(57)【要約】【課題】ダミーセルにより所望の断熱機能を有するとともに、発電ユニットに結露水が導入されることを確実に阻止し、簡単な構成で、良好な発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の発電ユニット１２が積層された積層体１４を備える。積層体１４の反応ガス配管が設けられたエンドプレート２４ａ側には、第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａが配設される。積層体１４のエンドプレート２４ｂ側には、第２端部発電ユニット１６ｂ及び第２ダミーユニット１８ｂが配設される。第１ダミーユニット１８ａは、第２ダミーユニット１８ｂよりも多くのユニット数に設定される。【選択図】図２
2010073448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有し、電極面に沿って反応ガス流路を設ける発電セルが積層されるとともに、前記反応ガス流路に連通して前記発電セルの積層方向に延在する反応ガス連通孔が形成される積層体を備え、前記積層体の両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設され、一方のエンドプレートには、前記反応ガス連通孔に連通する反応ガス配管が接続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の両端部には、前記発電セルに対応してダミーセルが配設され、
前記ダミーセルは、前記電解質に対応する導電性プレートを有するダミー電極構造体と、
前記ダミー電極構造体を挟持するとともに、前記セパレータと同一構成のダミーセパレータと、
を備え、
前記一方のエンドプレート側に配設される前記ダミーセルは、他方のエンドプレート側に配設される前記ダミーセルよりも多数に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記一方のエンドプレート側に配設される複数の前記ダミーセルは、前記積層体と該積層体に隣接する前記ダミーセルとの間に冷却媒体が流れることを規制する一方、他の前記ダミーセル間に前記冷却媒体を流通させることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記ダミーセルは、一方の反応ガス流路に酸化剤ガスが流れることを規制するとともに、他方の反応ガス流路に燃料ガスを流通させることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記一方のエンドプレートに接続される前記反応ガス配管は、少なくとも燃料ガス供給配管を含むことを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項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において、前記発電セルは、第１セパレータ、第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、第２電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層されるとともに、
前記第１セパレータと前記第１電解質・電極構造体との間、前記第１電解質・電極構造体と前記第２セパレータとの間、前記第２セパレータと前記第２電解質・電極構造体との間、及び前記第２電解質・電極構造体と前記第３セパレータとの間には、発電面に沿って所定の反応ガスを流す前記反応ガス流路が形成される一方、
各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有し、電極面に沿って反応ガス流路を設ける発電セルが積層されるとともに、前記反応ガス流路に連通して前記発電セルの積層方向に延在する反応ガス連通孔が形成される積層体を備え、前記積層体の両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設され、一方のエンドプレートには、前記反応ガス連通孔に連通する反応ガス配管が接続される燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
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両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）と、カソード側電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。さらに、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。
【０００４】
ところで、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。積層方向端部に配置されている発電セルは、例えば、各発電セルによって発電された電荷を集める電力取り出し用ターミナルプレート（集電板）や、積層された発電セルを保持するために設けられた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。
【０００５】
この温度低下によって、端部の発電セルでは、燃料電池スタックの中央部分の発電セルに比べて結露が発生し易く、生成水の排出性が低下して発電性能が低下するという不具合が指摘されている。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池のスタック構造が知られている。このスタック構造は、図６に示すように、ＭＥＡとセパレータを重ねてセルが形成されるとともに、前記セルを複数積層してモジュール１が構成されている。
【０００７】
モジュール１が複数積層されることにより、セル積層体が構成されるとともに、前記セル積層体の両端には、発電に寄与しない層２が配置されている。層２は、例えば、ガス流路を有する一方、ＭＥＡを持たないダミーセルの層から構成されている。
