(57)【要約】【課題】温度検出素子に接続される導線を、簡単且つ良好に取り扱うことができ、組み立て作業性を有効に向上させることを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０を構成する温度測定用発電ユニット１２MEAS.は、第１電解質膜・電極構造体３２ａａを備える。第１電解質膜・電極構造体３２ａａには、発電領域内に位置して熱電対９４が設けられる。熱電対９４は、カソード電極７８側に、ガス拡散層７８ａの外周縁部と電極触媒層７８ｂとの間に設けられる。各熱電対９４に接続される各導線９６は、第１樹脂枠部材８２の溝部９８に埋設される。【選択図】図４
2014165002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜の一方の面に、第１触媒層及び第１ガス拡散層を有する第１電極が配設され、且つ前記固体高分子電解質膜の他方の面に、第２触媒層及び第２ガス拡散層を有する第２電極が配設されるとともに、前記第１ガス拡散層の平面寸法は、前記第２ガス拡散層の平面寸法よりも大きな寸法に設定される電解質膜・電極構造体を有し、前記固体高分子電解質膜の外周を周回して前記電解質膜・電極構造体に一体化される樹脂製枠部材が設けられる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を備え、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池スタックであって、
１以上の前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体には、前記第２ガス拡散層の外周縁部と前記第２触媒層との間に、温度検出素子が設けられるとともに、
前記温度検出素子に接続される導線は、前記樹脂製枠部材に埋設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、前記導線は、前記樹脂製枠部材の表面に形成された溝部に埋設され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、前記導線は、電極面の外周に配置されるシール部材内を通過す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、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と前記セパレータとが積層された燃料電池を、複数積層した積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、インシュレータ及びエンドプレートが配設されるとともに、
少なくとも一方の前記インシュレータの外周部及び前記エンドプレートの外周部には、前記導線を前記積層方向に通過させるための溝部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、所謂、段差型の電解質膜・電極構造体と樹脂製枠部材とを設けた樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池を備え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固体高分子電解質膜の一面側にアノード電極を、前記固体高分子電解質膜の他面側にカソード電極を、それぞれ配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セル（単位セル）を備えている。燃料電池では、通常、数十〜数百の発電セルが積層されて、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
燃料電池では、ＭＥＡの膜劣化等を抑制するために、燃料電池内の温度を計測する処理が行われている。この種の技術として、例えば、特許文献１に開示されている膜−電極接合体が知られている。
【０００４】
この特許文献１は、電解質膜を介して互いに対向配置された、アノード極及びカソード極と、前記アノード極及び前記カソード極にそれぞれ設けられ電解質を含む触媒層を備えた１対のガス拡散電極と、を配置した固体高分子形燃料電池の膜−電極接合体であって、前記膜−電極接合体の内部には、温度計測センサーが埋め込まれていることを特徴としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３１７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の膜−電極接合体では、内部に埋め込まれる温度計測センサーに接続されている導線（ケーブル）が、燃料電池の外部に取り出される際、前記導線の取り扱いが煩雑化するという問題がある。このため、燃料電池全体の組み立て作業性が低下するおそれがある。
【０００７】
特に、多数の温度計測センサーが用いられている際には、各温度計測センサーの導線同士や前記導線と他の部材との干渉が発生し易くなる。これにより、各導線を良好に引き出す作業が、相当に困難になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、温度検出素子に接続される導線を、簡単且つ良好に取り扱うことができ、組み立て作業性を有効に向上させ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】
【０００９】
本発明は、固体高分子電解質膜の一方の面に、第１触媒層及び第１ガス拡散層を有する第１電極が配設され、且つ前記固体高分子電解質膜の他方の面に、第２触媒層及び第２ガス拡散層を有する第２電極が配設されるとともに、前記第１ガス拡散層の平面寸法は、前記第２ガス拡散層の平面寸法よりも大きな寸法に設定される電解質膜・電極構造体を有し、前記固体高分子電解質膜の外周を周回して前記電解質膜・電極構造体に一体化される樹脂製枠部材が設けられる樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を備え、前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される燃料電池スタックに関するものである。
