付けられる凸部とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料電池スタックに関する。

燃料電池スタックは、燃料電池セルを複数積層して備える。それぞれの燃料電池セルは、プロトン伝導性を有する電解質膜の両膜面にアノード、カソードの電極触媒層を接合した膜電極接合体（Membrane Electrode Assembly／ＭＥＡ）を一対のセパレータで挟持する。ＭＥＡ両側のセパレータは、ＭＥＡのアノード側・カソード側にそれぞれ反応ガス、詳しくはアノード側の燃料ガス（例えば、水素ガス）とカソード側の酸素含有ガス（例えば、空気）のガス流路を形成するため、極性に応じて予め規定したセル内シールラインに沿ったシールを図る。その一方、隣り合う燃料電池セルとのセル間では、反応ガスのガスマニホールドとセル間の冷媒流路領域とを取り囲むセル間シールラインでシールが図られる。特許文献１では、こうしたセル内・セル間のシールを図った上で、セル内シールラインのうち、セル間シールラインに重ならないセル内シールラインに沿って複数の弾性凸状部材を配置している。

特開２０１０−１５３１７５号公報

セル間シールラインに重ならないセル内シールラインは、冷媒マニホールドから冷媒流路領域に到る冷媒流通域であり、複数の弾性凸状部材は、その間を冷媒流路として冷媒の流れを許容する。しかしながら、この冷媒流通域におけるセル内では、ＭＥＡのアノード側・カソード側の電極触媒層への反応ガスの供給がなされているので、ガス流路を流れる反応ガスが及ぼす面圧の影響を受けて、冷媒流通域に配設済みの弾性凸状部材が冷媒の流れを受けてずれたりすることが想定される。こうしたことから、冷媒マニホールドから冷媒流路領域に到る冷媒流通域に配設したセル間部材のズレを抑制することが要請されるに到った。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本発明の一形態によれば、燃料電池スタックが提供される。この燃料電池スタックは、燃料電池セルを複数積層し、該燃料電池セルのセル積層方向に沿って前記燃料電池セルを貫通した反応ガス給排用のガスマニホールドと冷媒給排用の冷媒マニホールドとを有する燃料電池スタックであって、前記燃料電池セルのそれぞれは、プロトン伝導性を有する電解質膜の両膜面に電極触媒層を接合した膜電極接合体と、該膜電極接合体の両側に配置される一対のセパレータと、前記膜電極接合体を取り囲み、前記膜電極接合体と共に、前記一対のセパレータによって挟持され、前記電極触媒層の極性に応じて予め規定したセル内シールラインに沿って前記セパレータの各々に接着されたセル内シール部材と、前記一対のセパレータの一方のセパレータのセパレータ外表面に配設され、隣り合う隣接燃料電池セルとのセル間を、前記隣接燃料電池セルとの間の冷媒流路領域および前記ガスマニホールドを取り囲むセル間シールラインでシールするセル間シール部材と、前記冷媒マニホールドから前記冷媒流路領域に到る冷媒流通域での冷媒の流れを許容するよう前記セパレータ外表面に配設され、前記セル内シールラインのうち、前記セル間シールラインに重ならない前記セル内シールラインに沿ったセル間介在部材とを備える。そして、セル間介在部材は、前記一方のセパレータから前記セル積層方向に突出したセパレータ突起により位置の移動が拘束され、前記セパレータ外表面に接触するシート状のセパレータ表面側シート部材と、該セパレータ表面側シート部材から前記セル積層方向に突出し、前記隣接燃料電池セルの前記一対のセパレータの他方のセパレータに押し付けられて圧縮する凸部とを有する。