【０００８】
層２も含めたセル積層体の積層方向両端には、ターミナル３、インシュレーター４及びエンドプレート５が配置され、燃料電池スタック６が構成されている。
【０００９】
燃料電池スタック６のセル積層方向一端に配置されるエンドプレート５には、パイプ７が接続されている。このパイプ７は、図示しないマニホールドに連通する流体、例えば、水、燃料ガス及び酸化剤ガスの給排を行っている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３３８３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、燃料電池スタック６では、運転が停止されて長時間のソーク（放置）が行われた後に起動されると、特に、流体の供給側であるパイプ７が設けられているエンドプレート５に近接するモジュール１の電圧が低下し、起動性が悪化するという問題がある。
【００１２】
パイプ７側のモジュール１では、燃料ガス及び酸化剤ガスの分配不良が惹起し易く、しかも、結露水が層２で十分に除去されずに該モジュール１に導入される他、結露水の滞留や面圧の不均一等に影響されるからである。
【００１３】
本発明はこの種の要請に対応するものであり、ダミーセルにより所望の断熱機能を有するとともに、発電ユニットに結露水が導入されることを確実に阻止し、簡単な構成で、良好な発電性能を確保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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有し、電極面に沿って反応ガス流路を設ける発電セルが積層されるとともに、前記反応ガス流路に連通して前記発電セルの積層方向に延在する反応ガス連通孔が形成される積層体を備え、前記積層体の両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設され、一方のエンドプレートには、前記反応ガス連通孔に連通する反応ガス配管が接続される燃料電池スタックに関するものである。
【００１５】
積層体の積層方向の両端部には、発電セルに対応してダミーセルが配設され、前記ダミーセルは、電解質に対応する導電性プレートを有するダミー電極構造体と、前記ダミー電極構造体を挟持するとともに、セパレータと同一構成のダミーセパレータとを備えている。そして、一方のエンドプレート側に配設されるダミーセルは、他方のエンドプレート側に配設されるダミーセルよりも多数に設定されている。
【００１６】
また、一方のエンドプレート側に配設される複数のダミーセルは、積層体と該積層体に隣接する前記ダミーセルとの間に冷却媒体が流れることを規制する一方、他の前記ダミーセル間に前記冷却媒体を流通させることが好ましい。
【００１７】
さらに、ダミーセルは、一方の反応ガス流路に酸化剤ガスが流れることを規制するとともに、他方の反応ガス流路に燃料ガスを流通させることが好ましい。
【００１８】
さらにまた、一方のエンドプレートに接続される反応ガス配管は、少なくとも燃料ガス供給配管を含むことが好ましい。
【００１９】
また、発電セルは、第１セパレータ、第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、第２電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層されるとともに、前記第１セパレータと前記第１電解質・電極構造体との間、前記第１電解質・電極構造体と前記第２セパレータとの間、前記第２セパレータと前記第２電解質・電極構造体との間、及び前記第２電解質・電極構造体と前記第３セパレータとの間には、発電面に沿って所定の反応ガスを流す反応ガス流路が形成される一方、各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反応ガス配管が接続される一方のエンドプレート側に配設されるダミーセルは、他方のエンドプレート側に配設される前記ダミーセルよりも多数に設定されている。このため、反応ガス配管から燃料電池スタック内に結露水が導入されると、この結露水は、積層されている複数のダミーセルによって確実に捕集され、発電セルに前記結露水が浸入することを阻止することができる。
【００２１】
しかも、ダミーセルが複数積層されているため、全体として良好な断熱機能を有するとともに、熱マスが向上し、結露水の削減及び面圧の均一化が容易に図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０の概略斜視説明図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の要部断面説明図である。
【００２３】
燃料電池スタック１０は、複数の発電ユニット１２が矢印Ａ方向に積層される積層体１４を備える。積層体１４の積層方向一端には、第１端部発電ユニット１６ａ及び複数の第１ダミーユニット１８ａが外方に向かって配置されるとともに、前記積層体１４の積層方向他端には、第２端部発電ユニット１６ｂ及び１以上の第２ダミーユニット１８ｂが外方に向かって配置される。第１及び第２ダミーユニット１８ａ、１８ｂには、ターミナルプレート２０ａ、２０ｂ、絶縁プレート２２ａ、２２ｂ及びエンドプレート２４ａ、２４ｂが外方に向かって配設される。
【００２４】
燃料電池スタック１０は、例えば、長方形状に構成されるエンドプレート２４ａ、２４ｂ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、あるいは、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る。
【００２５】
