(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池スタックを、簡易な手段と作業で保管することができ、長期に亘り安定した電圧特性を示すと共に、寿命特性を向上させることができる燃料電池用封止部品、燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法を提供する。【解決手段】封止部品３０１は、通気孔３０２ａを有するとともに脱酸素剤３０５が収容され、燃料電池スタック２０１のガスマニホールドに形成された反応ガスが流通する開口部２２０に挿入される収容部３０２と、開口部２２０を封止する封止部３０３とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通気孔を有するとともに脱酸素剤が収容され、燃料電池スタックのガスマニホールドに形成された反応ガスが流通する開口部に挿入される収容部と、
前記開口部を封止する封止部と、
を有することを特徴とする燃料電池用封止部品。
【請求項２】
前記収容部は、前記ガスマニホールドの燃料電池スタック側と外部側とを通気させる通気路を有し、
前記封止部は、前記収容部の前記外部側に着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池用封止部品。
【請求項３】
前記封止部は、前記開口部との間をシールするシール体を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池用封止部品。
【請求項４】
燃料電池スタックと、
前記燃料電池スタックの燃料ガス流路が開口する側面に配置され、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガスマニホールドと、
前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路が開口する側面に配置され、前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガスマニホールドと、
前記燃料ガスマニホールド及び前記酸化剤ガスマニホールドにそれぞれ設けられた開口部と、
前記開口部の少なくとも１つに、請求項１乃至３のいずれかの燃料電池用封止部品が挿入されていることを特徴とする燃料電池。
【請求項５】
燃料電池スタックのガス流路を不活性ガスによりパージした後、
請求項１記載の燃料電池用封止部品の収容部を、前記開口部に挿入して保管することを特徴とする燃料電池スタックの保管方法。
【請求項６】
請求項２記載の燃料電池用封止部品の脱酸素剤を収容していない収容部を、前記開口部に挿入し、
前記開口部を介して、前記燃料電池スタックのガス流路を不活性ガスによりパージし、
前記収容部に脱酸素剤を収容し、
前記封止部を前記収容部に装着して前記開口部を封止して保管することを特徴とする燃料電池スタックの保管方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池用封止部品、燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高効率のエネルギー変換装置として燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、電解質を燃料極と酸化剤極で挟んで成る単位セルを、セパレータを介して多数積層した燃料電池スタックに、燃料ガス及び酸化剤ガスを供給、反応させることにより、電気エネルギーと排熱を取り出すことができる。
【０００３】
燃料電池は、電解質の相違により幾つかの種類に分類される。このうち、水素イオン伝導性を有する固体高分子を電解質とする固体高分子電解質型燃料電池は、コンパクトな構造で高出力密度を得ることができ、また簡素なシステムによる運転が可能である。このため、宇宙用や車両用あるいは家庭用電源として大きく注目されている。高分子電解質としては、最近では、パーフルオロカーボンスルホン酸膜等が用いられる。例えば、ナフィオン（登録商標）が用いられている。また、燃料極及び酸化剤極には、反応促進用の白金等の触媒が付されている。
【０００４】