この形態の燃料電池スタックでは、セル間介在部材を構成するシート状のセパレータ表面側シート部材は、一方のセパレータのセパレータ突起により位置の移動が拘束された状態で、このセパレータ外表面に接触する。セル間介在部材を構成する凸部は、セパレータ表面側シート部材から突出し、隣接燃料電池セルの他方のセパレータに押し付けられて圧縮するので、その押し付け力を、セパレータ表面側シート部材と一方のセパレータを経てセル内シール部材に及ぼす。よって、この形態の燃料電池スタックによれば、セル間シールラインに重ならないセル内シールラインである冷媒流通域に配設されたセル間介在部材のズレを抑制できる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、燃料電池スタックの製造方法の形態で実現することができる。

本発明の一実施形態の燃料電池スタックの概略構成を示す斜視図である。 燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの平面図である。 燃料電池セルを単体の状態で全体視および分解視して示す説明図である。 図２における４−４線に沿ってセル積層状態の燃料電池セルを断面視して示す説明図である。 図２における５−５線に沿ってセル積層状態の燃料電池セルを断面視して示す説明図である。 複数の燃料電池セルから燃料電池スタックを得る様子を概略的に示す説明図である。

図１は本発明の一実施形態の燃料電池スタック１００の概略構成を示す斜視図であり、図２は燃料電池スタック１００を構成する燃料電池セル１４０の平面図であり、図３は燃料電池セル１４０を単体の状態で全体視および分解視して示す説明図である。燃料電池スタック１００は、矩形形状の燃料電池セル１４０を、図１に示すＸ軸方向に複数積層して備える。図中で、Ｘ軸およびＺ軸は水平面と平行であり、＋Ｙ方向は鉛直上方向を示し、−Ｙ方向は鉛直下方を示す。

燃料電池セル１４０は、膜電極接合体（以下、「ＭＥＡ」（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と呼ぶ）プレート３０と、ＭＥＡプレート３０を挟んで配置された２つの燃料電池用セパレータ、すなわち、アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０と、セル間シール部材８０と、セル間介在部材９０と、を備えている。ＭＥＡプレート３０は、ＭＥＡ３２と支持フレーム３１とを備える。支持フレーム３１は、シール性と絶縁性を有する樹脂或いはゴム等から形成され、ＭＥＡ３２をその外縁でシールして取り囲む。この支持フレーム３１は、本願におけるセル内シール部材に相当する。ＭＥＡ３２は、図１における断面視に示すように、プロトン伝導性を有する電解質膜３２ａの両膜面にアノード電極触媒層３２ｂとカソード電極触媒層３２ｃの電極触媒層を接合して構成される。なお、燃料電池セル１４０の積層方向（Ｘ軸方向）において、上記の両電極触媒層の外側にガス拡散層をそれぞれ有するＭＥＧＡを、支持フレーム３１によりシールして取り囲むようにしてもよい。燃料電池スタック１００は、いわゆる固体高分子型燃料電池であり、反応ガス（酸化剤ガスおよび燃料ガス）の供給部や、冷却媒体の供給部等と共に燃料電池システムを構成する。このような燃料電池システムは、例えば、駆動用電源を供給するためのシステムとして、車両等に搭載されて用いられる。

アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０は、ＭＥＡプレート３０における支持フレーム３１を挟持して、支持フレーム３１の挟持箇所において支持フレーム３１と接着される。これにより、支持フレーム３１と両セパレータは、ＭＥＡ３２をセル内においてシールする。シールラインについては後述する。アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０は、本願におけるＭＥＡの両側に配置される一対のセパレータに相当する。そして、アノード側セパレータ４０は、本願における一方のセパレータに相当し、カソード側セパレータ５０は本願における他方セパレータに相当する。なお、カソード側セパレータ５０が一方のセパレータに、アノード側セパレータ４０が他方のセパレータに相当するようにしてもよい。