【００１０】
この燃料電池スタックでは、１以上の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体には、第２ガス拡散層の外周縁部と第２触媒層との間に、温度検出素子が設けられるとともに、前記温度検出素子に接続される導線は、樹脂製枠部材に埋設されている。
【００１１】
また、この燃料電池スタックでは、導線は、樹脂製枠部材の表面に形成された溝部に埋設されることが好ましい。
【００１２】
さらに、この燃料電池スタックでは、導線は、電極面の外周に配置されるシール部材内を通過することが好ましい。
【００１３】
さらにまた、この燃料電池スタックでは、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層された燃料電池を、複数積層した積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、インシュレータ及びエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも一方の前記インシュレータの外周部及び前記エンドプレートの外周部には、導線を積層方向に通過させるための溝部が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、温度検出素子に接続される導線が、樹脂製枠部材に埋設されているため、前記導線を所望の位置に確実に保持することができる。従って、導線の取り扱い作業性が一挙に向上する。これにより、温度検出素子に接続される導線を、簡単且つ良好に取り扱うことができ、燃料電池スタック全体の組み立て作業性を有効に向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの第１エンドプレート側からの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの第２エンドプレート側からの概略斜視説明図である。
【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分解斜視説明図である。
【図４】前記発電ユニットの、図３中、ＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。
【図５】前記発電ユニットを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図６】前記発電ユニットを構成する第２金属セパレータの正面説明図である。
【図７】前記発電ユニットを構成する第１電解質膜・電極構造体の一方の面の説明図である。
【図８】前記第１電解質膜・電極構造体の他方の面の説明図である。
【図９】前記発電ユニットを構成する第２電解質膜・電極構造体の一方の面の説明図である。
【図１０】前記第２電解質膜・電極構造体の他方の面の説明図である。
【図１１】前記燃料電池スタックを構成する温度測定用発電ユニットの要部分解斜視説明図である。
【図１２】前記温度測定用発電ユニットを構成する第１電解質膜・電極構造体の正面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１及び図２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、複数の発電ユニット（燃料電池）１２が、立位姿勢で水平方向（矢印Ｂ方向）に積層される積層体１４を備える。なお、発電ユニット１２は、重力方向（矢印Ｃ方向）に積層されて積層体１４を構成してもよい。
【００１７】
積層体１４の積層方向一方の端部には、第１ターミナルプレート１６ａ、第１絶縁プレート１８ａ及び第１エンドプレート２０ａの順に配設される。積層体１４の積層方向他方の端部には、第２ターミナルプレート１６ｂ、第２絶縁プレート１８ｂ及び第２エンドプレート２０ｂの順に配設される。
【００１８】
第１ターミナルプレート１６ａ及び第２ターミナルプレート１６ｂは、第１絶縁プレート１８ａ及び第２絶縁プレート１８ｂよりも小さな表面積に設定され、前記第１絶縁プレート１８ａ及び第２絶縁プレート１８ｂの中央部に形成された開口部（図示せず）に収容される。第１絶縁プレート１８ａ、第２絶縁プレート１８ｂ、第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂは、積層体１４の外形寸法よりも大きな外形寸法を有しているが、同一の外形寸法であってもよい。
【００１９】
第１エンドプレート２０ａの略中央部（又は一辺側に近接した位置）からは、第１ターミナルプレート１６ａに接続された出力端子２２ａが延在する。図２に示すように、第２エンドプレート２０ｂの中央部からは、第２ターミナルプレート１６ｂに接続された出力端子２２ｂが延在する。
【００２０】
図１及び図２に示すように、第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端を第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂにボルト２６を介して固定され、複数の積層された発電ユニット１２に積層方向（矢印Ｂ方向）の締め付け荷重を付与する。
【００２１】
図３及び図４に示すように、発電ユニット１２は、第１金属セパレータ３０、第１電解質膜・電極構造体３２ａ、第２金属セパレータ３４、第２電解質膜・電極構造体３２ｂ及び第３金属セパレータ３６を設ける。
【００２２】