このような固体高分子電解質型の燃料電池スタックが、燃料電池システム内において停止状態から起動通電されたり、あるいは発電状態から停止遮断されたりする際には、それぞれ通電開始前あるいは遮断時の無負荷接続状態となる。この場合、燃料ガス及び酸化剤ガスが燃料電池スタック内に残留する状態で、各単位セルは電位変動を経て高電位の開回路状態へ移行する。
【０００５】
この際、開回路状態での酸化剤極の電位は理論的には水素と酸素の反応による１．２３Ｖとされている。但し、実際の起動および停止時には、不純物など共存する反応種の影響による活性低下や、電極中の反応ガスの拡散阻害による電圧降下により１．２３Ｖ以下の混成電位を示す。このとき、酸化剤極は酸化剤ガス雰囲気で開回路状態に曝されて１Ｖ近傍の高電位となり、酸化剤極の触媒層中のＰｔ触媒粒子は徐々に酸化し溶出する。
【０００６】
更に、燃料電池スタックが、停止保管状態から起動する際に、酸化剤極に空気が存在する状態で燃料極に水素を供給すると、燃料極の水素を供給した上流領域では、触媒による電気化学反応により酸化剤極は０．８Ｖ以上の電位が発生する。一方、燃料極で水素が未到達の下流領域では、単位セル面内における局所的な反応ガス分布の不均一により、燃料ガスが不足して、酸化剤極で、
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−
の反応が生じると共に、燃料極で、
Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ
の反応が生じる。
【０００７】
これらの反応により、酸化剤極の触媒層内のＰｔ等の触媒を担持するカーボン担体などのカーボン腐食が発生する。この結果、触媒担持カーボン担体が損耗し、Ｐｔ粒子の溶解や脱落を助長して、活性低下を誘発させる。
【０００８】
これに対処するため、従来から、燃料電池の起動時や停止中における高電位状態を抑制し、燃料電池スタックの性能低下を抑制する方法として、次の様な方法が提案されている。
【０００９】
（１）燃料電池システムに組み込まれた状態の燃料電池スタックをガスパージする方法
燃料電池システムに組み込まれた燃料電池スタックの場合、待機保管の際に燃料極あるいは酸化剤極の反応ガスをそれぞれ不活性ガスで置換する方法が提案されている。すなわち、燃料電池スタックには、燃料ガスと酸化剤ガスをそれぞれ供給及び排出するマニホールドが配置されている。このマニホールドには、供給口及び排出口がそれぞれ設置されているが、燃料電池スタックを保管する際に、燃料電池スタックの燃料極と酸化剤極に対して不活性ガスとして窒素を用いてパージする。これにより、保管中の燃料電池スタックが劣化する要因となる残留空気中の酸素を排出している。
【００１０】
より具体的には、燃料電池発電装置に、空気用流路における酸化剤極を流通した酸化剤ガスが排出される下流側に、バルブを介して酸化剤極に不活性ガスを導入する流入用ラインを設ける。そして、この流入用ラインを用いて、ガスパージを行う。
【００１１】
または、停止時に燃料ガスと酸化剤ガスの供給を停止し、更に遮断弁により燃料ガスおよび酸化剤ガスの流入および排出を停止し、停止中、燃料電池に対し不活性なガスを燃料ガス経路と酸化剤ガス経路の一方または両方に注入する。
【００１２】
（２）脱酸素剤を用いる方法
次に、燃料極ガス排出管の電磁弁と燃料極のガス排出口の間に脱酸素剤充填層を備え、この脱酸素剤充填層と空気極ガス排出管との間に電磁弁を組み込んだ連通管を備え、この電磁弁を発電運転時に閉止状態に、運転停止時に開放状態に保持する方法が提案されている。これにより、脱酸素剤充填層による酸素の低減を図ることができる。更に、燃料電池と、脱酸素剤とを非通気性のカバー内に収容する工程と、燃料電池と脱酸素剤とが収容されたカバーを密封する工程とを備える燃料電池の保管方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−４５３５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、燃料電池スタックは、組み立て製造後に、燃料電池システムに組み込む工程までの間の待機期間中に、燃料電池スタック単独で保管したり、単独で搬送する等の取り扱いをする場合がある。また、燃料電池スタックを組み立て製造後、マニホールドの供給口及び排出口から燃料ガスと酸化剤ガスを供給及び排出して発電を行った後に、供給口及び排出口を閉止して発電を停止して、保管する場合がある。