支持フレーム３１をアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０で挟持した状態の燃料電池セル１４０は、セル長手方向の一端縁部に、燃料ガス入口マニホールド６２と、冷却媒体入口マニホールド８２と、酸化剤ガス入口マニホールド７２と、を上から下へと順に並んで備える。また、燃料電池セル１４０は、セル長手方向の他端縁部に、酸化剤ガス出口マニホールド７４と、冷却媒体出口マニホールド８４と、燃料ガス出口マニホールド６４と、を上から下へと順に並んで備える。燃料ガス入口マニホールド６２および燃料ガス出口マニホールド６４と、酸化剤ガス入口マニホールド７２および酸化剤ガス出口マニホールド７４と、冷却媒体入口マニホールド８２および冷却媒体出口マニホールド８４は、カソード側セパレータ５０の長手方向の両側の外縁部分で互いに対向するように配置されている。燃料ガス入口マニホールド６２と燃料ガス出口マニホールド６４、酸化剤ガス入口マニホールド７２と酸化剤ガス出口マニホールド７４は、燃料電池セル１４０のセル積層方向に沿って各燃料電池セルを貫通し、本願における反応ガス給排用のガスマニホールドに相当する。冷却媒体入口マニホールド８２と冷却媒体出口マニホールド８４は、燃料電池セル１４０のセル積層方向に沿って各燃料電池セルを貫通し、本願における冷媒給排用の冷媒マニホールドに相当する。これらマニホールドは、支持フレーム３１およびアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０を貫通する。なお、冷却媒体出口マニホールド８４を燃料ガス入口マニホールド６２と酸化剤ガス入口マニホールド７２に並べて備え、冷却媒体入口マニホールド８２を酸化剤ガス出口マニホールド７４と燃料ガス出口マニホールド６４に並べて備えるようにしてもよい。

アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０の両セパレータは、チタン、ステンレス等の鋼板のプレス加工を経て形成され、それぞれの上記したマニホールドが重なるようにして、ＭＥＡプレート３０における支持フレーム３１に加圧して貼り合わせられる。この加圧・貼り合わせに際し、アノード側セパレータ４０は、図３に示すアノード側シールライン４０ＳＬに沿ってエポキシ等の熱硬化性接着剤により支持フレーム３１に接着される。アノード側シールライン４０ＳＬは、アノード電極触媒層３２ｂの極性に応じて予め規定したセル内シールラインであり、燃料ガス入口マニホールド６２と燃料ガス出口マニホールド６４を除くマニホールドを取り囲むと共に、ＭＥＡ３２と燃料ガス入口マニホールド６２と燃料ガス出口マニホールド６４を取り囲む。アノード側セパレータ４０は、このアノード側シールライン４０ＳＬに沿って支持フレーム３１に接着されて当該支持フレームをシールする。そして、アノード側セパレータ４０は、図３に示すように、燃料ガス入口マニホールド６２からＭＥＡ３２のアノード電極触媒層３２ｂ（図１参照）を通過して燃料ガス出口マニホールド６４に到るアノード側ガス流路ＡＬを、ＭＥＡ３２と向かい合う側、則ち図３に示すアノード側セパレータ４０の背面側に形成する。

また、カソード側セパレータ５０は、セパレータの加圧・貼り合わせに際し、図３に示すカソード側シールライン５０ＳＬに沿ってエポキシ等の熱硬化性接着剤により支持フレーム３１に接着される。カソード側シールライン５０ＳＬは、カソード電極触媒層３２ｃの極性に応じて予め規定したセル内シールラインであり、酸化剤ガス入口マニホールド７２と酸化剤ガス出口マニホールド７４を除くマニホールドを取り囲むと共に、ＭＥＡ３２と酸化剤ガス入口マニホールド７２と酸化剤ガス出口マニホールド７４を取り囲む。カソード側セパレータ５０は、このカソード側シールライン５０ＳＬに沿って支持フレーム３１に接着されて当該支持フレームをシールする。そして、カソード側セパレータ５０は、図３に示すように、酸化剤ガス入口マニホールド７２からＭＥＡ３２のカソード電極触媒層３２ｃ（図１参照）を通過して酸化剤ガス出口マニホールド７４に到るカソード側ガス流路ＣＬを、ＭＥＡ３２と向かい合う側に形成する。

こうしてアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０とが支持フレーム３１をアノード側シールライン４０ＳＬとカソード側シールライン５０ＳＬに沿って接着・シールした燃料電池セル１４０は、後述のセル間シール部材８０とセル間介在部材９０とが配設された状態で、積層される。そして、アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０は、図１に示す燃料電池セル１４０が積層された状態（以下、セル積層状態）において隣り合う隣接燃料電池セルと向かい合う領域を冷媒流路領域ＷＬとする。図４は図２における４−４線に沿ってセル積層状態の燃料電池セル１４０を断面視して示す説明図であり、図５は図２における５−５線に沿ってセル積層状態の燃料電池セル１４０を断面視して示す説明図である。なお、図４では、４−４線断面に表れない凸部９２を仮想線で示している。

セル間シール部材８０は、図２および図３に示すように、セル間介在部材９０を一部領域に備え、一方のセパレータたるアノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に配設されるセル間シール部材である。このセル間シール部材８０は、エチレンプロピレンジエンゴム（EPDM）等のゴム製シール材であり、図１に示すセル積層状態において隣り合う隣接燃料電池セルと向かい合う領域が冷媒流路領域ＷＬとなるようにセル間をシールする。そして、セル間シール部材８０は、燃料ガス入口マニホールド６２と酸化剤ガス入口マニホールド７２、および燃料ガス出口マニホールド６４と酸化剤ガス出口マニホールド７４を取り囲むセル間シールラインで、隣り合う燃料電池セル１４０（隣接燃料電池セル）とのセル間をシールする。これにより、冷媒流路領域ＷＬへの反応ガスの漏洩が確保される。

セル間介在部材９０は、セル間シール部材８０と同一のゴム製シール材を用いてセル間シール部材８０と一体に形成され、図２の平面視と図４と図５の断面視に示すように、セパレータ表面側シート部材９１と複数の凸部９２とを備える。セパレータ表面側シート部材９１は、シート状の部材であり、冷却媒体入口マニホールド８２と冷却媒体出口マニホールド８４の冷媒マニホールドから冷媒流路領域ＷＬに到る冷媒流通域９３においてアノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に接触して冷媒マニホールドを取り囲む。複数の凸部９２は、セパレータ表面側シート部材９１からセル積層方向に突出して点在し、隣接燃料電池セルのカソード側セパレータ５０に押し付けられて圧縮する。

セル間介在部材９０を構成するセパレータ表面側シート部材９１と凸部９２に関連して、アノード側セパレータ４０は、冷媒流通域９３に、セパレータ外表面からセル積層方向に突出する複数のセパレータ突起４１を点在して列状に備える。それぞれのセパレータ突起４１は、隣接する他の燃料電池セル１４０のカソード側セパレータ５０におけるセパレータ突起４１に接触する。カソード側セパレータ５０についても同様であり、カソード側セパレータ５０の側のセパレータ突起４１は、隣接する他の燃料電池セル１４０のアノード側セパレータ４０におけるセパレータ突起４１に接触する。セパレータ突起４１は、燃料ガス入口マニホールド６２等のマニホールドを含むアノード側セパレータ４０およびカソード側セパレータ５０のプレス成形の際、金型により形成される。アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０のセパレータ突起４１、およびセル間介在部材９０の凸部９２は、冷媒流通域９３における冷媒の流れを阻害しないで整流機能を果たす大きさと個数で設けられている。よって、セル間介在部材９０は、冷媒流通域９３での冷媒の流れを許容するようアノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に配設されることになる。