第１金属セパレータ３０、第２金属セパレータ３４及び第３金属セパレータ３６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横長形状の金属板により構成されるが、例えば、カーボンセパレータにより構成されてもよい。第１金属セパレータ３０、第２金属セパレータ３４及び第３金属セパレータ３６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。
【００２３】
図３に示すように、発電ユニット１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、具体的には、第１金属セパレータ３０、第２金属セパレータ３４及び第３金属セパレータ３６の長辺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、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔３８ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔４０ｂが設けられる。
【００２４】
発電ユニット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。
【００２５】
発電ユニット１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ側に、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。発電ユニット１２の短辺方向の両端縁部には、燃料ガス入口連通孔４０ａ側に、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。
【００２６】
図５に示すように、第１金属セパレータ３０の第１電解質膜・電極構造体３２ａ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とに連通する第１酸化剤ガス流路４４が形成される。
【００２７】
第１酸化剤ガス流路４４は、矢印Ｂ方向に延在する複数の波状流路溝部（直線状流路溝部でもよい）を有する。第１酸化剤ガス流路４４の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ複数の入口エンボス部４６ａ及び出口エンボス部４６ｂが設けられる。
【００２８】
入口エンボス部４６ａと酸化剤ガス入口連通孔３８ａとの間には、ブリッジ部を構成する複数本の入口連結溝４８ａが形成される。出口エンボス部４６ｂと酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとの間には、ブリッジ部を構成する複数本の出口連結溝４８ｂが形成される。
【００２９】
図３に示すように、第１金属セパレータ３０の面３０ｂには、一対の冷却媒体入口連通孔４２ａと一対の冷却媒体出口連通孔４２ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。冷却媒体流路５０は、第１酸化剤ガス流路４４の裏面形状と後述する第２燃料ガス流路６４の裏面形状とが重なり合って形成される。
【００３０】
第２金属セパレータ３４の第１電解質膜・電極構造体３２ａに向かう面３４ａには、燃料ガス入口連通孔４０ａと燃料ガス出口連通孔４０ｂとを連通する第１燃料ガス流路５２が形成される。第１燃料ガス流路５２は、矢印Ｂ方向に延在する複数の波状流路溝部（直線状流路溝部でもよい）を有する。
【００３１】
燃料ガス入口連通孔４０ａの近傍には、前記燃料ガス入口連通孔４０ａと第１燃料ガス流路５２とを連通する複数の供給流路溝部５４ａが形成される。複数の供給流路溝部５４ａは、ブリッジである蓋体５６ａにより覆われる。燃料ガス出口連通孔４０ｂの近傍には、前記燃料ガス出口連通孔４０ｂと第１燃料ガス流路５２とを連通する複数の排出流路溝部５４ｂが形成される。複数の排出流路溝部５４ｂは、ブリッジである蓋体５６ｂにより覆われる。
【００３２】
図６に示すように、第２金属セパレータ３４の第２電解質膜・電極構造体３２ｂに向かう面３４ｂ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とを連通する第２酸化剤ガス流路５８が形成される。第２酸化剤ガス流路５８は、矢印Ｂ方向に延在する複数の波状流路溝部（直線状流路溝部でもよい）を有する。
【００３３】
第２酸化剤ガス流路５８の入口近傍及び出口近傍には、それぞれ入口平坦部６０ａ及び出口平坦部６０ｂが設けられる。入口平坦部６０ａと酸化剤ガス入口連通孔３８ａとの間には、ブリッジ部を構成する複数本の入口連結溝６２ａが形成される。出口平坦部６０ｂと酸化剤ガス出口連通孔３８ｂとの間には、ブリッジ部を構成する複数本の出口連結溝６２ｂが形成される。
【００３４】
図３に示すように、第３金属セパレータ３６の第２電解質膜・電極構造体３２ｂに向かう面３６ａには、燃料ガス入口連通孔４０ａと燃料ガス出口連通孔４０ｂに連通する第２燃料ガス流路６４が形成される。第２燃料ガス流路６４は、矢印Ｂ方向に延在する複数の波状流路溝部（直線状流路溝部でもよい）を有する。
【００３５】
燃料ガス入口連通孔４０ａの近傍には、前記燃料ガス入口連通孔４０ａと第２燃料ガス流路６４とを連通する複数の供給流路溝部６６ａが形成される。複数の供給流路溝部６６ａは、ブリッジである蓋体６８ａにより覆われる。燃料ガス出口連通孔４０ｂの近傍には、前記燃料ガス出口連通孔４０ｂと第２燃料ガス流路６４とを連通する複数の排出流路溝部６６ｂが形成される。複数の排出流路溝部６６ｂは、ブリッジである蓋体６８ｂにより覆われる。
【００３６】
第３金属セパレータ３６の面３６ｂには、第２燃料ガス流路６４の裏面形状である冷却媒体流路５０の一部が形成される。第３金属セパレータ３６の面３６ｂには、前記第３金属セパレータ３６に隣接する第１金属セパレータ３０の面３０ｂが積層されることにより、冷却媒体流路５０が一体に設けられる。