【００１５】
このように燃料電池スタックを単独で取り扱う場合やその後に保管する場合、燃料電池スタックの外部から内部に空気中の酸素がリークして、燃料電池スタック内部に混入する恐れがある。燃料電池スタック内部に混入した酸素が拡散すると、燃料電池スタックを構成する単位セル内の触媒による電気化学的な反応により、触媒材料が酸化される状態で長期に亘り保管されることになる。すると、触媒担体カーボンが腐食劣化したり、さらには触媒金属が凝集するシンタリングが徐々に進行することで、保管期間中に電池性能が低下する可能性がある。
【００１６】
これに対処するため、単に保護用のポリエチレンシートに梱包したり、燃料電池スタックとして組み立てた状態において残留する酸素を不活性ガスでパージする方式があった。さらに、膜電極接合体に保護膜を付着し、酸素、水分および不純物の透過を防止した酸素透過度、透湿度の低い密閉容器で包装し、燃料ガスを含んだ不活性ガスでパージする方法も提案されている。
【００１７】
しかし、かかる方法では、燃料電池スタック全体を包装する部材を用意する必要があるとともに、包装作業に非常に手間がかかる。また、長期に亘る保管を行った場合には、空気の流入による酸素の混入の可能性があるため、電池性能の劣化を防止できない。
【００１８】
本実施形態の課題は、燃料電池スタックを、簡易な手段と作業で保管することができ、長期に亘り安定した電圧特性を示すと共に、寿命特性を向上させることができる燃料電池用封止部品、燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
実施形態の燃料電池用封止部品は、通気孔を有するとともに脱酸素剤が収容され、燃料電池スタックのガスマニホールドに形成されたガスの流通口に挿入される収容部と、前記流通口を閉止する閉止部と、を有することを特徴とする。
【００２０】
また、実施形態の燃料電池は、燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックの燃料ガス流路が開口する側面に配置され、前記燃料ガス流路に連通する燃料ガスマニホールドと、前記燃料電池スタックの酸化剤ガス流路が開口する側面に配置され、前記酸化剤ガス流路に連通する酸化剤ガスマニホールドと、前記燃料ガスマニホールド及び前記酸化剤ガスマニホールドにそれぞれ設けられた開口部と、前記開口部の少なくとも１つに、前記燃料電池用封止部品が挿入されていることを特徴とする。
【００２１】
さらに、実施形態の燃料電池の保管方法は、前記燃料電池スタックのガス流路を不活性ガスによりパージした後、前記燃料電池用封止部品の収容部を、前記開口部に挿入して保管することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１及び第２の実施形態が適用される燃料電池の単位セルを示す簡略断面図。
【図２】第１及び第２の実施形態が適用される燃料電池の燃料電池スタック及びガスマニホールドの構成を示す簡略平面図。
【図３】第１の実施形態の燃料電池用封止部品及びその挿入手順を示す説明図。
【図４】第１の実施形態を適用した場合と適用しない場合の電流密度とセル電圧との関係を示すグラフ。
【図５】第２の実施形態の燃料電池用封止部品の収容部を示す側面断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。
【図６】第２の実施形態の燃料電池用封止部品の封止部を示す側面断面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）。
【図７】第２の実施形態のガスパージ時の手順を示す説明図。
【図８】図４の実施形態の脱酸素剤の挿入と封止手順を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施形態の燃料電池用封止部品、これを用いた燃料電池及び燃料電池スタックの保管方法を、図面を参照して以下に説明する。
【００２４】
［第１の実施形態］
［燃料電池］
まず、本実施形態が適用される燃料電池として、固体高分子型の燃料電池の一例を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、燃料電池の単位セル１０１を示す簡略断面図であり、図２は、ガスマニホールドを備えた燃料電池スタック２０１を示す簡略平面図である。なお、図１は、一点鎖線を境界として上側は、図２のＡ方向矢視断面であり、下側は図２のＢ方向矢視断面である。