セル間介在部材９０を構成するセパレータ表面側シート部材９１は、列状となったセパレータ突起４１と干渉することなくアノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に接触する。そして、セパレータ表面側シート部材９１は、冷却媒体入口マニホールド８２の側においては、冷媒流路領域ＷＬの側で列状に点在するセパレータ突起４１に対して冷媒の流れの上流側に位置する。また、セパレータ表面側シート部材９１は、冷却媒体出口マニホールド８４の側においては、冷却媒体出口マニホールド８４の側で列状に点在するセパレータ突起４１に対して冷媒の流れの上流側に位置し、このセパレータ突起４１により、冷媒の流れ方向に沿った位置の移動が拘束される。なお、本実施形態の燃料電池セル１４０では、列状に点在するセパレータ突起４１をセパレータ表面側シート部材９１の両側に位置するよう２列に設けたが、冷却媒体入口マニホールド８２の側においては、この冷却媒体入口マニホールド８２の側の列のセパレータ突起４１を、冷却媒体出口マニホールド８４の側においては、冷媒流路領域ＷＬの側の列のセパレータ突起４１を省略してもよい。

図６は複数の燃料電池セル１４０から燃料電池スタック１００を得る様子を概略的に示す説明図である。図示するように、燃料電池スタック１００を得るに当たっては、まず、ＭＥＡ３２を支持フレーム３１で取り囲んだＭＥＡプレート３０をアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０とで挟持・接着した状態で、セル間介在部材９０を有する上記したセル間シール部材８０をアノード側セパレータ４０に載置する。セパレータの挟持・接着により、既述したアノード側シールライン４０ＳＬおよびカソード側シールライン５０ＳＬに沿ったセル内シールがなされる。セル間シール部材８０の載置により、燃料電池セル１４０が単体状態で得られ、この燃料電池セル１４０を、順次積層する。この際、図における下端側と上端側には、図示しない集電プレートやエンドプレートが配設される。次いで、積層済み燃料電池セル１４０を図示しない締結シャフトを用いて所定の締結力で締結・固定する。これにより、図１に示す燃料電池スタック１００が得られ、この燃料電池スタック１００においては、隣り合う燃料電池セル１４０の間のセル間シールは、セルの締結力を受けてセル間で弾性変形したセル間シール部材８０でなされる。このセル間シール部材８０によるセル間シールは、セル間シール部材８０の存在するライン、則ち、燃料ガス入口マニホールド６２と酸化剤ガス入口マニホールド７２、および燃料ガス出口マニホールド６４と酸化剤ガス出口マニホールド７４を取り囲むセル間シールラインでなされる。

以上説明した本実施形態の燃料電池スタック１００は、セル間介在部材９０を、セパレータ表面側シート部材９１と、当該部材から突出して点在する凸部９２とから構成する。その上で、本実施形態の燃料電池スタック１００では、セパレータ表面側シート部材９１は、冷媒流通域９３において、アノード側セパレータ４０から突出した複数のセパレータ突起４１と干渉することなく冷媒の流れの上流側に位置してその位置の移動が拘束され、アノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に接触する。複数の凸部９２は、隣接する燃料電池セル１４０のカソード側セパレータ５０に押し付けられて圧縮するので、その押し付け力を、セパレータ表面側シート部材９１とアノード側セパレータ４０を経て支持フレーム３１の挟持領域に及ぼす。こうしたことから、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、以下の利点がある。

（１）本実施形態の燃料電池スタック１００は、セル間介在部材９０を構成するセパレータ表面側シート部材９１を、アノード側セパレータ４０から突出した複数のセパレータ突起４１に接触するまでしか冷媒の流れ方向に沿って移動させない。よって、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、セル間シール部材８０のセル間シールラインに重ならないセル内シールラインに沿って冷媒流通域９３に配設されたセル間介在部材９０の冷媒の流れ方向に沿ったズレを抑制できる。