【００３７】
第１金属セパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、この第１金属セパレータ３０の外周端縁部を周回して第１シール部材７０が一体成形される。第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端縁部を周回して第２シール部材７２が一体成形されるとともに、第３金属セパレータ３６の面３６ａ、３６ｂには、この第３金属セパレータ３６の外周端縁部を周回して第３シール部材７４が一体成形される。
【００３８】
第１シール部材７０、第２シール部材７２及び第３シール部材７４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材が用いられる。
【００３９】
図５に示すように、第１シール部材７０は、第１金属セパレータ３０の面３０ａにおいて、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと、第１酸化剤ガス流路４４との外周を取り囲む第１凸状シール部７０ａを有する。第１シール部材７０は、図３に示すように、第１金属セパレータ３０の面３０ｂにおいて、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂと冷却媒体流路５０との外周を取り囲む第２凸状シール部７０ｂを有する。
【００４０】
第２シール部材７２は、第２金属セパレータ３４の面３４ａにおいて、第１燃料ガス流路５２を囲繞する第１凸状シール部７２ａを有する。図６に示すように、第２シール部材７２は、面３４ｂにおいて、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ及び酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと、第２酸化剤ガス流路５８との外周を連通する第２凸状シール部７２ｂを有する。
【００４１】
図３に示すように、第３シール部材７４は、第３金属セパレータ３６の面３６ａにおいて、第２燃料ガス流路６４を囲繞する第１凸状シール部７４ａを有する。第３シール部材７４は、第３金属セパレータ３６の面３６ｂにおいて、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂと冷却媒体流路５０との外周を取り囲む第２凸状シール部７４ｂを有する。
【００４２】
図４に示すように、第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂ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７６と、前記固体高分子電解質膜７６を挟持するカソード電極（第２電極）７８及びアノード電極（第１電極）８０とを備える。カソード電極７８は、アノード電極８０及び固体高分子電解質膜７６の表面寸法（平面寸法）よりも小さな表面寸法（平面寸法）を有する段差型ＭＥＡを構成している。
【００４３】
なお、アノード電極８０は、カソード電極７８及び固体高分子電解質膜７６の表面寸法よりも小さな表面寸法を有していてもよい。
【００４４】
カソード電極７８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（第２ガス拡散層）７８ａ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７８ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（第２触媒層）７８ｂとを有する。アノード電極８０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（第１ガス拡散層）８０ａ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８０ａの表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（第２触媒層）８０ｂとを有する。電極触媒層７８ｂ、８０ｂは、固体高分子電解質膜７６の両面に形成される。ガス拡散層８０ａの平面寸法は、ガス拡散層７８ａの平面寸法よりも大きな寸法に設定される。
【００４５】
第１電解質膜・電極構造体３２ａは、カソード電極７８の終端部外方に位置して固体高分子電解質膜７６の外周縁部に第１樹脂枠部材８２が、例えば、射出成形等により一体成形される。第２電解質膜・電極構造体３２ｂは、カソード電極７８の終端部外方に位置して固体高分子電解質膜７６の外周縁部に第２樹脂枠部材８４が、例えば、射出成形等により一体成形される。
【００４６】
なお、第１樹脂枠部材８２及び第２樹脂枠部材８４は、別体で成形するとともに、接着剤等で第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂに接合してもよい。第１樹脂枠部材８２及び第２樹脂枠部材８４を構成する樹脂材としては、例えば、汎用プラスチックの他、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチック等が採用される。
【００４７】
図３及び図７に示すように、第１樹脂枠部材８２のカソード電極７８側の面には、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと第１酸化剤ガス流路４４の入口側との間に位置して入口バッファ部８６ａが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと第１酸化剤ガス流路４４の出口側との間に位置して、出口バッファ部８６ｂが設けられる。入口バッファ部８６ａ及び出口バッファ部８６ｂは、複数本のライン状凸部及びエンボス部を有する。以下に説明するバッファ部は、同様に構成される。