【００２５】
［単位セル］
単位セル１０１は、膜電極接合体１０２、後述するセパレータを構成するセパレータ燃料極面１１２及びセパレータ酸化剤極面１１３を有する。膜電極接合体１０２は、高分子電解質膜１０３と、高分子電解質膜１０３を挟持するように配置した燃料極１０４及び酸化剤極１０５とによって構成されている。燃料極１０４及び酸化剤極１０５は、それぞれ基板１０６、１０７を有し、この基板１０６、１０７に形成されたガス拡散層１０８、１０９の上に、触媒と電解質を含む触媒層１１０、１１１をそれぞれ担持した構造となっている。触媒としては、例えば、カーボン担持体に担持された白金等を用いる。
【００２６】
セパレータ燃料極面１１２及びセパレータ酸化剤極面１１３は、膜電極接合体１０２を挟持するように配置されている。つまり、セパレータ燃料極面１１２は、燃料極１０４の背面に接触配置され、セパレータ酸化剤極面１１３は、酸化剤極１０５の背面に接触配置されている。セパレータ燃料極面１１２には、燃料ガスを分配供給する複数のガス流路として、燃料ガス供給溝１１４が形成されている。セパレータ酸化剤極面１１３には、酸化剤ガスを分配供給する複数のガス流路として、酸化剤ガス供給溝１１５が形成されている。
【００２７】
このような単位セル１０１の電池反応は、以下の通りである。反応ガス、特に燃料ガスである水素は、燃料極１０４側のガス拡散層１０８を経由して、燃料極１０４側の触媒層１１０中を拡散し、カーボン担持体上の白金等の触媒に到達すると反応して、水素イオンと電子に分離される。電子は、燃料極１０４側から外部回路を通り酸化剤極１０５側へ移動する。水素イオンは、燃料極１０４側の触媒層１１０中の触媒に近接する電解質を伝達経路として、電解質膜１０３中へ移動して、酸化剤極１０５に到達する。そして、水素イオンは、酸化剤極１０５側の触媒層１１１中の電解質を伝達経路として拡散して、触媒１１１上で酸素と反応して生成水となる。生成水は、触媒層１１０、１１１およびガス拡散層１０８、１０９中を移動し、あるいは蒸発して、燃料極１０４あるいは酸化剤極１０５の基板１０６、１０７の外部へ除去される。
【００２８】
［燃料電池スタック］
燃料電池スタック２０１は、燃料電池として必要な電力を供給できるようにするために、上記のような単位セル１０１を、複数積層した積層体である。つまり、セパレータは、上記のようなセパレータ燃料極面１１２とセパレータ酸化剤極面１１３とが表裏一体とした形状で構成されている。このようなセパレータと膜電極接合体１０２とを交互に積層することにより、燃料電池スタック２０１が構成されている。
【００２９】
燃料電池スタック２０１は、さらに、図２に示すように、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７を配置することにより構成されている。この燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７は、後述するように、反応ガス供給部の一部として機能する。なお、以下の説明では、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤マニホールド２０７を区別しない場合には、ガスマニホールドとして総称し、燃料ガス、酸化剤ガスを区別しない場合には、反応ガスとして総称する。
【００３０】
つまり、燃料電池スタック２０１を発電装置として用いる場合、さらに、反応ガス供給部、冷却水供給部、電力回路部、制御部等を設ける。反応ガス供給部は、燃料ガス系、酸化剤ガス系を含む。燃料ガス系は、燃料電池スタック２０１に対して水素を含む燃料ガスの供給及び排出を行う。酸化剤ガス系は、酸化剤ガスの供給及び排出を行う。
【００３１】
冷却水供給部は、燃料電池スタック２０１に対して、冷却水の供給及び排出を行う。電力回路部は、燃料電池スタック２０１と外部負荷とを通電可能となるように接続し、電力を得る回路である。制御部は、反応ガス供給部や電力回路部を含む付属機器の運転条件の設定や監視による運転状態の維持修正を行う。
【００３２】