（２）本実施形態の燃料電池スタック１００は、隣接する燃料電池セル１４０のカソード側セパレータ５０に押し付けられて圧縮する冷媒流通域９３から、押し付け力を支持フレーム３１の挟持領域に及ぼすので、セル間介在部材９０の配設箇所と重なるアノード側セパレータ４０の側のアノード側シールライン４０ＳＬ、およびセル間介在部材９０の配設箇所と重なるカソード側セパレータ５０の側のカソード側シールライン５０ＳＬにおけるシール性が高まる。

この他、本実施形態の燃料電池スタック１００では、ＭＥＡ３２を取り囲む支持フレーム３１の挟持箇所において、アノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０とをアノード側シールライン４０ＳＬおよびカソード側セパレータ５０に沿って熱硬化性接着剤により接着し、この接着により、それぞれの燃料電池セル１４０におけるセル内シールを図る。このセル内シールは、セル間シール部材８０が未装着の状態の単体の燃料電池セル１４０において確保される。その上で、本実施形態の燃料電池スタック１００では、隣り合う燃料電池セル１４０との間のセル間シールを、セル間介在部材９０を備えるセル間シール部材８０で図るので、このセル間シール部材８０をアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０と別体に扱うことを可能とする。

セル間介在部材９０の配設箇所である冷媒流通域９３において、ＭＥＡ３２の外縁の支持フレーム３１がアノード側セパレータ４０から離れるような力（以下、便宜上、外力と称する）が仮に及んでも、セル間介在部材９０は、凸部９２の押し付け力によりこの外力に抗することができると共に、セル間介在部材９０を構成するセパレータ表面側シート部材９１がセパレータ突起４１と干渉するまでしかずれない。よって、本実施形態の燃料電池スタック１００によれば、隣り合う燃料電池セル１４０との間のセル間シールを図るセル間シール部材８０とセル間介在部材９０とを、アノード側セパレータ４０と別体とした上で、隣接する燃料電池セル１４０との間の冷媒流通域９３に配設したセル間介在部材９０のズレを抑制できる。

本実施形態の燃料電池スタック１００は、列状に点在するセパレータ突起４１を冷媒流通域９３においてセパレータ表面側シート部材９１の両側に位置するよう２列に設けた。よって、セル間介在部材９０を有するセル間シール部材８０をアノード側セパレータ４０のセパレータ外表面に配設する際、２列のセパレータ突起４１の間にセル間介在部材９０を配設することで、セル間介在部材９０のセパレータ表面側シート部材９１がセパレータ突起４１と干渉しないようにできる。つまり、２列のセパレータ突起４１が目印となるので、セル間介在部材９０を有するセル間シール部材８０の配設作業が簡便となる。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

既述した実施形態では、セル間介在部材９０を、冷却媒体入口マニホールド８２から冷媒流路領域ＷＬに到る冷媒流通域９３と、冷却媒体出口マニホールド８４から冷媒流路領域ＷＬに到る冷媒流通域９３の両冷媒流通域に配設したが、少なくとも一方の側の冷媒流通域９３にセル間介在部材９０を配設するようにしてもよい。

既述した実施形態では、アノード側セパレータ４０を一方のセパレータとしてこのアノード側セパレータ４０にセル間シール部材８０を配設したが、カソード側セパレータ５０を一方のセパレータとしてカソード側セパレータ５０にセル間シール部材８０を配設してもよい。

図２の平面視で示すように凸部９２とセパレータ突起４１とを点在させるに当たり、その点在数は、燃料電池セル１４０における冷却媒体入口マニホールド８２や冷却媒体出口マニホールド８４の開口寸法により規定すればよい。例えば、冷却媒体入口マニホールド８２から冷媒流路領域ＷＬに到る冷媒流通域９３における冷媒の流れを阻害しない程度の数を冷却媒体入口マニホールド８２の開口寸法により規定し、その規定した数だけ、凸部９２をセパレータ表面側シート部材９１に、セパレータ突起４１をアノード側セパレータ４０とカソード側セパレータ５０に設ければよい。