【００４８】
図８に示すように、第１樹脂枠部材８２のアノード電極８０側の面には、燃料ガス入口連通孔４０ａと第１燃料ガス流路５２との間に位置して入口バッファ部８８ａが設けられるとともに、燃料ガス出口連通孔４０ｂと前記第１燃料ガス流路５２との間に位置して、出口バッファ部８８ｂが設けられる。
【００４９】
図３及び図９に示すように、第２電解質膜・電極構造体３２ｂに設けられる第２樹脂枠部材８４は、カソード電極７８側の面に、酸化剤ガス入口連通孔３８ａと第２酸化剤ガス流路５８との間に位置して入口バッファ部９０ａが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔３８ｂと第２酸化剤ガス流路５８との間に位置して、出口バッファ部９０ｂが形成される。
【００５０】
第２樹脂枠部材８４のアノード電極８０側の面には、図１０に示すように、燃料ガス入口連通孔４０ａと第２燃料ガス流路６４との間に位置して入口バッファ部９２ａが設けられる。燃料ガス出口連通孔４０ｂと第２燃料ガス流路６４との間に位置して、出口バッファ部９２ｂが設けられる。
【００５１】
発電ユニット１２同士が互いに積層されることにより、一方の発電ユニット１２を構成する第１金属セパレータ３０と、他方の発電ユニット１２を構成する第３金属セパレータ３６との間には、冷却媒体流路５０が形成される。
【００５２】
本実施形態では、積層体１４の中、好ましくは、積層方向両端と積層方向中央とに、温度測定用発電ユニット１２MEAS.が配置される。図１１に示すように、温度測定用発電ユニット１２MEAS.は、第１電解質膜・電極構造体３２ａａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂｂを備える。温度測定用発電ユニット１２MEAS.以外の発電ユニット１２は、第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂと同じに構成される。図１２に示すように、第１電解質膜・電極構造体３２ａａには、発電領域内の複数箇所に温度検出素子、例えば、熱電対９４が設けられる。なお、温度検出素子は、熱電対９４に代えて、例えば、サーミスタ等、種々の素子を用いることができる。
【００５３】
図４に示すように、熱電対９４は、カソード電極７８側に、ガス拡散層７８ａの外周縁部と電極触媒層７８ｂとの間に設けられる。各熱電対９４に接続される各導線（ケーブル）９６は、第１樹脂枠部材８２に埋設される。具体的には、導線９６は、第１樹脂枠部材８２の表面に形成された溝部９８に埋設される（図４及び図１２参照）。また、導線９６は、第１樹脂枠部材８２の成形時に埋設することにより、前記第１樹脂枠部材８２に一体化してもよい。
【００５４】
導線９６は、図４に示すように、第１金属セパレータ３０に一体で成形された第１シール部材７０内を通過して、前記第１金属セパレータ３０の外部に取り出される。なお、導線９６の外周には、絶縁処理が施される。
【００５５】
第２電解質膜・電極構造体３２ｂｂは、上記の第１電解質膜・電極構造体３２ａａと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照符合を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図２に示すように、少なくとも第２絶縁プレート１８ｂの外周部及び第２エンドプレート２０ｂの外周部には、各導線９６を通過させるための溝部１００ａ、１００ｂが形成される。なお、第１絶縁プレート１８ａ、第２絶縁プレート１８ｂ、第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂが、積層体１４の外形寸法と同一の外形寸法を有する際には、前記積層体１４の外周部に溝部を設けることが好ましい。
【００５７】
図１に示すように、第１エンドプレート２０ａには、酸化剤ガス入口連通孔３８ａ、酸化剤ガス出口連通孔３８ｂ、燃料ガス入口連通孔４０ａ、燃料ガス出口連通孔４０ｂ、冷却媒体入口連通孔４２ａ及び冷却媒体出口連通孔４２ｂが形成される。なお、これらの連通孔は、第１エンドプレート２０ａと第２エンドプレート２０ｂとに振り分けて形成してもよい。
【００５８】
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。
【００５９】
先ず、図１に示すように、第１エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口連通孔３８ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔４０ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔４２ａに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。
【００６０】
このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、一部が酸化剤ガス入口連通孔３８ａから入口バッファ部８６ａを通って第１金属セパレータ３０の第１酸化剤ガス流路４４に供給される。酸化剤ガスは、他の一部が入口バッファ部９０ａを通って第２金属セパレータ３４の第２酸化剤ガス流路５８に導入される。
【００６１】
酸化剤ガスは、図３、図５及び図６に示すように、第１酸化剤ガス流路４４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３２ａのカソード電極７８に供給されるとともに、第２酸化剤ガス流路５８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体３２ｂのカソード電極７８に供給される。