より具体的には、図２に示すように、燃料ガス系として、燃料ガス供給流路２０２、燃料ガス排出流路２０３、燃料ガスマニホールド２０６が設けられている。燃料ガス供給流路２０２は、燃料ガスを燃料電池スタック２０１に供給する配管である。燃料ガス供給流路２０２には、流路を開閉する供給弁２１２が設けられている。燃料ガス排出流路２０３は、燃料電池スタック２０１内を通過した燃料ガスを排出する配管である。燃料ガス排出流路２０３には、流路を開閉する排出弁２１４が設けられている。
【００３３】
酸化剤ガス供給流路２０４は、酸化剤ガスを燃料電池スタック２０１に供給する配管である。酸化剤ガス供給流路２０４には、流路を開閉する供給弁２１３が設けられている。酸化剤ガス排出流路２０５は、燃料電池スタック２０１内を通過した酸化剤ガスを排出する配管である。酸化剤ガス排出流路２０５には、流路を開閉する排出弁２１５が設けられている。
【００３４】
燃料ガスマニホールド２０６は、燃料電池スタック２０１の一対の対向する側面を覆う部材であり、それぞれが各単位セル１０１の燃料ガス供給溝１１４が開口する側面に対向している。燃料ガスマニホールド２０６は、供給口２０８を介して、燃料ガス供給流路２０２に接続されるとともに、排出口２１０を介して、燃料ガス排出流路２０３に接続されている。これにより、燃料ガスマニホールド２０６は、燃料ガス供給流路２０２から流入した燃料ガスを各単位セル１０１に分配し、各単位セル１０１からの燃料ガスを燃料ガス排出流路２０３に合流させる。
【００３５】
酸化剤ガスマニホールド２０７は、燃料電池スタック２０１の他の一対の対向する側面を覆う部材であり、それぞれが各単位セル１０１の酸化剤ガス供給溝１１５が開口する側面に対向している。酸化剤ガスマニホールド２０７は、供給口２０９を介して、酸化剤ガス供給流路２０４に接続されるとともに、排出口２１１を介して、酸化剤ガス排出流路２０５に接続されている。これにより、酸化剤ガスマニホールド２０７は、酸化剤ガス供給流路２０４から流入した酸化剤ガスを各単位セル１０１に分配し、各単位セル１０１からの酸化剤ガスを酸化剤ガス排出流路２０５に合流させる。
【００３６】
上記のような燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７において、供給口２０８、２０９、排出口２１０、２１１は、図３（Ａ）の断面図に示すように、共通の構成の開口部２２０を有している。開口部２２０は、燃料電池スタック２０１のガス供給溝１１４、１１５が開口する側面に対向する位置に配設されている。
【００３７】
開口部２２０は、開口２２１、筒状体２２２、フランジ２２３を有する。開口２２１は、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７に形成された穴である。筒状体２２２は、内部が開口２２１に連通し、外側に延びた円筒形状の部分である。フランジ２２３は、筒状体２２２の端部において拡径されたリング状の部分である。このような開口部２２０に対しては、運転時には、それぞれ燃料ガス供給流路２０２，燃料ガス排出流路２０３、酸化剤ガス供給流路２０４、酸化剤ガス排出流路２０５が接続される。
【００３８】
［封止部品］
実施形態の燃料電池用封止部品３０１（以下、封止部品３０１とする）は、図３（Ｂ）（Ｃ）の一部断面側面図に示すように、収容部３０２、封止部３０３を有する。
【００３９】
（収容部）
収容部３０２は、通気孔３０２ａを有するとともに脱酸素剤３０５が収容され、燃料電池スタック２０１のガスマニホールドに形成された開口部２２０に挿入される部材である。
【００４０】
収容部３０２は、中空の円柱形状の部材である。脱酸素剤３０５は、収容部３０２の内部に収容されている。脱酸素剤３０５は、空気中の酸素を吸収する材料であればよい。つまり、無機系あるいは有機系薬剤で、自ら酸化されることにより酸素を吸収する材料を含む。例えば、鉄粉や水酸化鉄を含む材料、活性炭を含む材料を、脱酸素剤３０５として用いることができる。また、これらの材料は、収容部３０２内に直接充填してもよいし、溶出しないようにシート形状やタブレット形状などに包装された形態で構成し、収容部３０２に挿入してもよい。
【００４１】
通気孔３０２ａは、収容部３０２の側面に形成された孔である。通気孔３０２ａは、脱酸素剤３０５を収容した収容部３０２内部と外部とを連通して、気体の流通を可能としている。通気孔３０２ａは、収容部３０２の側面に、全周に亘って複数形成されている。
【００４２】
（封止部）
