(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却水による集電板の劣化を好適な構造により抑制することが可能な燃料電池スタックの提供。【解決手段】複数の燃料電池セルを含む積層体２と、積層体２の第１面に面する第１集電板３ａと、積層体２の第２面に面する第２集電板４ａとを備える燃料電池スタック１。積層体２の第３面と、第１集電板３ａの第１端部と、第２集電板４ａの第２端部とに面し、冷却水を積層体２に供給する又は積層体２から排出する冷却水マニホールドを備え、に、前記冷却水マニホールドが、第１集電板３ａの第１端部に設けられた第１凹部Ｐ１と、第２集電板４ａの第２端部に設けられた第２凹部Ｐ３とに面するように配置されている燃料電池スタック１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池セルを含む積層体と、
前記積層体の第１面に面する第１集電板と、
前記積層体の第２面に面する第２集電板と、
前記積層体の第３面と、前記第１集電板の第１端部と、前記第２集電板の第２端部とに面し、冷却水を前記積層体に供給するまたは前記積層体から排出する冷却水マニホールドとを備え、
前記冷却水マニホールドは、前記第１集電板の前記第１端部に設けられた第１凹部と、前記第２集電板の前記第２端部に設けられた第２凹部とに面するように配置されている、
燃料電池スタック。
【請求項２】
前記第１面は、前記積層体のカソード端部面であり、
前記第２面は、前記積層体のアノード端部面であり、
前記第１凹部と前記第２凹部のうちの少なくとも前記第１凹部の深さは、２ｍｍ以上である、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記第１面は、前記積層体のカソード端部面であり、
前記第２面は、前記積層体のアノード端部面であり、
前記第１凹部と前記第２凹部のうちの少なくとも前記第１凹部の幅は、前記冷却水マニホールドの幅よりも広い、請求項１または２に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
前記第１凹部内に設けられた第１絶縁体と、前記第２凹部内に設けられた第２絶縁体とをさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記第１集電板に第１絶縁板を介して面する第１締付板と、
前記第２集電板に第２絶縁板を介して面する第２締付板とをさらに備え、
前記第１凹部内に設けられた前記第１絶縁体は、前記第１絶縁板の一部であり、
前記第２凹部内に設けられた前記第２絶縁体は、前記第２絶縁板の一部である、
請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記冷却水内のイオンを除去し、前記冷却水の電導度を１μＳ／ｃｍ以下に維持するイオン除去部をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、燃料極に水素を含む燃料ガスを導入し、酸化剤極に酸素を含む酸化剤ガスを導入し、これらの反応ガスの電気化学反応により電気と水を生成する装置である。酸化剤ガスとしては、一般的に空気が使用される。燃料電池に関しては、一般家庭、コンビニエンスストア、通信基地、病院などで使用する定置用途、自動車やバスなどに搭載する車載用途、モバイルパソコンや携帯電話などに適用する携帯用途の開発が進んでいる。例えば、一般家庭用の燃料電池システムは、電気を供給すると同時に、発電時に発生する熱を回収することで温水も供給するコージェネレーションシステムである。
【０００３】