既述した実施形態では、セル間介在部材９０を構成するセパレータ表面側シート部材９１をアノード側セパレータ４０のセパレータ突起４１と干渉しないようにしたが、セパレータ突起４１によりセパレータ表面側シート部材９１の位置の移動が拘束されるのであれば、次のようにしてもよい。例えば、セパレータ表面側シート部材９１の端部がセパレータ突起４１のテーパー状斜面に接触したり乗り上げるように、セパレータ表面側シート部材９１を形成してもよい。また、セパレータ突起４１のテーパー状斜面に乗り上げた上で、セパレータ表面側シート部材９１の端部がアノード側セパレータ４０のセパレータ突起４１と隣の燃料電池セル１４０のカソード側セパレータ５０のセパレータ突起４１で挟持されるようにしてもよい。この場合には、セパレータ表面側シート部材９１の厚みと圧縮代を考慮して、セパレータ突起４１の突出高さを調整すればよい。また、セパレータ表面側シート部材９１の端部の側に、セパレータ突起４１が入り込む穴や切り込みを形成してもよい。

３０…ＭＥＡプレート
３１…支持フレーム
３２…ＭＥＡ（膜電極接合体）
３２ａ…電解質膜
３２ｂ…アノード電極触媒層
３２ｃ…カソード電極触媒層
４０…アノード側セパレータ
４０ＳＬ…アノード側シールライン
４１…セパレータ突起
５０…カソード側セパレータ
５０ＳＬ…カソード側シールライン
６２…燃料ガス入口マニホールド
６４…燃料ガス出口マニホールド
７２…酸化剤ガス入口マニホールド
７４…酸化剤ガス出口マニホールド
８０…セル間シール部材
８２…冷却媒体入口マニホールド
８４…冷却媒体出口マニホールド
９０…セル間介在部材
９１…セパレータ表面側シート部材
９２…凸部
９３…冷媒流通域
１００…燃料電池スタック
１４０…燃料電池セル
ＡＬ…アノード側ガス流路
ＣＬ…カソード側ガス流路
ＷＬ…冷媒流路領域

Claims (1)

1. 燃料電池セルを複数積層し、該燃料電池セルのセル積層方向に沿って前記燃料電池セルを貫通した反応ガス給排用のガスマニホールドと冷媒給排用の冷媒マニホールドとを有する燃料電池スタックであって、
   前記燃料電池セルのそれぞれは、
   プロトン伝導性を有する電解質膜の両膜面に電極触媒層を接合した膜電極接合体と、
   該膜電極接合体の両側に配置される一対のセパレータと、
   前記膜電極接合体を取り囲み、前記膜電極接合体と共に、前記一対のセパレータによって挟持され、前記電極触媒層の極性に応じて予め規定したセル内シールラインに沿って前記セパレータの各々に接着されたセル内シール部材と、
   前記一対のセパレータの一方のセパレータのセパレータ外表面に配設され、隣り合う隣接燃料電池セルとのセル間を、前記隣接燃料電池セルとの間の冷媒流路領域および前記ガスマニホールドを取り囲むセル間シールラインでシールするセル間シール部材と、
   前記冷媒マニホールドから前記冷媒流路領域に到る冷媒流通域での冷媒の流れを許容するよう前記セパレータ外表面に配設され、前記セル内シールラインのうち、前記セル間シールラインに重ならない前記セル内シールラインに沿ったセル間介在部材とを備え、
   該セル間介在部材は、
   前記一方のセパレータから前記セル積層方向に突出したセパレータ突起により位置の移動が拘束され、前記セパレータ外表面に接触するシート状のセパレータ表面側シート部材と、
   該セパレータ表面側シート部材から前記セル積層方向に突出し、前記隣接燃料電池セルの前記一対のセパレータの他方のセパレータに押し付けられて圧縮する凸部とを有する、燃料電池スタック。

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