封止部３０３は、開口部２２０を封止する部材である。封止部３０３は、胴部３０３ａ、閉止体３０３ｂ、シール体３０３ｃを有する。胴部３０３ａは、収容部３０２の一端を塞ぐように同軸に設けられた円柱形状の部材である。閉止体３０３ｂは、胴部３０３ａの外周の一部を拡径するように設けられたリング状の平板である。閉止体３０３ｂの外径は、開口部３３０のフランジ２２３と略同径であり、フランジ２２３に接して開口部３３０を封止する。シール体３０３ｃは、胴部３０３ａの収容部３０２側の外周の一部が、リング状に隆起した部分である。シール体３０３ｃは、胴部３０３ａの径よりも僅かに大きくなっていて、その外周にはネジ状の溝が形成されている。
【００４３】
収容部３０２の外径及び封止部３０３の胴部３０３ａの外径は、開口部２２０の筒状体２２２及び開口２２１に挿入可能な大きさとなっている。但し、開口部２２０に封止部品３０１を挿入すると、封止部３０３の閉止体３０３ｂは、開口部３３０のフランジ２２３と接して挿入量が規制される。また、シール体３０３ｃは、その隆起部分が開口部２２０の筒状体２２２の内壁に密着する。
【００４４】
以上のような封止部品３０１は、樹脂材料あるいは金属材料を加工することにより形成できる。加工性や製作コストを考慮して、熱可塑性の樹脂材料、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＶＣ、ＰＳ、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＰＳ、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、あるいは熱硬化性の樹脂材料、例えばフェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂といった、汎用プラスチックあるいはエンジニアリングプラスチックや、あるいはそれらの一部による組合せで構成しても良い。また、収容部３０２と封止部３０３とは、上記の材料により、一体的に形成してもよいし、別体に形成して互いに組み付けるようにしてもよい。
【００４５】
［保管作業］
以上のような燃料電池スタック２０１を、封止部品３０１を使用して保管する作業を、以下に説明する。
【００４６】
封止部品３０１を、図３（Ｂ）に示すように、脱酸素剤３０５を収容した収容部３０２側から開口部２２０に挿入する。すると、図３（Ｃ）に示すように、閉止体３０３ｂがフランジ２２３と接することにより、封止部品３０１の挿入量が規制されるとともに、開口部２２０と封止部品３０１との隙間が閉止されて密閉される。さらに、シール体３０３ｃが、開口部２２０の筒状体２２２の内壁に密着するため、密閉度が高まる。この状態で、燃料電池スタック２０１を単体で保管する。なお、シール体３０３ｃはネジ状の溝が形成されているので、軸を中心に回動させるように挿入することにより、挿入がスムーズとなるとともに、筒状体２２２の内壁に圧縮されて抜けにくくなり、気密性が確保された状態が維持される。
【００４７】
また、封止部品３０１が挿入されていると、脱酸素剤３０５が、燃料電池スタック２０１の燃料ガス供給溝１１４、酸化剤ガス供給溝１１５が開口する側面に対向する。このため、燃料電池スタック２０１内に残留している酸素が、通気孔３０２ａを介して脱酸素剤３０５を通ることにより吸着される。つまり、脱酸素剤３０５が、密閉された状態の燃料電池スタック２０２内で、残留している酸素を吸着、低減する薬剤として機能する。
【００４８】
なお、封止部品３０１を取り付ける工程の前に、燃料電池スタック２０１から酸素を排出するガスパージ行うことにより、さらに酸素の残留を低減させてもよい。すなわち、燃料ガス供給流路２０２と酸化剤ガス供給流路２０４に対して、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７の供給口２０８、２０９から、不活性ガス、例えば窒素ガスを、所定の流量で供給する。これにより、燃料ガスマニホールド２０６、酸化剤ガスマニホールド２０７のそれぞれの排出口２１０，２１１から燃料電池スタック２０１の内部に残留した酸素が、所定量まで低減される。その後、上記のように封止部品３０１を取り付けて、燃料電池スタック２０１を単独で保管する。
【００４９】
［作用効果］