高分子電解質形燃料電池は、プロトン伝導性の高分子電解質膜の両面に燃料極と酸化剤極を有する複数の燃料電池セルと、燃料電池セル同士を分離する複数のセパレータとを備えており、燃料電池セルとセパレータが交互に積層されて燃料電池スタックが形成されている。セパレータの例は、反応ガスの流路を形成するガスセパレータや、燃料電池セルを冷却する冷却水の流路を形成する冷却水セパレータである。燃料電池スタックにより温められた冷却水は、燃料電池スタックの下流に設けられた熱交換器にて水道水と熱交換し、これにより燃料電池スタックで発生した熱が回収される。
【０００４】
燃料ガスと酸化剤ガスはそれぞれ、燃料ガスの供給手段と酸化剤ガスの供給手段により燃料電池スタックのガスマニホールドに導入される。そして、ガスマニホールドに面するガスセパレータの開口部から個々の燃料電池セルにこれらの反応ガスが供給される。冷却水も同様に、ポンプにより冷却水マニホールドに供給され、冷却水マニホールドに面する冷却水セパレータの開口部から個々の燃料電池セルに供給される。
【０００５】
燃料電池スタックでは、各燃料電池セルにより発電された電力を取り出すために、燃料電池セルの積層体の両側に電気伝導性の集電板が配置される。集電板には、外部に電気を取り出すための電流線が取り付けられる。また、積層体の形状を維持し、燃料電池セルの接触抵抗を低減するために、積層体は、その両側に締付板を配置して荷重をかけた状態で維持される。集電板と締付板は、別々の部品とすることも、同一の部品とすることも可能である。集電板と締付板を別々の部品とする場合には、例えば、締付板を絶縁性の部材とするか、集電板と締付板との間に絶縁性の部材を配置する。
【０００６】
集電板は導電性を必要とするため、一般にカーボン板や金属板が集電板として用いられる。しかし、集電板がカーボン板である場合には、燃料電池セルとの接触抵抗が高いことや、価格が高いことが問題となる。一方、集電板が金属板である場合には、初期の接触抵抗は低く抑えられるものの、長期運転により金属板の表面に酸化物が形成され、接触抵抗が高くなっていくことが問題となる。しかし、金属板は低価格であるため、金属板を採用することが燃料電池システムの低価格化のために必要である。
【０００７】
金属板の集電板が水に接触すると、集電板の酸化が促進される。例えば、集電板が冷却水マニホールドに露出している部分が冷却水と接すると、その部分が酸化される。また、セパレータが水透過性である場合には、セパレータを透過した水が集電板に接することで酸化物が形成され、セパレータと集電板との接触面での抵抗が増大する。
【０００８】
この問題に関しては、以下の例のような技術が知られている。第１の例では、セパレータと集電板との間に導電性のカーボン板を配置することで、反応ガスと冷却水が集電板に接することを防止し、集電板の腐食を防止する。第２の例では、集電板を冷却水に露出させないために、内部マニホールド構造の燃料電池スタックに対し、集電板に隣接するシール材を設ける。第３の例では、集電板の外周を絶縁体で覆う構造を採用し、例えば、額縁状の絶縁板の枠に集電板を嵌め込んで外周を覆う構造を採用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２２２５２６号公報
【特許文献２】特開２００９−１２３４４６号公報
【特許文献３】特許第４２８１３３０号公報
【特許文献４】特開２０１５−２１０９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、第１の例の構成は、反応ガスおよび冷却水を積層体の貫通孔を通して流す内部マニホールド方式にのみ適用可能である。さらに、冷却水の導入口側の集電板の腐食を防止することができず、十分な長期耐久性を保証することができない。
【００１１】
また、第２の例の構成は、内部マニホールド構造には有効であるが、マニホールドが積層体の外側に取り付けられる外部マニホールド構造には適用できない。
【００１２】
