(57)【要約】【課題】  本発明は燃料電池システムに係り，特に，スタックの構造を改善した燃料電池システムに関するものである。【解決手段】  本発明による燃料電池システムは，水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタック１０と；水素を含有した燃料をスタックに供給する燃料供給源と；酸素をスタックに供給する酸素供給源と；を含み，スタックは，膜−電極接合体１２と，膜−電極接合体の両面に配置されるセパレータ１３とを含む少なくとも１つの電気発生部１１を含み，スタックの両端に配置される一対の最外郭セパレータ１５，１７は，互いに異なる極性を有する集電ユニットを形成しており，一対の最外郭セパレータは，その間に配置された少なくとも１つの電気発生部と各最外郭セパレータとが密着した状態となるように加圧されて締結。【選択図】    図４
2006080081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタックにおいて：
膜−電極接合体と，前記膜−電極接合体の両面に配置されるセパレータとを含む少なくとも一つの電気発生部を備え，
両端に配置される一対の最外郭セパレータは，互いに異なる極性を有する集電ユニットを形成しており，前記一対の最外郭セパレータは，その間に配置された少なくとも１つの前記電気発生部と前記各最外郭セパレータとが密着した状態となるように加圧されて締結されていることを特徴とする燃料電池システム用スタック。
【請求項２】
前記集電ユニットを形成する前記最外郭セパレータのうちの１つは，前記膜−電極接合体の一面に密着配置され，前記膜−電極接合体に水素ガスを供給する水素通路が形成されており，
前記集電ユニットを形成する前記最外郭セパレータのうちの他の１つは，前記膜−電極接合体の一面に密着配置され，前記膜−電極接合体に空気を供給する空気通路が形成されていることを特徴とする，請求項１に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項３】
前記各最外郭セパレータに端子部が形成されることを特徴とする，請求項１または２に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項４】
前記最外郭セパレータは金属素材からなることを特徴とする，請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項５】
前記最外郭セパレータは，板状の金属をプレス加工して形成された通路を有することを特徴とする，請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項６】
前記最外郭セパレータの表面は，金，銀，導電性炭素，無機化合物，ホウ化物，及び樹脂導電層から選択される１以上の物質からなるコーティング層を備えることを特徴とする，請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項７】
前記最外郭セパレータは，前記一対の最外郭セパレータの間に配置される前記セパレータより大きい面積の対向面を有することを特徴とする，請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項８】
前記一対の最外郭セパレータは，絶縁性締結部材によって互いに締結されることを特徴とする，請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項９】
前記締結部材は，
前記電気発生部全体を貫通する複数の締結棒と；
前記締結棒の両端にネジ結合されるナットと；
を含むことを特徴とする，請求項８に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項１０】
前記締結棒の表面に絶縁層が形成されることを特徴とする，請求項９に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項１１】
前記締結部材は，
前記一対の最外郭セパレータを貫通する複数の締結棒と；
前記締結棒の両端にネジ結合されるナットと；
を含むことを特徴とする，請求項８に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項１２】
前記締結棒の表面に絶縁層が形成されることを特徴とする，請求項１１に記載の燃料電池システム用スタック。
【請求項１３】
水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタックと；
水素を含有した燃料を前記スタックに供給する燃料供給源と；
酸素を前記スタックに供給する酸素供給源と；
を含み，
前記スタックは，
膜−電極接合体と，前記膜−電極接合体の両面に配置されるセパレータとを含む少なくとも１つの電気発生部を含み，
前記スタックの両端に配置される一対の最外郭セパレータは，互いに異なる極性を有する集電ユニットを形成しており，前記一対の最外郭セパレータは，その間に配置された少なくとも１つの前記電気発生部と前記各最外郭セパレータとが密着した状態となるように加圧されて締結されていることを特徴とする，燃料電池システム。