本実施形態の封止部品３０１は、通気孔３０２ａを有するとともに脱酸素剤３０５が収容され、燃料電池スタック２０１のガスマニホールドに形成された反応ガスが流通する開口部２２０に挿入される収容部３０２と、開口部２２０を封止する封止部３０３とを有する。
【００５０】
このため、燃料電池スタック２０１の単体での保管を、簡易な封止部品３０１を開口部２２０に挿入するという簡単な作業によって行うことができる。そして、ガスマニホールドの開口部２２０を介して燃料電池スタック２０１内に空気中の酸素が混入しても、脱酸素剤３０５を有する封止部品３０１を取り付けることにより、燃料電池スタック２０１内で拡散する酸素を、脱酸素剤３０５で吸着して低減できる。
【００５１】
このように、保管状態において、燃料電池スタック２０１内の微量酸素が取り除かれることにより、燃料電池スタック２０１における無負荷状態での酸化剤極の電位上昇を抑制し、高電位状態を回避した状態が保持される。このため、長期に亘って徐々に進行する触媒シンタリングやカーボン腐食による触媒劣化の影響を軽減することが可能となる。従って、保管により燃料電池スタックの性能を損なうことが防止され、長期に亘り安定した電圧特性を維持できるとともに、寿命特性を向上させることができる。
【００５２】
さらに、封止部品３０１を装着して保管する前に、不活性ガスによるパージを行って、あらかじめ酸素を低減することにより、上記の酸素低減効果をより高めることができる。
【００５３】
また、本実施形態は、閉止体３０３ｂがフランジ２２３に接することにより、燃料電池スタック２０１が、外部雰囲気から遮蔽され、気密性が保たれるので、保管中の酸素の流入が防止される。特に、開口部２００との間をシールするシール体３０３ｃが設けられているため、開口部２２０の密閉度が高まり、酸素の流入がより一層防止される。
【００５４】
［実験結果］
図４に、本実施形態を用いた保管を行った場合（脱酸素剤有り）と、本実施形態を用いないで保管を行った場合（脱酸素剤無し）での、燃料電池スタックの性能の相違を測定した試験の結果を示す。この試験は、脱酸素剤有りと脱酸素剤無し以外は、同条件で開口部を密閉し、同期間保管した同性能の燃料電池スタックに、燃料ガスとして水素、酸化剤ガスとして空気を用いて発電して、単位セル電圧−電流特性を測定した結果である。図４の縦軸はセル電圧（ｍＶ）、横軸は電流密度（ｍＡ・ｃｍ−２）である。
【００５５】
この実験結果から明らかな通り、本実施形態を用いて保管を行った場合、単位セル電圧の低下傾向は少なく、良好な経時特性を示した。つまり、本実施形態を用いることにより、燃料電池スタックのセル電圧特性の低下を抑えて、長期に亘り安定した性能を得ることができることがわかる。
【００５６】
［第２の実施形態］
［構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成である。但し、図５（Ａ）の側面断面図、図５（Ｂ）の正面図に示すように、本実施形態の収容部３０６は、ガスマニホールドの燃料電池スタック２０１側と外部側とを通気させる通気路３０６ｂを有している。また、図６（Ａ）の側面断面図、図６（Ｂ）の正面図に示すように、封止部３０７は、収容部３０６とは独立に設けられている。そして、封止部３０７は、収容部３０６の外部側に着脱可能に設けられている。
【００５７】
より具体的には、収容部３０６は、図５（Ａ）に示すように、中空の有底円筒形状であり、側面には通気孔３０６ａが形成されている。但し、内部の中空部分は、図５（Ｂ）に示すように、外部側の端部まで連通した通気路３０６ｂを形成している。また、収容部３０６の外部側の端部の内壁には、ネジ溝又は凹凸が形成されている。さらに、収容部３０６の外周には、第１の実施形態と同様の閉止体３０６ｃが形成されている。
【００５８】
封止部３０７は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、円柱形状の部材である。封止部３０７の一端は、収容部３０６の端部に挿入される径の挿入部３０７ａである。挿入部３０７ａの外側面には、収容部３０６の内壁のネジ溝又は凹凸に対応するネジ溝又は凹凸が形成されている。封止部３０７の底部側の端部は、拡径された円柱形状の頭部３０７ｂとなっている。収容部３０６の外部側の端部の開口から、脱酸素剤３０５を挿入し、封止部３０７の挿入部３０７ａを挿入又はねじ込むことにより気密構造となる。