また、第３の例の構成は、外部マニホールド構造でも集電板が冷却水に露出しない構成を実現できる。しかし、燃料電池スタックを製造する際に、集電板の厚さと絶縁板の嵌め込み部の深さを寸法的に合わせる必要がある。これは、許容される公差が小さい構成であり、製造は厳しいことが問題となる。
【００１３】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、冷却水による集電板の劣化を好適な構造により抑制することが可能な燃料電池スタックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
一の実施形態によれば、燃料電池スタックは、複数の燃料電池セルを含む積層体と、前記積層体の第１面に面する第１集電板と、前記積層体の第２面に面する第２集電板とを備える。前記スタックはさらに、前記積層体の第３面と、前記第１集電板の第１端部と、前記第２集電板の第２端部とに面し、冷却水を前記積層体に供給するまたは前記積層体から排出する冷却水マニホールドを備える。さらに、前記冷却水マニホールドは、前記第１集電板の前記第１端部に設けられた第１凹部と、前記第２集電板の前記第２端部に設けられた第２凹部とに面するように配置されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の燃料電池スタックの構造を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の第１集電板の形状と第１絶縁板の形状とを示す正面図である。
【図３】第１実施形態の第１集電板と第１絶縁板の形状と、第２集電板と第２絶縁板の形状とを示す斜視図である。
【図４】第１実施形態の燃料電池スタックの構造を説明するための断面図である。
【図５】第１実施形態の第１集電板の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１から図５では、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の燃料電池スタック１の構造を示す斜視図である。
【００１８】
図１の燃料電池スタック１は、積層体２と、第１および第２集電板３ａ、４ａと、第１および第２絶縁板３ｂ、３ｂと、第１および第２締付板３ｃ、４ｃと、第１から第４マニホールド５〜８と、イオン交換樹脂９とを備えている。
【００１９】
積層体２は、複数の燃料電池セルと複数のセパレータとを交互に積層することで形成されている。図１は、積層体２の上下方向に平行なＺ方向と、Ｚ方向に垂直で互いに平行なＸ方向およびＹ方向を示している。本実施形態の燃料電池スタック１を水平面上に設置する場合、Ｚ方向は重力方向に平行となる。
【００２０】
各燃料電池セルは、おおむね平板状の形状を有し、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の一方の側面に設けられた燃料極と、高分子電解質膜の他方の側面に設けられた酸化剤極とを備えている。各セパレータは、おおむね平板状の形状を有し、多孔質材で形成されている。セパレータの例は、反応ガスの流路を形成するガスセパレータや、冷却水の流路を形成する冷却水セパレータである。図１の燃料電池スタック１は、各燃料電池セルや各セパレータの長辺、短辺、法線方向がそれぞれ、Ｘ方向、Ｚ方向、Ｙ方向に平行になるように設置されている。
【００２１】
第１集電板３ａは、積層体２の−Ｙ方向の側面に設けられており、第２集電板４ａは、積層体２の＋Ｙ方向の側面に設けられている。前者の側面は第１面の一例であり、後者の側面は第２面の一例である。本実施形態では、前者の側面は、積層体のカソード端部面であり、後者の側面は、積層体のアノード端部面である。燃料電池セルにより発電された電力は、第１および第２集電板３ａ、３ｂを介して外部に取り出される。
【００２２】