【請求項１４】
前記電気発生部が複数備えられ，前記複数の電気発生部が積層されて前記スタックが形成されていることを特徴とする，請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記燃料供給源は，
水素を含有した燃料を保存する燃料タンクと；
前記燃料タンクに連結設置される燃料ポンプと；
を含むことを特徴とする，請求項１３または１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記燃料供給源は，前記電気発生部と燃料タンクとに連結設置されて，前記燃料タンクから燃料の供給を受けて水素ガスを発生させ，前記水素ガスを前記電気発生部に供給する改質装置を含むことを特徴とする，請求項１５に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記酸素供給源は，酸化剤を吸入して該酸化剤を前記電気発生部に供給するポンプを含むことを特徴とする，請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記集電ユニットを形成する前記最外郭セパレータのうちの１つは，前記膜−電極接合体の一面に密着配置され，前記膜−電極接合体に水素ガスを供給する水素通路が形成されており，
前記集電ユニットを形成する前記最外郭セパレータのうちの他の１つは，前記膜−電極接合体の他の一面に密着配置され，前記膜−電極接合体に酸化剤を供給する酸化剤通路が形成されていることを特徴とする，請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記最外郭セパレータは，板状の金属素材からなり，前記金属素材をプレス加工して形成された通路を有することを特徴とする，請求項１３〜１８のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記最外郭セパレータの表面は，金，銀，導電性炭素，無機化合物，ホウ化物，及び樹脂導電層から選択される１以上の物質からなるコーティング層を備えることを特徴とする，請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
前記最外郭セパレータは，前記一対の最外郭セパレータの間に配置されるセパレータより大きい面積の対向面を有することを特徴とする，請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池システム及びスタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のように，燃料電池（Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）は，メタノールのような炭化水素系の物質内に含まれている水素と酸素，又は酸素を含んだ空気の化学反応エネルギーを，直接電気エネルギーに変換する発電システムである。
【０００３】
このような燃料電池は，メタノール又はエタノールなどを改質して作られた水素を燃料として使用する。燃料電池は，自動車のような移動用電源はもちろん，住宅，公共建物のような分散用電源，及び電子機器用のような小型電源などに適用でき，その応用範囲が広いという長所を有する。
【０００４】
燃料電池において，水素と酸素の酸化／還元反応により電気を発生させる膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）と，膜−電極接合体の両面に密着されて膜−電極接合体に水素及び酸素を供給するセパレータ（‘二極式プレート’ともいう）とによる単位セルが形成され，このような単位セルが複数積層されてスタック（ｓｔａｃｋ）が形成されている。
【０００５】
このようなスタックは，最外郭に配置されるセパレータの外側に，金属からなる別途の加圧プレートを密着させ，最外郭に配置されるセパレータと加圧プレートとの間に集電板を介在させた状態で，通常の締結手段によって締結させた構造を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，従来の技術による燃料電池システムは，単位セルを複数積層し，その最外郭に別途の集電板及び加圧プレートを設置して一つのスタックを形成するため，構造及び製造工程が複雑になって生産性が低下し，また，製造単価が上昇するという問題点があった。
【０００７】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，簡単な構造のスタックと，そのスタックを備える燃料電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタックにおいて：膜−電極接合体と，膜−電極接合体の両面に配置されるセパレータとを含む少なくとも一つの電気発生部を備え，両端に配置される一対の最外郭セパレータは，互いに異なる極性を有する集電ユニット（ｃｕｒｒｅｎｔ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇ  ｕｎｉｔ）を形成しており，一対の最外郭セパレータは，その間に配置された少なくとも１つの電気発生部と各最外郭セパレータとが密着した状態となるように加圧されて締結されていることを特徴とする燃料電池システム用スタックが提供される。つまり，スタックの互いに異なる側に各々位置する一対の最外郭セパレータは，各々互いに異なる極性の集電ユニットを形成し，絶縁性締結部材によって互いに締結される際，対向する方向に電気発生部を加圧して密着させる。