【００５９】
［保管作業］
以上のような本実施形態では、図７（Ａ）に示すように、まず、脱酸素剤３０５を収容していない収容部３０６を、開口部２２０に挿入する。すると、図７（Ｂ）に示すように、閉止体３０６ｃがフランジ２２３と接することにより、封止部品３０１の挿入量が規制されるとともに、開口部２２０と収容部３０６との隙間が封止される。但し、この時点では、封止部３０７は収容部３０６には装着しない。
【００６０】
次に、図７（Ｃ）に示すように、開口部２２０に挿入された収容部３０６の外部側の端部に、ゴムホース３１１を接続する。このゴムホース３１１は、図示しない不活性ガスの供給源に接続されており、ゴムホース３１１を介して、不活性ガスを供給する。不活性ガスは、通気路３０６ｂを介して燃料電池スタック２０１側に供給されるので、第１の実施形態で説明したように、ガスパージにより、燃料電池スタック２０１の内部に残留した酸素が、所定量まで低減する。
【００６１】
その後、ゴムホース３１１を取り外し、図８（Ａ）に示すように、収容部３０６の開口から、脱酸素剤３０５を充填又は挿入する。そして、図８（Ｂ）（Ｃ）に示すように、収容部３０６の端部に、封止部３０７の挿入部３０７ａを、頭部３０７ｂが当接するまで、挿入又はねじ込むことにより、気密封止する。この状態で、燃料電池スタック２０１を単体で保管することにより、上記の第１の実施形態と同様に、残留した酸素が脱酸素剤３０５により吸着されるとともに、外部からの酸素の流入が防止される。
【００６２】
［作用効果］
以上のような本実施形態では、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、本実施形態では、ゴムホース３１１の着脱が容易となるとともに、ガスパージ後の封止作業をスムーズに行うことができ、空気の流入による酸素の混入がし難くなる。
【００６３】
［他の実施形態］
本実施形態は、上記の実施形態に限定されるものではない。封止部品３０１は、ガス供給側、ガス排出側の開口部２２０の全てに挿入することにより、脱酸素効果を高めてもよい。また、一部の開口部２２０にのみ封止部品３０１を挿入して、他を封止するだけにして、封止部品３０１の数、脱酸素剤３０５の使用量等を節約してもよい。また、密閉が維持できるのであれば、閉止体３０３ｂ又はシール体３０３ｃのいずれか一方を省略してもよい。
【００６４】
本実施形態が適用される燃料電池としては、固体高分子電解質型に限定されるものではなく、酸素の残留、流入による劣化を防止する必要がある燃料電池及びその保管方法に広く適用可能である。
【００６５】
上記の各実施形態、本明細書において一例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図するものではない。すなわち、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことが可能である。これらの実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６６】
１０１  単位セル、１０２  膜電極接合体、１０３  高分子電解質膜、１０４  燃料極、１０５  酸化剤極、１０６，１０７  基板、１０８，１０９  ガス拡散層、１１０，１１１  触媒層、１１２  セパレータ燃料極面、１１３  セパレータ酸化剤極面、１１４  燃料ガス供給溝、１１５  酸化剤ガス供給溝、２０１  燃料電池スタック、２０２  燃料ガス供給流路、２０３  燃料ガス排出流路、２０４  酸化剤ガス供給流路、２０５  酸化剤ガス排出流路、２０６  燃料ガスマニホールド、２０７  酸化剤ガスマニホールド、２０８，２０９  供給口、２１０，２１１  排出口、２１２，２１３  供給弁、２１４，２１５  排出弁、３０１  封止部品、３０２，３０６  収容部、３０２ａ，３０６ａ  通気孔、３０３，３０７  封止部、３０３ａ  胴部、３０３ｂ，３０６ｃ  閉止体、３０３ｃ  シール体、３０５  脱酸素剤、３０６ｂ  通気路、３０７ａ  挿入部、３０７ｂ  頭部、３１１  ゴムホース
【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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