第１集電板３ａは、全体的または部分的に金属により形成されている。第１集電板３ａは例えば、全体がステンレスで形成されていてもよいし、あるいはチタンで形成されていてもよい。また、第１集電板３ａは、表面が金、銀、白金などの貴金属により被覆されていてもよい。これにより、第１集電板３ａを化学的に安定なものにすることができる。これは、第２集電板４ａについても同様である。
【００２３】
第１絶縁板３ｂは、第１集電板３ａの−Ｙ方向の側面に設けられ、第２絶縁板４ｂは、第２集電板４ａの＋Ｙ方向の側面に設けられている。第１絶縁板３ｂは、第１集電板３ａと第１締付板３ｃとを電気的に絶縁するために設置されている。これは、第２絶縁板４ｂについても同様である。
【００２４】
第１締付板３ｃは、第１絶縁体３ｂの−Ｙ方向の側面に設けられ、第２締付板４ｃは、第２絶縁体４ｂの＋Ｙ方向の側面に設けられている。よって、第１締付板３ｃは、積層体２の−Ｙ方向の側面に第１集電板３ａと第１絶縁板３ｂとを介して面しており、第２締付板４ｃは、積層体２の＋Ｙ方向の側面に第２集電板４ａと第２絶縁板４ｂとを介して面しており、積層体２は、第１締付板３ｃと第２締付板４ｃとを用いて積層体２の積層方向に平行な荷重をかけることで締め付けられている。
【００２５】
第１マニホールド５は、積層体２の−Ｘ方向の側面に設けられており、燃料ガスを一時的に収容するための燃料ガス入口マニホールド５ａと、燃料ガス入口マニホールド５ａに接続された燃料ガス入口配管５ｂとを備えている。
【００２６】
第２マニホールド６は、積層体２の＋Ｘ方向の側面に設けられており、燃料ガスを一時的に収容するための燃料ガス出口マニホールド６ａと、燃料ガス出口マニホールド６ａに接続された燃料ガス出口配管６ｂとを備えている。
【００２７】
第３マニホールド７は、積層体２の上面に設けられており、空気を一時的に収容するための空気入口マニホールド７ａと、空気入口マニホールド７ａに接続された空気入口配管７ｂと、冷却水を一時的に収容するための冷却水出口マニホールド７ｃと、冷却水出口マニホールド７ｃに接続された冷却水出口配管７ｄとを備えている。
【００２８】
より詳細には、冷却水出口マニホールド７ｃは、積層体２の上面と、第１集電板３ａの上端部（上辺）と、第１絶縁板３ｂの上端部と、第１締付板３ｃの上端部と、第２集電板４ａの上端部と、第２絶縁板４ｂの上端部と、第２締付板４ｃの上端部とに面している。積層体２の上面は、第３面の一例である。第１集電板３ａの上端部は、第１端部の一例である。第２集電板４ａの上端部は、第２端部の一例である。冷却水出口マニホールド７ｃは、冷却水マニホールドの一例である。
【００２９】
第４マニホールド８は、積層体２の下面に設けられており、空気を一時的に収容するための空気出口マニホールド８ａと、空気出口マニホールド８ａに接続された空気出口配管８ｂと、冷却水を一時的に収容するための冷却水入口マニホールド８ｃと、冷却水入口マニホールド８ｃに接続された冷却水入口配管８ｄとを備えている。
【００３０】
より詳細には、冷却水入口マニホールド８ｃは、積層体２の下面と、第１集電板３ａの下端部（下辺）と、第１絶縁板３ｂの下端部と、第１締付板３ｃの下端部と、第２集電板４ａの下端部と、第２絶縁板４ｂの下端部と、第２締付板４ｃの下端部とに面している。積層体２の下面は、第３面および第４面の一例である。第１集電板３ａの下端部は、第１端部および第３端部の一例である。第２集電板４ａの下端部は、第２端部および第４端部の一例である。冷却水入口マニホールド８ｃは、冷却水マニホールドの一例である。
【００３１】
燃料ガスは、燃料ガス入口配管５ｂから燃料ガス入口マニホールド５ａを経由して燃料電池セルに供給される。一方、空気は、空気入口配管７ｂから空気入口マニホールド７ａを経由して燃料電池セルに供給される。そして、燃料ガス中の水素と空気中の酸素が燃料電池セルで反応し、電気と水が生成される。燃料電池セルに供給された燃料ガスは、燃料ガス出口マニホールド６ａを経由して燃料ガス出口配管６ｂに排出される。一方、燃料電池セルに供給された空気は、空気出口マニホールド８ａを経由して空気出口配管８ｂに排出される。なお、本実施形態では、空気以外の酸化剤ガスを使用してもよい。