【０００９】
上記集電ユニットを形成する最外郭セパレータのうちの１つは，膜−電極接合体の一面に密着配置され，膜−電極接合体に水素ガスを供給する水素通路が形成されており，集電ユニットを形成する最外郭セパレータのうちの他の１つは，膜−電極接合体の一面に密着配置され，膜−電極接合体に空気を供給する空気通路（つまり，酸化材を供給する酸化剤供給通路）が形成されていてもよい。
【００１０】
上記各最外郭セパレータに端子部が形成されていてもよい。
【００１１】
上記最外郭セパレータは金属素材からなっていてもよく，板状の金属をプレス加工して上記通路を形成することができる。
【００１２】
上記最外郭セパレータの表面は，金，銀，導電性炭素，無機化合物，ホウ化物，及び樹脂導電層から選択される１以上の物質からなるコーティング層を備えてもよい。
【００１３】
上記最外郭セパレータは，一対の最外郭セパレータの間に配置されるセパレータより大きい面積の対向面を有していてもよい。なお，対向面とは，最外郭セパレータが，その間に少なくとも１つの電気発生部を挟んで結合される際に，電気発生部に含まれるセパレータと最外郭セパレータとで向かい合う面をいう。
【００１４】
上記一対の最外郭セパレータは，絶縁性締結部材によって互いに締結されていてもよい。
【００１５】
上記締結部材は，電気発生部全体を貫通する複数の締結棒と；締結棒の両端にネジ結合されるナットと；を含んでいてもよい。または，上記締結部材は，一対の最外郭セパレータを貫通する複数の締結棒と；締結棒の両端にネジ結合されるナットと；を含むようにすることもできる。
【００１６】
上記締結棒の表面に絶縁層が形成されていてもよい。
【００１７】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタックと；水素を含有した燃料をスタックに供給する燃料供給源と；酸素をスタックに供給する酸素供給源と；を含み，スタックは，膜−電極接合体と，膜−電極接合体の両面に配置されるセパレータとを含む少なくとも１つの電気発生部を含み，スタックの両端に配置される一対の最外郭セパレータは，互いに異なる極性を有する集電ユニットを形成しており，一対の最外郭セパレータは，その間に配置された少なくとも１つの電気発生部と各最外郭セパレータとが密着した状態となるように加圧されて締結されていることを特徴とする，燃料電池システムが提供される。
【００１８】
上記電気発生部が複数備えられ，複数の電気発生部が積層されてスタックが形成されていてもよい。
【００１９】
上記燃料供給源は，水素を含有した燃料を保存する燃料タンクと；燃料タンクに連結設置される燃料ポンプと；を含んでもよい。
【００２０】
上記燃料供給源は，電気発生部と燃料タンクとに連結設置されて，燃料タンクから燃料の供給を受けて水素ガスを発生させ，水素ガスを電気発生部に供給する改質装置を含んでもよい。
【００２１】
上記酸素供給源は，酸化剤を吸入して該酸化剤を電気発生部に供給するポンプを含んでもよい。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明によれば，スタックの最外郭に位置する金属素材のセパレータ自体が，従来のエンドプレート，集電体，及び加圧プレートの役割を同時に兼ねられる構造であるので，簡単な構造のスタックを形成することができる。したがって，全体的なスタックの製造工程を単純化させるのはもちろん，製造単価を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
図１は，本発明の一実施形態による燃料電池システムの全体的な構成を示した概略図である。
【００２５】
図１に示すように，燃料電池システム１００は，水素を含有した燃料を改質して水素ガスを発生させ，この水素ガスと酸化剤ガスを電気化学的に反応させて電気エネルギーを発生させる高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ；ＰＥＭＦＣ）方式を採用する。
【００２６】
このような燃料電池システム１００において，電気を発生させるための燃料といえば，メタノール，エタノール又は天然ガスなどのように液状又は気体状態からなる燃料以外に，燃料の改質によって発生する水素ガスを通称する。しかし，本実施形態で説明する燃料は，便宜上，液状からなる電子の燃料を意味する。
【００２７】
そして，燃料電池システム１００は，水素ガスと反応する酸化剤ガスとして，別途の保存手段に保存された酸素ガスを用いることができ，また，酸素を含有している空気を使用することもできる。以下では，後者の例を説明する。
【００２８】