図３に示すように、発電ユニット１２は、第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、第２電解質膜・電極構造体２８ｂ及び第３セパレータ３２の順に矢印Ａ方向に積層される。第１セパレータ２６、第２セパレータ３０及び第３セパレータ３２は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。なお、図示しないが、金属セパレータでは、シール部材が一体成形される一方、カーボンセパレータでは、別体のシール部材（パッキン部材等）が積層される。
【００２６】
発電ユニット１２の長辺方向の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）３６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）３８ａが設けられる。
【００２７】
発電ユニット１２の長辺方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）３６ｂが設けられる。
【００２８】
発電ユニット１２の短辺方向（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、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔４０ａが設けられるとともに、前記発電ユニット１２の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔４０ｂが設けられる。
【００２９】
第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂ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４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するカソード側電極４４及びアノード側電極４６とを備える。
【００３０】
カソード側電極４４及びアノード側電極４６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が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４２の両面に形成される。
【００３１】
第１セパレータ２６の第１電解質膜・電極構造体２８ａに向かう面２６ａには、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４８が形成される。第１酸化剤ガス流路４８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝を有する。第１セパレータ２６の面２６ｂには、冷却媒体供給連通孔４０ａと冷却媒体排出連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。
【００３２】
第２セパレータ３０の第１電解質膜・電極構造体２８ａに向かう面３０ａには、燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス排出連通孔３８ｂとを連通する第１燃料ガス流路（反応ガス流路）５２が形成される。第１燃料ガス流路５２は、矢印Ｃ方向に延在する複数の流路溝を有する。
【００３３】
第２セパレータ３０の第２電解質膜・電極構造体２８ｂに向かう面３０ｂには、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路（反応ガス流路）５４が形成される。
【００３４】
第３セパレータ３２の第２電解質膜・電極構造体２８ｂに向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス排出連通孔３８ｂとを連通する第２燃料ガス流路（反応ガス流路）５６が形成される。第３セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔４０ａと冷却媒体排出連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。
【００３５】
図２に示すように、第１端部発電ユニット１６ａは、発電ユニット１２側から第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、導電性プレート（ダミー電解質・電極構造体）６０及び第３セパレータ３２の順に積層される。第１端部発電ユニット１６ａは、実質的に発電ユニット１２の一部と第１ダミーユニット１８ａの一部との混合ユニットである。
【００３６】
第１端部発電ユニット１６ａでは、第２燃料ガス流路５６に対応するとともに、燃料ガスの流れを規制することにより断熱層６１ａが形成される。具体的には、第２燃料ガス流路５６は、燃料ガス供給連通孔３８ａ及び燃料ガス排出連通孔３８ｂから閉塞されている。
【００３７】
第１端部発電ユニット１６ａと第１ダミーユニット１８ａとの間には、冷却媒体流路５０に対応するとともに、冷却媒体の流れを規制することにより断熱層６１ｂが形成される。具体的には、冷却媒体流路５０は、冷却媒体供給連通孔４０ａ及び冷却媒体排出連通孔４０ｂから閉塞されている。
【００３８】
図４に示すように、第１ダミーユニット１８ａは、第１端部発電ユニット１６ａ側から第１セパレータ２６、第１導電性プレート（第１ダミー電解質・電極構造体）６２ａ、第２セパレータ３０、第２導電性プレート（第２ダミー電解質・電極構造体）６２ｂ及び第３セパレータ３２の順に積層される。導電性プレート６０、第１導電性プレート６２ａ及び第２導電性プレート６２ｂは、例えば、第１電解質膜・電極構造体２８ａと同等の厚さに設定されるとともに、発電機能を有していない。
【００３９】
第１ダミーユニット１８ａでは、第１酸化剤ガス流路４８及び第２酸化剤ガス流路５４に酸化剤ガスが流れることを規制するために、前記第１酸化剤ガス流路４８と酸化剤ガス供給連通孔３６ａ及び酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとが、遮断部６４ａ、６４ｂを介して閉塞される一方、前記第２酸化剤ガス流路５４と前記酸化剤ガス供給連通孔３６ａ及び前記酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとが、遮断部６４ａ、６４ｂを介して閉塞される。