【００３２】
冷却水は、冷却水入口配管８ｄから冷却水入口マニホールド８ｃを経由して燃料電池セルに供給され、燃料電池を冷却するために使用される。燃料電池セルに供給された冷却水は、冷却水出口マニホールド７ｃを経由して冷却水出口配管７ｄに排出される。燃料電池スタック１により温められた冷却水は、燃料電池スタック１の下流に設けられた熱交換器にて水道水と熱交換し、これにより燃料電池スタック１で発生した熱が回収される。
【００３３】
なお、仮に冷却水入口マニホールド８ｃが積層体２の上面に設けられ、冷却水出口マニホールド７ｃが積層体２の下面に設けられていると、燃料電池スタック１の停止時に冷却水が自重で積層体２から抜けてしまう。そこで、本実施形態では、冷却水入口マニホールド８ｃを積層体２の下面に設け、冷却水出口マニホールド７ｃを積層体２の上面に設けることで、このような冷却水の抜けを防止している。これにより、燃料電池スタック１の停止時にも燃料電池セルを冷却水で冷却することが可能となる。
【００３４】
図１は、冷却水出口配管７ｄから冷却水入口配管８ｄへと冷却水を循環させる循環流路Ｒ１と、循環流路Ｒ１に冷却水を導入する導入流路Ｒ２とを示している。イオン交換樹脂９は、冷却水内のイオンを除去するために導入流路Ｒ２上に設けられている。本実施形態のイオン交換樹脂９は、イオン交換樹脂９から排出される冷却水の電導度を１μＳ／ｃｍ以下に維持する性能を有していることが望ましい。イオン交換樹脂９は、イオン除去部の一例である。
【００３５】
燃料電池スタック１の部品の劣化を防ぐために、冷却水は清浄な純水であることが望ましく、冷却水中の金属イオン等の汚染物質は除去することが望ましい。イオン交換樹脂９は、このような汚染物質を除去して、冷却水の電導度を低減するために設置されている。イオン交換樹脂９は、循環流路Ｒ１に設けても導入流路Ｒ２に設けてもよいが、導入流路Ｒ２に設けることが望ましい。理由は、循環流路Ｒ１を循環する冷却水が二酸化炭素等のガスを吸収し、このガスがイオン交換樹脂９を早期に劣化させてしまうからである。
【００３６】
なお、図１は、図面を見やすくするため、積層体２と第１から第４マニホールド５〜８との間に隙間を記載しているが、実際の第１から第４マニホールド５〜８は積層体２に取り付けられているので留意されたい。
【００３７】
図２は、第１実施形態の第１集電板３ａの形状と第１絶縁板３ｂの形状とを示す正面図である。
【００３８】
図２(ａ)は、第１集電板３ａの形状と共に、第３および第４マニホールド７、８の断面を示している。第１集電板３ａは、上端部と下端部に凹部Ｐ１を備えている。冷却水出口マニホールド７ｃは、上端部の凹部Ｐ１に面するように配置されている（図１も参照）。冷却水入口マニホールド８ｃは、下端部の凹部Ｐ１に面するように配置されている。これらの凹部Ｐ１は、第１凹部および第３凹部の一例である。
【００３９】
本実施形態では、このような凹部Ｐ１により、冷却水出口マニホールド７ｃ内や冷却水入口マニホールド８ｃ内の冷却水が第１集電板３ａに接触することを無くすまたは減らすことができる。よって、本実施形態によれば、冷却水による第１集電板３ａの劣化を抑制することが可能となる。
【００４０】
例えば、第１集電板３ａは、冷却水との接触により酸化される。本実施形態によれば、このような接触を無くすまたは減らすことで、第１集電板３ａの酸化を抑制することができる。また、第１集電板３ａは、冷却水中を流れる電流の影響によっても腐食する。本実施形態によれば、第１集電板３ａと冷却水との距離が凹部Ｐ１により遠くなるため、このような腐食も抑制することができる。
【００４１】