燃料電池システム１００は，主に，水素と酸素の電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させるスタック１０と，燃料から水素ガスを発生させ，この水素ガスをスタック１０に供給する燃料供給源３０と，空気をスタック１０に供給する酸素供給源４０とを備える。
【００２９】
スタック１０は，燃料供給源３０と酸素供給源４０とに連結されて設置され，燃料供給源３０から水素ガスの供給を受け，酸素供給源４０から空気の供給を受けて，供給された水素ガスと供給された空気中の酸素を電気化学的に反応させて，電気エネルギーを発生させる燃料電池を構成する。
【００３０】
燃料供給源３０は，燃料を保存する燃料タンク３１と，燃料タンク３１に保存された燃料を排出させる燃料ポンプ３３と，燃料タンク３１から燃料の供給を受けて，その燃料から水素ガスを発生させ，その水素ガスをスタック１０に供給する改質装置３５とを含む。
【００３１】
そして，酸素供給源４０は，所定のポンピング力で空気を吸入し，この空気をスタック１０に供給する空気ポンプ４１を含んでいる。
【００３２】
燃料供給源３０における改質装置３５は，熱エネルギーによる化学触媒反応により，燃料から水素ガスを発生させ，水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる通常の改質装置の構造を有する。さらに説明すれば，改質装置３５は，例えば，水蒸気改質，部分酸化又は自熱反応などの触媒反応により，燃料から水素ガスを発生させる。そして，改質装置３５は，例えば，水性ガス転換方法，選択的酸化方法などのような触媒反応，又は分離膜を利用した水素の精製などのような方法で，水素ガスに含まれている一酸化炭素の濃度を低減させる。
【００３３】
代案として，本実施形態による燃料電池システム１００は，上述の狭義の燃料（メタノール，エタノール又は天然ガスなどのように液状又は気体状態からなる燃料）を，直接スタック１０に供給して電気を生産することができる直接酸化型燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）方式を採用することもできる。このような直接酸化型燃料電池は，上述の高分子電解質型燃料電池とは異なって，図１に示したような改質装置３５を必要としない。
【００３４】
以下では，高分子電解質型燃料電池方式を適用した燃料電池システム１００を例に挙げて説明する。しかし，本発明が必ずこれに限られるわけではない。
【００３５】
上述のように構成される本実施形態による燃料電池システム１００の作動時，燃料供給源３０の改質装置３５を通じて発生する水素ガスと，空気ポンプ４１によって吸入される空気とはスタック１０に供給される。そうすると，スタック１０では，水素ガスと空気中に含まれている酸素との電気化学的な反応により電気エネルギーを発生させる。
【００３６】
本実施形態による燃料電池システム１００に適用できるスタック１０の多様な実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】
図２は，本実施形態の第１実施例によるスタックを示した分解斜視図であり，図３は，本実施形態の第１実施例によるスタックを分解して回転させた斜視図であり，図４は，図２に示したスタックの内部の結合状態を示す断面図である。
【００３８】
図２〜図４に示すように，燃料電池システム１００に適用されるスタック１０は，膜−電極接合体（以下，‘ＭＥＡ’とする）１２を中心に置き，その両面にセパレータ（当業界では‘二極式プレート’ともする）１３を配置して構成される，電気を発生させる最少単位の電気発生部１１を含んで構成される。したがって，上記のような複数の電気発生部１１を連続的に積層配置することによって，本実施例による積層構造のスタック１０を形成することができる。
【００３９】
セパレータ１３の間に配置されるＭＥＡ１２は，その両面にアノード電極とカソード電極（図示せず）とが位置し，上記２つの電極の間に電解質膜（図示せず）を備える構造を有する。つまり，ＭＥＡ１２の一方の面にアノード電極が配置され，反対側の面にカソード電極が配置される。ここで，アノード電極は，セパレータ１３を通して供給される水素ガスを酸化反応させて，水素を水素イオン（ｐｒｏｔｏｎ）と電子に変換させる機能をする。カソード電極は，セパレータ１３を通して供給される空気中の酸素とアノード電極から移動した水素イオン及び電子とを還元反応させて，所定の温度の熱と水分を発生させる機能をする。そして，電解質膜は，厚さが５０〜２００μｍである固体ポリマー電解質で形成され，アノード電極で発生する水素イオンをカソード電極に移動させるイオン交換の機能をする。
【００４０】
そして，セパレータ１３は，ＭＥＡ１２を間に置いて互いに密着配置され，ＭＥＡ１２に密着する密着面に水素通路１３ａと空気通路１３ｂが形成される。ここで，水素通路１３ａは，ＭＥＡ１２のアノード電極側に位置し，改質装置３５から供給される水素ガスをアノード電極に供給する役割を果たす。そして，空気通路１３ｂは，ＭＥＡ１２のカソード電極側に位置し，空気ポンプ４１から供給される空気中の酸素をカソード電極に供給する役割を果たす。さらに，セパレータ１３は，アノード電極とカソード電極とを直列に接続する伝導体の機能も有する。