【００６２】
一方、燃料ガスは、図３に示すように、燃料ガス入口連通孔４０ａから供給流路溝部５４ａ、６６ａに導入される。供給流路溝部５４ａでは、燃料ガスが、入口バッファ部８８ａを通って第２金属セパレータ３４の第１燃料ガス流路５２に供給される。供給流路溝部６６ａでは、燃料ガスが、入口バッファ部９２ａを通って第３金属セパレータ３６の第２燃料ガス流路６４に供給される。
【００６３】
燃料ガスは、第１燃料ガス流路５２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、第１電解質膜・電極構造体３２ａのアノード電極８０に供給されるとともに、第２燃料ガス流路６４に沿って矢印Ｂ方向に移動し、第２電解質膜・電極構造体３２ｂのアノード電極８０に供給される。
【００６４】
従って、第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂでは、各カソード電極７８に供給される酸化剤ガスと、各アノード電極８０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。
【００６５】
次いで、第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂの各カソード電極７８に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口バッファ部８６ｂ、９０ｂを通って酸化剤ガス出口連通孔３８ｂに排出される。第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂのアノード電極８０に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部８８ｂ、９２ｂを通って燃料ガス出口連通孔４０ｂに排出される。
【００６６】
一方、左右一対の冷却媒体入口連通孔４２ａに供給された冷却媒体は、図３に示すように、冷却媒体流路５０に導入される。冷却媒体は、各冷却媒体入口連通孔４２ａから冷却媒体流路５０に供給され、一旦矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向に移動して第１電解質膜・電極構造体３２ａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂ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に排出される。
【００６７】
ところで、燃料電池スタック１０では、積層体１４内に温度測定用発電ユニット１２MEAS.が配置されている。温度測定用発電ユニット１２MEAS.は、カソード電極７８側に配設される複数の熱電対９４を備えている。従って、燃料電池スタック１０の運転時には、第１電解質膜・電極構造体３２ａａ及び第２電解質膜・電極構造体３２ｂｂの各部位の温度が測定されている。
【００６８】
そして、測定された温度が、例えば、固体高分子電解質膜７６の限界温度に達するおそれがある際には、警報等が発せられるとともに、冷却媒体供給用のポンプ（図示せず）の運転負荷を増加させ、又は、蓄電装置（図示せず）による出力のアシストを受けることにより、対応する。
【００６９】
この場合、本実施形態では、各熱電対９４に接続される各導線９６は、流路の幅方向両端の樹脂部から挿入され、第１樹脂枠部材８２（及び第２樹脂枠部材８４）に埋設されている。具体的には、図４及び図１２に示すように、導線９６は、第１樹脂枠部材８２の表面に形成された溝部９８に埋設されている。なお、樹脂成形時に一体に埋設してもよい。このため、各導線９６を所望の位置に確実に保持することができる。従って、導線９６の取り扱い作業性が一挙に向上するという効果が得られる。
【００７０】
さらに、導線９６は、第１金属セパレータ３０に成形された第１シール部材７０内を通過して、前記第１金属セパレータ３０の外部に取り出されている（図４参照）。これにより、熱電対９４に接続される導線９６を、簡単且つ良好に取り扱うことができ、多数の前記熱電対９４が設けられる燃料電池スタック１０全体の組み立て作業性を有効に向上させることが可能になる。
【００７１】
さらにまた、図２に示すように、少なくとも第２絶縁プレート１８ｂの外周部及び第２エンドプレート２０ｂの外周部には、各導線９６を積層方向（矢印Ｂ方向）に通過させるための溝部１００ａ、１００ｂが形成されている。このため、各導線９６は、互いに又は連結バー２４に干渉することがなく、前記導線９６を良好且つ容易に保護することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１０…燃料電池スタック              １２…発電ユニット
１２meas.…温度測定用発電ユニット   １４…積層体
２０ａ、２０ｂ…エンドプレート      ３０、３４、３６…金属セパレータ
３２ａ、３２ａａ、３２ｂ、３２ｂｂ…電解質膜・電極構造体
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、５８…酸化剤ガス流路          ５０…冷却媒体流路
５２、６４…燃料ガス流路            ７６…固体高分子電解質膜
７８…カソード電極                  ７８ａ、８０ａ…ガス拡散層
７８ｂ、８０ｂ…電極触媒層          ８０…アノード電極
８２、８４…樹脂枠部材              ９４…熱電対
９６…導線                          ９８、１００ａ、１００ｂ…溝部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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