本実施形態では、凹部Ｐ１の深さＴ１を深くすることで、このような酸化や腐食をより抑制することができる。よって、本実施形態の凹部Ｐ１の深さＴ１は、実験結果等を考慮して、２ｍｍ以上に設定されている。
【００４２】
凹部Ｐ１の幅Ｗ１は、冷却水出口マニホールド７ｃや冷却水入口マニホールド８ｃの幅Ｗより広くても狭くてもよいが、本実施形態では幅Ｗより広く設定されている。これにより、第１集電板３ａと冷却水とをより接触しにくくすることや、第１集電板３ａと冷却水との距離をより広げることが可能となる。
【００４３】
本実施形態では、凹部Ｐ１内に絶縁体を配置することが望ましい。これにより、第１集電板３ａと冷却水とをより接触しにくくすることや、第１集電板３ａと冷却水とを絶縁体により電気的に絶縁することが可能となる。このような絶縁体の例は、後述するように、第１絶縁板３ｂである。
【００４４】
図２(ｂ)は、第１絶縁板３ｂの形状と共に、第３および第４マニホールド７、８の断面を示している。第１集電板３ａは、上端部と下端部に凸部Ｐ２を備えている。冷却水出口マニホールド７ｃは、上端部の凸部Ｐ２に面するように配置されている（図１も参照）。冷却水入口マニホールド８ｃは、下端部の凸部Ｐ２に面するように配置されている。これらの凸部Ｐ２は、第１集電板３ａの凹部Ｐ１にはめ込まれている。
【００４５】
凸部Ｐ２の厚さＴ２は、凹部Ｐ１の深さＴ１とほぼ同じである。ただし、凸部Ｐ２を凹部Ｐ１にはめ込むことができるように、凸部Ｐ２の厚さＴ２が凹部Ｐ１の深さＴ１よりもやや小さく設定されている。
【００４６】
同様に、凸部Ｐ２の幅Ｗ２は、凹部Ｐ１の幅Ｗ１とほぼ同じである。ただし、凸部Ｐ２を凹部Ｐ１にはめ込むことができるように、凸部Ｐ２の幅Ｗ２が凹部Ｐ１の幅Ｗ１よりもやや小さく設定されている。
【００４７】
このような構成によれば例えば、第１集電板３ａと第１絶縁板３ｂとの密着性を高めることや、第１絶縁板３ｂとは別に凹部Ｐ１にはめ込む絶縁体を用意する手間をはぶくことが可能となる。
【００４８】
図３は、第１実施形態の第１集電板３ａと第１絶縁板３ｂの形状と、第２集電板４ａと第２絶縁板４ｂの形状とを示す斜視図である。
【００４９】
図３(ａ)は、第１集電板３ａの凹部Ｐ１に第１絶縁板３ｂの凸部Ｐ２をはめ込んだ様子を示している。図３(ｂ)は、第２集電板４ａの凹部Ｐ３に第２絶縁板４ｂの凸部Ｐ４をはめ込んだ様子を示している。凹部Ｐ３や凸部Ｐ４の形状、配置、寸法などは、凹部Ｐ１や凸部Ｐ２の形状、配置、寸法などと同様である。凹部Ｐ３は、第２凹部および第４凹部の一例である。
【００５０】
なお、本実施形態では、凹部Ｐ３や凸部Ｐ４の形状、配置、寸法などを、凹部Ｐ１や凸部Ｐ２の形状、配置、寸法などと異なるようにしてもよい。例えば、凹部Ｐ１の深さＴ１を２ｍｍ以上に設定し、凹部Ｐ３の深さを２ｍｍ未満に設定してもよい。また、凹部Ｐ１の幅Ｗ１を幅Ｗより広く設定し、凹部Ｐ３の幅を幅Ｗ以下に設定してもよい。
【００５１】
図４は、第１実施形態の燃料電池スタック１の構造を説明するための断面図である。
【００５２】
図４は、積層体２、第１集電板３ａ、第１絶縁板３ｂ、第１締付板３ｃ、第２集電板４ａ、第２絶縁板４ｂ、および第２締付板４ｃのＸＹ断面を示している。積層体２は、複数の燃料電池セル２ａと複数のセパレータ２ｂとを交互に備えている。
【００５３】
図４に示すように、冷却水出口マニホールド７ｃは、積層体２の上面と、第１集電板３ａの上端部と、第１絶縁板３ｂの上端部と、第１締付板３ｃの上端部と、第２集電板４ａの上端部と、第２絶縁板４ｂの上端部と、第２締付板４ｃの上端部とに面している。具体的には、冷却水出口マニホールド７ｃは、第１集電板３ａの上端部の凹部Ｐ１と、第１絶縁板３ｂの上端部の凸部Ｐ２と、第２集電板４ａの上端部の凹部Ｐ３と、第２絶縁板４ｂの上端部の凸部Ｐ４とに面している。
【００５４】