【００４０】
第１ダミーユニット１８ａでは、第１燃料ガス流路５２及び第２燃料ガス流路５６に沿って燃料ガスが流通されるとともに、冷却媒体流路５０に沿って冷却媒体が流通する。
【００４１】
第２端部発電ユニット１６ｂは、上記の第１端部発電ユニット１６ａと同様に構成される一方、第２ダミーユニット１８ｂは、上記の第１ダミーユニット１８ａと同様に構成される。
【００４２】
第１ダミーユニット１８ａのユニット数は、第２ダミーユニット１８ｂのユニット数よりも多く設定される。第１ダミーユニット１８ａの数は、例えば、発電ユニット１２の積層数、積層体１４の積層長さの０．５％以上の寸法に対応して設定され、もしくは、３ユニット以上に設定される。
【００４３】
図１に示すように、エンドプレート２４ａの上下両端縁部には、酸化剤ガス供給連通孔３６ａに連通する酸化剤ガス入口マニホールド（反応ガス配管）６６ａ、燃料ガス供給連通孔３８ａに連通する燃料ガス入口マニホールド（反応ガス配管）６８ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂに連通する酸化剤ガス出口マニホールド（反応ガス配管）６６ｂ、及び燃料ガス排出連通孔３８ｂに連通する燃料ガス出口マニホールド（反応ガス配管）６８ｂが、上下両端縁部に設けられる。エンドプレート２４ａ側には、図示しないが、燃料ガス供給装置及び酸化剤ガス供給装置が結合される。なお、燃料ガス出口マニホールド６８ｂは、リターン流路（図示せず）を介して燃料ガス入口マニホールド６８ａに連通することにより、燃料ガスが循環して再利用可能に構成される。燃料ガスである水素を無駄に廃棄することを阻止するためである。
【００４４】
エンドプレート２４ｂの左右両端縁部には、冷却媒体供給連通孔４０ａに連通する冷却媒体入口マニホールド７０ａと、冷却媒体排出連通孔４０ｂに連通する冷却媒体出口マニホールド７０ｂとが設けられる。
【００４５】
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。
【００４６】
先ず、図１に示すように、燃料電池スタック１０では、エンドプレート２４ａにおいて、酸化剤ガス入口マニホールド６６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口マニホールド６８ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、エンドプレート２４ｂにおいて、冷却媒体入口マニホールド７０ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００４７】
図３に示すように、酸化剤ガスは、各発電ユニット１２を構成する酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第１セパレータ２６の第１酸化剤ガス流路４８及び第２セパレータ３０の第２酸化剤ガス流路５４に導入される。このため、酸化剤ガスは、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂの各カソード側電極４４に沿って鉛直下方向に移動する。
【００４８】
一方、燃料ガスは、各発電ユニット１２を構成する燃料ガス供給連通孔３８ａから第２セパレータ３０の第１燃料ガス流路５２及び第３セパレータ３２の第２燃料ガス流路５６に導入される。従って、燃料ガスは、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂの各アノード側電極４６に沿って鉛直下方向に移動する。
【００４９】
上記のように、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂでは、各カソード側電極４４に供給される酸化剤ガスと、各アノード側電極４６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、発電が行われる。
【００５０】
次いで、カソード側電極４４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂから酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂに排出される（図１参照）。同様に、アノード側電極４６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３８ｂから燃料ガス出口マニホールド６８ｂに排出される。
【００５１】
また、冷却媒体は、図２及び図３に示すように、各発電ユニット１２間に形成される冷却媒体流路５０に導入される。冷却媒体は、矢印Ｂ方向（図３中、水平方向）に沿って流動し、一方の発電ユニット１２の第２電解質膜・電極構造体２８ｂと他方の発電ユニット１２の第１電解質膜・電極構造体２８ａとを冷却する。すなわち、冷却媒体は、発電ユニット１２内の第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂ間を冷却しない、所謂、間引き冷却した後、冷却媒体排出連通孔４０ｂから冷却媒体出口マニホールド７０ｂに排出される。
【００５２】
この場合、本実施形態では、反応ガス配管である酸化剤ガス入口マニホールド６６ａ、燃料ガス入口マニホールド６８ａ、酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂ及び燃料ガス出口マニホールド６８ｂが設けられるエンドプレート２４ａ側に、第１ダミーユニット１８ａが配設される一方、エンドプレート２４ｂ側には、第２ダミーユニット１８ｂが配設されている。そして、第１ダミーユニット１８ａは、第２ダミーユニット１８ｂよりも多数に設定されている。