【００４１】
図４に示したように，セパレータ１３は，その一面に水素通路１３ａが形成され，他の一面に空気通路１３ｂが形成されてもよい。また，代案として，各々の水素通路１３ａ及び空気通路１３ｂは，ＭＥＡ１２の両側に位置するセパレータ１３の一面にのみ形成されることもできる。セパレータ１３は，グラファイト（ｇｒａｐｈｉｔｅ）又はカーボン合成物で成形して水素通路１３ａと空気通路１３ｂを形成することができる。または，金属素材のプレートをプレス成形して，水素通路１３ａと空気通路１３ｂを形成することもできる。
【００４２】
このようなセパレータ１３は，図面において，水素ガスと空気が水素通路１３ａ及び空気通路１３ｂに対してどのように供給循環されるかに関する具体的な構成を省略している。この構成としては，水素通路１３ａ及び空気通路１３ｂに水素ガスと空気を供給して循環させ，ＭＥＡ１２のアノード電極及びカソード電極で反応して残った未反応水素ガスと空気を排出させる通常のものを適用できる。
【００４３】
上述のように構成される，本実施形態による燃料電池システム１００の作動時，セパレータ１３を通してＭＥＡ１２のアノード電極に水素ガスが供給され，カソード電極には酸素を含有した空気が供給される。したがって，アノード電極では，水素ガスの酸化反応により水素ガスを電子と水素イオンとに分解する。この時，水素イオンはＭＥＡ１２の電解質膜を通してカソード電極に移動し，電子は電解質膜を通して移動できず，セパレータ１３を通して隣接するＭＥＡ１２のカソード電極に移動する。この時，電子の流れにより電流を発生させ，カソード電極では，移動した水素イオン及び電子と，酸素との結合反応により熱と水分を発生させる。
【００４４】
本実施例で，スタック１０の互いに異なる側に各々位置する一対の最外郭セパレータ１５，１７は，各々互いに異なる極性を有する集電ユニットを形成する。このような最外郭セパレータ１５，１７は，電気発生部１１で発生する電流を集める役割を果たす。したがって，一対の最外郭セパレータ１５，１７のうちのいずれか一つは（＋）端子部を形成し，他の一つは（−）端子部を形成する。
【００４５】
集電ユニットを形成する最外郭セパレータ１５，１７は，これらの間に位置する電気発生部１１のセパレータ１３と直列に連結され，このセパレータ１３を通過する電流を集電する集電板の機能をする。このような最外郭セパレータ１５，１７は，これらの間のセパレータ１３と密着配置されて電気的な連結を可能にする金属素材，例えば，アルミニウム，銅，鉄又はコバルトなどの金属素材で形成されることができる。本実施例による最外郭セパレータ１５，１７は，全体の形状に対応する一対のプレス機構を利用して金属プレートをプレス成形する方式で製作できる。また，最外郭セパレータ１５，１７は，金属素材の射出成形又はダイキャスティングによって製作されることもできる。最外郭セパレータ１５，１７は，通常のセパレータの固有な機能をする。そのため，本実施例によるスタック１０は，最外郭セパレータ１５，１７とこれらの間に位置するセパレータ１３との間にＭＥＡ１２が配置されている。また，スタック１０において，一側の最外郭セパレータ１５には，ＭＥＡ１２と密着する密着面に水素通路１５ａが形成され，他の一側の最外郭セパレータ１７には，ＭＥＡ１２と密着する密着面に空気通路１７ａが形成されている。つまり，ＭＥＡ１２を挟んで，一側に最外郭セパレータ１５または１７が配置され，他側にセパレータ１３が配置されることにより，本実施例による電気発生部１１が形成される。この時，最外郭セパレータ１５，１７は，これらの間に位置するセパレータ１３より大きい面積の対向面を有するように形成される。つまり，最外郭セパレータ１５，１７は，その周縁部分がこれらの間に位置するセパレータ１３の周縁端の外側に延びる構造を有し，図２で“Ａ”と表示された所定の余裕部分を形成している。
【００４６】
したがって，金属からなる最外郭セパレータ１５，１７が，これらの間に位置するセパレータ１３と直列に連結配置されて，電気発生部１１及び集電ユニットの役割を兼ねるようになる。
【００４７】
これにより，最外郭セパレータ１５，１７を通して電気発生部１１で発生する電流を集電することができ，最外郭セパレータ１５，１７に集電された電気エネルギーを所定のロード（ｌｏａｄ）に出力させることができる。
【００４８】
そして，本実施例による最外郭セパレータ１５，１７は，集電された電気エネルギーを前述のロードに出力させるための端子部１８ａ，１８ｂを備えている。このような端子部１８ａ，１８ｂは，一側の最外郭セパレータ１５に連結設置される第１端子部１８ａと，他の一側の最外郭セパレータ１７に連結設置される第２端子部１８ｂとを備える。各端子部１８ａ，１８ｂは互いに異なる極性を有するが，例えば，第１端子部１８ａが（＋）端子部として形成される場合，第２端子部１８ｂは（−）端子部として形成される。
【００４９】
また，このような構造を有するスタック１０は，電気発生部１１に供給される水素ガス及び空気の漏れを防止し，電池としての構造を備えるために，複数の電気発生部１１を一定の圧力で加圧して一つに締結させる締結部材１９を備えてもよい。