これは、冷却水入口マニホールド８ｃについても同様である。冷却水入口マニホールド８ｃは、冷却水出口マニホールド７ｃと同様に、第１集電板３ａの下端部の凹部Ｐ１と、第１絶縁板３ｂの下端部の凸部Ｐ２と、第２集電板４ａの下端部の凹部Ｐ３と、第２絶縁板４ｂの下端部の凸部Ｐ４とに面している。
【００５５】
図５は、第１実施形態の第１集電板３ａの変形例を示す断面図である。
【００５６】
本変形例の第１集電板３ａは、全体的に金属により形成されているが、複数の金属層により形成されている。具体的には、この第１集電板３ａは、第１金属層Ｌ１と、第１金属層Ｌ１の表面を覆う第２金属層Ｌ２とを備えている。第１金属層Ｌ１の例は、ステンレス層である。第２金属層Ｌ２の例は、金めっき層などの貴金属層である。このような構造により、第１集電板３ａの製造コストの削減と、第１集電板３ａの耐水性の向上とを両立することが可能となる。本変形例は、第２集電板４ａにも適用可能である。
【００５７】
第２金属層Ｌ２は、第１金属層Ｌ１の６つの面すべてを覆っていてもよいし、第１金属層Ｌ１の＋Ｙ方向の側面と−Ｙ方向の側面のみを覆っていてもよい。後者の場合、第１集電板３ａの上端部や下端部において、第１金属層Ｌ１が第２金属層Ｌ２から露出しているため、第１金属層Ｌ１の酸化や腐食が問題となりやすい。しかし、本実施形態によれば、凹部Ｐ１、Ｐ３によりこのような酸化や腐食を抑制することが可能となる。
【００５８】
以上のように、本実施形態の冷却水出口マニホールド７ｃは、第１集電板３ａの上端部の凹部Ｐ１や、第２集電板４ａの上端部の凹部Ｐ３に面するように配置される。同様に、本実施形態の冷却水入口マニホールド８ｃは、第１集電板３ａの下端部の凹部Ｐ１や第２集電板４ａの下端部の凹部Ｐ３に面するように配置される。
【００５９】
よって、凹部Ｐ１、Ｐ３という簡単な構造により、冷却水による第１および第２集電板３ａ、４ａの劣化を抑制することが可能となる。この構造は、内部マニホールド構造だけでなく、外部マニホールド構造にも適用可能である。また、第１および第２絶縁板３ｂ、４ｂなどの絶縁体を凹部Ｐ１、Ｐ３にはめ込むことで、このような効果をさらに高めることが可能となる。このように、本実施形態によれば、冷却水による第１および第２集電板３ａ、４ａの劣化を好適な構造により抑制することが可能となる。
【００６０】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、冷却水による集電板の劣化を好適な構造により抑制することができる。
【００６１】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な燃料電池スタックは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した燃料電池スタックの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【００６２】
１：燃料電池スタック、２：積層体、２ａ：燃料電池セル、２ｂ：セパレータ、
３ａ：第１集電板、３ｂ：第１絶縁板、３ｃ：第１締付板、
４ａ：第２集電板、４ｂ：第２絶縁板、４ｃ：第２締付板、
５：第１マニホールド、５ａ：燃料ガス入口マニホールド、５ｂ：燃料ガス入口配管、
６：第２マニホールド、６ａ：燃料ガス出口マニホールド、６ｂ：燃料ガス出口配管、
７：第３マニホールド、７ａ：空気入口マニホールド、７ｂ：空気入口配管、
７ｃ：冷却水出口マニホールド、７ｄ：冷却水出口配管、
８：第４マニホールド、８ａ：空気出口マニホールド、８ｂ：空気出口配管、
８ｃ：冷却水入口マニホールド、８ｄ：冷却水入口配管、９：イオン交換樹脂
【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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