(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体を有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池セルへ酸素ガスを供給するための酸素ガス供給流路と、
前記燃料電池セルからカソードオフガスを排出するための酸素ガス排出流路と、
前記燃料電池セル積層体を挟む一対の集電板および一対のインシュレータと、
前記酸素ガス供給流路と接続され、前記酸素ガスの一部を貯留する酸素ガス貯留部と、
を備え、
前記一対の集電板のうちの一方の集電板、および、前記一対のインシュレータのうちの前記一方の集電板に隣接する一方のインシュレータには、前記酸素ガス供給流路と前記酸素ガス排出流路との両方が形成され、
前記酸素ガス貯留部は、前記一対の集電板および前記一対のインシュレータのうち、前記酸素ガス供給流路と前記酸素ガス排出流路との両方が形成されていない、他方の集電板および前記他方の集電板に隣接する他方のインシュレータ、のうちの少なくとも一つの内部に設けられている、
燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料ガス（水素）と酸化剤ガス（酸素）との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池において、発電量の急増が要求される場合に、その電力を発電するための酸素が一時的に不足して、要求に対する応答が遅れること（以下、応答遅れともいう）がある。そこで、特許文献１に記載の技術では、発電量が所定値に達するまでの時間が目標の応答時間となるように、燃料電池に供給する空気流量および空気圧力を制御している。
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、応答性の高いコンプレッサを用いており、そのようなコンプレッサは高価であった。そのため、従来のコンプレッサを用いて応答遅れを抑制する技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２７３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の問題を考慮し、本発明が解決しようとする課題は、燃料電池において、発電量の急増が要求される場合に、従来のコンプレッサを用いて応答遅れを抑制する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、燃料電池であって、
複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体を有する燃料電池スタックと、
前記燃料電池セルへ酸素ガスを供給するための酸素ガス供給流路と、
前記燃料電池セルからカソードオフガスを排出するための酸素ガス排出流路と、
前記燃料電池セル積層体を挟む一対の集電板および一対のインシュレータと、
前記酸素ガス供給流路と接続され、前記酸素ガスの一部を貯留する酸素ガス貯留部と、
を備え、
前記一対の集電板のうちの一方の集電板、および、前記一対のインシュレータのうちの前記一方の集電板に隣接する一方のインシュレータには、前記酸素ガス供給流路と前記酸素ガス排出流路との両方が形成され、
前記酸素ガス貯留部は、前記一対の集電板および前記一対のインシュレータのうち、前記酸素ガス供給流路と前記酸素ガス排出流路との両方が形成されていない、他方の集電板および前記他方の集電板に隣接する他方のインシュレータ、のうちの少なくとも一つの内部に設けられている、
燃料電池である。
【０００７】
［適用例１］燃料電池であって、複数の燃料電池セルを積層した燃料電池セル積層体を有する燃料電池スタックと、前記燃料電池セルへ酸素ガスを供給するための酸素ガス流路と、前記酸素ガス流路と接続され、前記酸素ガスの一部を貯留する酸素ガス貯留部と、を備える、燃料電池。このような構成であれば、発電量の急増が要求される場合には、酸素は濃度の高い方から低いほうへと拡散するので、酸素ガス貯留部に蓄えられた酸素ガスが、酸素ガスの不足する燃料電池セルへ拡散する。したがって、従来のコンプレッサを使用しても、燃料電池の応答遅れを抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］適用例１記載の燃料電池であって、前記酸素ガス貯留部は、前記燃料電池スタックの備えるスタックマニホールド、エンドプレート、ターミナルおよびインシュレータの少なくとも一つに設けられている、燃料電池。このような構成であれば、発電量の急増が要求される場合には、スタックマニホールド、エンドプレート、ターミナル、およびインシュレータの少なくとも一つの内部に蓄えられた酸素ガスが、酸素ガスの不足する燃料電池セルへ拡散する。したがって、燃料電池に新たな構造体を設けることなく、従来のコンプレッサを使用して、応答遅れを抑制することができる。