【００５０】
締結部材１９は，最外郭セパレータ１５，１７の余裕部分（Ａ）に形成された複数の締結孔１９ｃに各々貫通設置される締結棒１９ａと，締結棒１９ａの両先端部に形成されたネジ部に締結され，最外郭セパレータ１５，１７を固定するナット１９ｂとを含む。
【００５１】
したがって，締結孔１９ｃを貫通した締結棒１９ａの両先端部にナット１９ｂを各々締結することにより，両側の最外郭セパレータ１５，１７を加圧し，本実施例によるスタック１０を適正な圧力で締結固定できる。つまり，最外郭セパレータ１５，１７が従来のエンドプレートのような加圧及び締結機能を果たすようになる。最外郭セパレータ１５，１７に余裕部分（Ａ）があり，その余裕部分に締結孔１９ｃが形成されることにより，最外郭セパレータ１５，１７の間に電気発生部１１を挟んで締結する際に，最外郭セパレータ１５，１７のみに締結棒１９ａを通して締結することができる。
【００５２】
図５は，本実施形態の第２実施例によるスタックを示した断面図である。図４で説明された符号と同一の符号が付与された構成要素は，同一な機能を有する同一部材である。
【００５３】
図５に示すように，本実施例によるスタック２０は，集電ユニットを形成する最外郭セパレータ１５，１７の表面に，金，銀，導電性炭素，無機化合物，ホウ化物，又は樹脂導電層のような物質からなるコーティング層２１を備えている。
【００５４】
コーティング層２１は，最外郭セパレータ１５，１７が金属素材にからなっているので，この最外郭セパレータ１５，１７の耐腐食性を向上させるためのものである。
【００５５】
その他の構成は第１実施例によるスタック１０の構成と同一であるので，詳細な説明は省略する。
【００５６】
図６は，本実施形態の第３実施例によるスタックを示した分解斜視図である。図２で説明された符号と同一の符号が付与された構成要素は，同一な機能を有する同一部材である。
【００５７】
図６に示すように，本実施例によるスタック５０は，最外郭セパレータ２５，２７を，これらの間に位置するセパレータ２３の大きさと略同一に形成し，電気発生部２１全体，つまり，最外郭セパレータ２５，２７と，これらの間に位置する全てのセパレータ２３および膜−電極接合体２２を貫通して複数の電気発生部２１を締結させる締結部材２９とを含んでいる。この時，締結部材２９は第１実施例と同様に，締結棒２９ａ，及びこの締結棒２９ａの両端に締結されるナット２９ｂを備える。
【００５８】
締結部材２９を利用して本実施例によるスタック５０を締結させるために，最外郭セパレータ２５，２７に形成される通路２５ａ（水素通路または空気通路）以外の領域，及び最外郭セパレータ２５，２７の間に位置するセパレータ２３に形成される通路２３ａ（水素通路または空気通路）以外の領域には，締結棒２９ａを貫通させるための複数の締結孔２９ｃが形成されている。そして，締結棒２９ａの表面には，各々の電気発生部２１と締結棒２９ａを絶縁させるための絶縁層２９ｄが形成されている。
【００５９】
本実施例によるスタック５０の他の構成は，上述の各実施例の構成と同一であるので，詳細な説明は省略する。
【００６０】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は，燃料電池システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態による燃料電池システムの全体的な構成を示した概略図である。
【図２】本実施形態の第１実施例によるスタックを示した分解斜視図である。
【図３】本実施形態の第１実施例によるスタックを分解して回転させた斜視図である。
【図４】図２に示したスタックの内部の結合状態を示す断面構成図である。
【図５】本実施形態の第２実施例によるスタックを示した断面図である。
【図６】本実施形態の第３実施例によるスタックを示した分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０，２０，５０      スタック
１１，２１      電気発生部
１２      膜−電極接合体（ＭＥＡ）
１３，２３      セパレータ
１３ａ，１５ａ      水素通路
１３ｂ，１７ａ      空気通路
１５，１７，２５，２７      最外郭セパレータ
１８ａ      第１端子部
１８ｂ      第２端子部
１９，２９      締結部材
１９ａ，２９ａ      締結棒
１９ｂ，２９ｂ      ナット
１９ｃ，２９ｃ      締結孔
２１      コーティング層
２３ａ，２５ａ      通路
２９ｄ      絶縁層
３０      燃料供給源
３１      燃料タンク
３３      燃料ポンプ
３５      改質装置
４０      酸素供給源
４１      空気ポンプ
１００      燃料電池システム
【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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