【００５３】
ここで、第１及び第２端部発電ユニット１６ａ、１６ｂ並びに第１及び第２ダミーユニット１８ａ、１８ｂを用いない燃料電池スタックを用意し、エンドプレート２４ａ、２４ｂにそれぞれ隣接する発電ユニット１２における運転停止後のソーク時間と滞留水量（結露水量）との関係を算出したところ、図５に示す結果が得られた。
【００５４】
すなわち、ソークが開始されて、例えば、３０分が経過した後に、ガス温度の急激な低下によって多量の結露が発生している。その際、エンドプレート２４ａ側（反応ガス配管側）の温度勾配が大きく、このエンドプレート２４ａ側の発電ユニット１２の滞留水量は、エンドプレート２４ｂ側の発電ユニット１２の滞留水量に比べて相当に多くなっている。
【００５５】
そこで、本実施形態では、多量の滞留水が発生し易いエンドプレート２４ａ側の第１ダミーユニット１８ａの数を、第２ダミーユニット１８ｂの数よりも多数に設定している。従って、反応ガス配管、特に、燃料ガス入口マニホールド６８ａから燃料ガス供給連通孔３８ａに導入される結露水は、積層されている複数の第１ダミーユニット１８ａによって確実に捕集することができる。
【００５６】
これにより、発電ユニット１２側に結露水が進入することを阻止することが可能になり、簡単な構成で、良好な発電性能を確保することができるという効果が得られる。
【００５７】
しかも、第１ダミーユニット１８ａが複数積層されているため、全体として良好な断熱機能を有するとともに、熱マスが向上し、結露水の削減及び面圧の均一化が容易に図られる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、発電ユニット１２に隣接する第１端部発電ユニット１６ａと第１ダミーユニット１８ａとの間に、冷却媒体流路５０に対応して断熱層６１ｂが形成されている。このため、特に、燃料電池スタック１０を低温始動させる際に、発電ユニット１２の温度上昇を阻害することがなく、低温始動性の向上が図られる。
【００５９】
一方、第１ダミーユニット１８ａ及び第２ダミーユニット１８ｂでは、各冷却媒体流路５０に冷却媒体が流通されている。従って、燃料電池スタック１０の運転停止後に、比較的高温の冷却媒体が存在することによって保温効果を有することができ、前記燃料電池スタック１０内部の結露水の量を有効に減少させることが可能になるという利点がある。
【００６０】
さらにまた、第１ダミーユニット１８ａ及び第２ダミーユニット１８ｂでは、それぞれの第１燃料ガス流路５２及び第２燃料ガス流路５６に燃料ガスが供給されるとともに、それぞれの冷却媒体流路５０に冷却媒体が供給される一方、それぞれの第１酸化剤ガス流路４８及び第２酸化剤ガス流路５４には、酸化剤ガスの流通が規制されている。燃料ガスは、リターン流路（図示せず）を流れることにより再利用されるため、無駄に廃棄されることがない一方、酸化剤ガスは、外部に放出されるからである。
【００６１】
ソーク後の起動において、酸化剤ガスによる不具合は発生し難く、燃料ガスのガス分配性、結露水の発生及び水の導入等による不具合が生じている。これにより、酸化剤ガスの流通を規制することにより、前記酸化剤ガスを無駄に消費することを阻止することが可能になる。
【００６２】
また、第１ダミーユニット１８ａの数は、例えば、発電ユニット１２の積層数や積層体１４の積層長さの０．５％以上の寸法に対応して設定され、もしくは、３ユニット以上に設定されている。
【００６３】
発電ユニット１２の積層数が多くなるのに従って、燃料ガス供給連通孔３８ａの入口側でのガス量が多くなり、ガス流速が速くなる。このため、反応ガス配管側であるエンドプレート２４ａ側の発電ユニット１２には、ガス拡散がし難く、反応ガス（特に燃料ガス）が入り難くなるおそれがある。従って、発電ユニット１２の積層数に対応して、第１ダミーユニット１８ａの数を増加させることにより、前記発電ユニット１２に反応ガスを円滑且つ確実に供給することが可能になる。
【００６４】
なお、本実施形態では、複数の単位セル間に冷却媒体流路５０が設けられる、所謂、間引き冷却構造の発電ユニット１２を組み込む燃料電池スタック１０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、各単位セル毎に冷却媒体流路５０が設けられる発電ユニットにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する発電ユニットの要部概略斜視図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する第１ダミーユニットの要部概略斜視図である。
【図５】前記燃料電池スタックの両端側でのソーク時間と滞留水量との関係説明図である。
【図６】特許文献１に開示されている燃料電池のスタック構造の説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…燃料電池スタック              １２…発電ユニット
１４…積層体                        １６ａ、１６ｂ…端部発電ユニット
１８ａ、１８ｂ…ダミーユニット      ２６、３０、３２…セパレータ
２８ａ、２８ｂ…電解質膜・電極構造体
４２…固体高分子電解質膜            ４４…カソード側電極
４６…アノード側電極                ４８、５４…酸化剤ガス流路
５０…冷却媒体流路                  ５２、５６…燃料ガス流路
６０、６２ａ、６２ｂ…導電性プレート
６１ａ、６１ｂ…断熱層              ６６ａ…酸化剤ガス入口マニホールド
６６ｂ…酸化剤ガス出口マニホールド  ６８ａ…燃料ガス入口マニホールド
６８ｂ…燃料ガス出口マニホールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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