【０００９】
［適用例３］適用例１または適用例２記載の燃料電池であって、前記酸素ガス貯留部は、前記燃料電池セル積層体内の前記酸素ガス流路の断面積を拡大して設けられている、燃料電池。このような構造であれば、燃料電池セル積層体内の酸素ガス流路の断面積の拡大した箇所に酸素ガスを蓄えることができる。そして、酸素ガス貯留部と燃料電池セルとの距離が近いため、酸素ガスは燃料電池セルへ到達しやすい。また、酸素ガス貯留部は、燃料電池セル積層体の酸素ガス流路全体にわたって設けることができる。そのため、酸素ガス貯留部に蓄えられていた酸素ガスは、燃料電池の全ての燃料電池セルに一様に拡散して到達しやすい。したがって、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れを、従来のコンプレッサを使用して、効果的に抑制することができる。
【００１０】
［適用例４］適用例１から適用例３までのいずれか一の適用例記載の燃料電池であって、前記酸素ガス貯留部は、前記燃料電池スタックに接続された酸素ガス供給管の該燃料電池スタック近傍に設けられている、燃料電池。このような構造であれば、燃料電池スタック近傍の酸素ガス貯留部に酸素を蓄えることができるので、酸素ガスの不足する燃料電池セル全体へ酸素ガスを行き渡らせることができる。したがって、燃料電池スタックの構成を変更することなく、燃料電池の応答遅れを抑制することが可能となる。
【００１１】
本発明は、上述した燃料電池としての構成のほか、その燃料電池を備えた移動用車両や建物等に設置する定置型の発電装置としても構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例としての燃料電池の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示したエンドプレートのＡ−Ａ断面における斜視図である。
【図３】発電量の急増が要求された場合の燃料電池における酸素ガスの流れを示す図である。
【図４】ターミナルに酸素ガス貯留部を備える燃料電池を示す図である。
【図５】酸素ガス供給マニホールドに酸素ガス貯留部を備える燃料電池を示す図である。
【図６】発電量の急増が要求された場合の燃料電池おける酸素ガスの流れを示す図である。
【図７】燃料電池スタックの外部に酸素ガス貯留部を備える燃料電池について示す図である。
【図８】発電量の急増が要求された場合の燃料電池における酸素ガスの流れを示す図である。
【図９】燃料電池スタックの外部にバルブを有する酸素ガス貯留部を備える燃料電池について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池１０ａの概略構成を示す図である。この燃料電池１０ａは、燃料電池スタック１００と、燃料電池スタック１００に接続される供給配管４１０と排出配管４２０と、を備えている。
【００１４】
燃料電池スタック１００は、図１に示すように複数の燃料電池セル１０５が積層された燃料電池セル積層体１５０を、出力端子を備える集電板である一対のターミナル２２１、２２２と、絶縁板である一対のインシュレータ２１１、２１２と、スタックマニホールド２０１と、エンドプレート２０２ａと、が狭持することで形成されている。燃料電池スタック１００の内部には、反応ガスとしての燃料ガスや酸化ガス、燃料電池１０ａを冷却するための冷媒を供給および排出するためのマニホールドが、複数の燃料電池セル１０５を積層する方向（以降、積層方向ともいう）に沿って形成されている。ただし、図１には、図示および以下の説明を容易にするために、酸素ガス供給マニホールド４１１および酸素ガス排出マニホールド４２１のみが図示されている。
【００１５】
燃料電池セル１０５は、カソード、アノード、電解質、セパレータ等からなり、発電の最小単位を構成する。本実施例においては、燃料電池セル１０５として、固形高分子形燃料電池を用いているが、種々の形式の燃料電池を用いることが可能である。
【００１６】
燃料電池セル１０５のカソードには、供給配管４１０に接続された図示しないコンプレッサによって圧縮された空気が、供給配管４１０から酸素ガス供給マニホールド４１１を介して、酸素を含有した酸化ガス（酸素ガス）として供給される。酸素ガスは、図１の矢印に示すように燃料電池１０ａ内を流れる。各燃料電池セル１０５のカソードから排出されるカソードオフガスは、酸素ガス排出マニホールド４２１に接続された排出配管４２０を介して、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００１７】
燃料電池セル１０５のアノードには、図示しない水素供給配管を介して、高圧水素を貯蔵した水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給される。各燃料電池セルから排出されるアノードオフガスは、図示しないマニホールドに接続された排出配管を介して、燃料電池スタック１００の外部に排出される。
【００１８】
ターミナル２２１、２２２は、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。ターミナル２２１、２２２には、それぞれ図示しない出力端子が設けられており、燃料電池セル積層体１５０で発電した電力を出力可能となっている。インシュレータ２１１、２１２は、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。スタックマニホールド２０１およびエンドプレート２０２ａは、剛性を確保するため、金属によって形成されている。なお、本実施例のエンドプレート２０２ａは、図１に示すように、エンドプレート２０２ａ内に形成された窪みをインシュレータで覆うことで形成された、酸素ガス貯留部３１０ａを備えている。
【００１９】
図２は、図１に示したエンドプレート２０２ａのＡ−Ａ断面における斜視図である。エンドプレート２０２ａは、その内部に酸素ガスを蓄えるための酸素ガス貯留部３１０ａを備えている。酸素ガス貯留部３１０ａは、酸素ガス供給マニホールド４１１と接続されており、酸素ガス排出マニホールド４２１とは接続されていない。そのため、燃料電池１０ａが一定の出力で発電を行っている際（以降、「通常の発電時」ともいう）には、図１に示すように、酸素ガス貯留部３１０ａに酸素ガス供給マニホールド４１１から酸素ガスが流れ込んで蓄えられる。
【００２０】
図３は、発電量の急増が要求された場合の、燃料電池１０ａにおける酸素ガスの流れを示す図である。燃料電池は、常に同じ量の電力を出力しているわけではない。例えば燃料電池が搭載された車両は、アイドリングなどの定常運転から発進する際には、燃料電池に対して発電量の急増を要求する。このような場合には、従来の燃料電池は、発電量の増加要求に応じて、燃料電池セルのカソード側へ供給する酸素ガスの量を、目標とする量まで増加させている。しかしながら、燃料電池が要求された発電量を出力するまでには、通常、応答遅れが生じる。これは、コンプレッサが酸素ガスの流量を増加させ、その酸素ガスが供給配管を経由して燃料電池セルに到達するまでに、若干の時間がかかるためである。
【００２１】
本実施例の燃料電池１０ａでは、エンドプレート２０２ａに酸素ガス貯留部３１０ａを設けているので、発電量の急増が要求された場合であっても、蓄えられた酸素ガスが、酸素ガス貯留部３１０ａから、酸素ガスの不足している燃料電池セル１０５へ、酸素ガス供給マニホールド４１１を介して到達する。これは、通常、酸素は濃度の高い方から低いほうへと拡散していくためである。そして、酸素ガス貯留部３１０ａに蓄えられていた酸素ガスは、コンプレッサから供給配管４１０を経由して流入する酸素ガスよりも、一部の燃料電池セル１０５へは早く到達すると考えられる。これは、酸素ガス貯留部３１０ａが燃料電池スタック１００を構成するエンドプレート２０２ａに設けられており、酸素ガス貯留部３１０ａから燃料電池セル１０５までの距離が短いためである。したがって、酸素ガス貯留部３１０ａを備える燃料電池１０ａは、発電量の急増が要求された場合においても、酸素ガス貯留部３１０ａに蓄えられた酸素ガスを用いて発電することが可能である。そのため、燃料電池セル１０５へ酸素ガスを早く流入させるために、供給配管４１０を短くしなくても、応答遅れを抑制することができる。したがって、燃料電池の設計上の自由度を向上させることが可能となる。また、コンプレッサの大容量化によらずに、酸素ガス貯留部３１０ａの蓄える酸素ガスによって応答遅れを抑制することができるので、大容量のコンプレッサを設置するスペースを考慮しなくともよい。また、応答性の高い、高価なコンプレッサを用いなくとも、従来のコンプレッサを用いて応答遅れを抑制することができる。さらに、燃料電池に新たな構造体を設けなくとも、エンドプレートの形状を変更するだけで応答遅れを抑制できる。したがって、応答遅れに対応可能な燃料電池を、低コストで製造することが可能となる。
【００２２】
Ｂ．第２実施例：
第１実施例では、エンドプレートに酸素ガス貯留部を備える燃料電池が応答遅れを抑制できることについて説明した。これに対し第２実施例では、ターミナルに酸素ガス貯留部を備える燃料電池について説明する。
【００２３】
図４は、ターミナル２２２ｂに酸素ガス貯留部３１０ｂを備える燃料電池１０ｂを示す図である。第１実施例と同様に、ターミナル２２２ｂにも、その内部に空間を設けることで、通常の発電時に酸素ガスを蓄えることができる。ターミナル２２２ｂ内の酸素ガス貯留部３１０ｂは、ターミナル２２２ｂ内に形成された窪みをインシュレータで覆うことで形成されている。なお、図４に示すターミナル２２２ｂの備える酸素ガス貯留部３１０ｂは、図１に示すエンドプレート２０２ａの備える酸素ガス貯留部３１０ａと酸素ガス供給マニホールド４１１を介してつながっている。
【００２４】
通常の発電時には、酸素ガス貯留部３１０ａ、３１０ｂには、酸素ガス供給マニホールド４１１を介して酸素ガスが流入して蓄えられる。そして、発電量の急増が要求された場合には、第１実施例の図３と同様に酸素ガス貯留部３１０ａ、３１０ｂから酸素ガスが酸素ガス供給マニホールド４１１へ拡散して燃料電池セル１０５へ到達する。燃料電池セル１０５は、この酸素ガス貯留部３１０ａ、３１０ｂから拡散した酸素ガスによって発電を行うことができる。したがって、本実施例の燃料電池１０ｂにおいても、第１実施例の燃料電池１０ａと同様の効果を奏する。特に、本実施例の燃料電池１０ｂは、燃料電池セル１０５により近いターミナル２２２ｂに酸素ガス貯留部３１０ｂを備えているため、発電量の急増が要求された場合に、酸素がより早く燃料電池セル１０５に到達する。また、燃料電池１０ｂは、エンドプレート２０２ａにも酸素ガス貯留部３１０ａを備えているため、より多くの酸素を蓄えることができる。したがって、発電量の急増が要求された場合においても、より多くの酸素を燃料電池セル１０５へ到達させて発電することが可能となる。
【００２５】
なお、エンドプレート２０２ａに酸素ガス貯留部３１０ａを設けず、ターミナル２２２ｂにのみ酸素ガス貯留部３１０ｂを設けても、発電量の急増が要求された場合の応答遅れを抑制することが可能である。また、酸素ガス貯留部を設ける構造体は、第１実施例で示したエンドプレート２０２ａや、本実施例で示したターミナル２２２ｂ以外の燃料電池スタック１００の構造体であってもよい。例えば、エンドプレート２０２ａと隣り合うインシュレータ２１２や、供給配管４１０側に備えられたインシュレータ２１１やターミナル２２１、スタックマニホールド２０１など、任意の構造体に酸素ガス貯留部を設けて酸素ガスを蓄えることで、発電量の急増が要求された場合の応答遅れを抑制することが可能である。さらに、これらの燃料電池スタック１００の構造体の酸素ガス貯留部を、本実施例のように組み合わせてもよい。例えば、スタックマニホールド２０１とエンドプレート２０２ａ、インシュレータ２１１とターミナル２２２ｂとターミナル２２１など、２つ以上の酸素ガス貯留部を組み合わせることで、より多くの酸素ガスを蓄えることができる。このようにすれば、燃料電池において、発電量の急増が要求された場合の応答遅れを、より抑制することが可能となる。
【００２６】
Ｃ．第３実施例：
第１実施例および第２実施例では、燃料電池セル積層体を挟持するエンドプレートおよびターミナルに酸素ガス貯留部を備える燃料電池が応答遅れを抑制できることについて説明した。これに対し第３実施例では、燃料電池セル積層体において、酸素ガス供給マニホールドの断面積を拡張して酸素ガス貯留部を備える燃料電池について説明する。
【００２７】
図５（Ａ）は、酸素ガス供給マニホールド４１１に酸素ガス貯留部３１０ｃを備える燃料電池１０ｃを示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の燃料電池１０ｃのＢ−Ｂ断面における燃料電池セル１０５ｃの模式図である。燃料電池１０ｃの燃料電池セル１０５ｃには、２つの酸素ガス供給マニホールド４１１の下に、２つの酸素ガス供給マニホールド４１１を連結するようにして酸素ガス貯留部３１０ｃが設けられている。つまり酸素ガス貯留部３１０ｃは、積層方向における酸素ガス供給マニホールド４１１の断面積を拡張して設けられている。そして、通常の発電時には、図５に示すように酸素ガス貯留部３１０ｃには酸素ガス供給マニホールド４１１から酸素ガスが流れ込んで蓄えられる。
【００２８】
図６は、発電量の急増が要求された場合の、燃料電池１０ｃにおける酸素ガスの流れを示す図である。発電量の急増が要求された場合においては、酸素ガス貯留部３１０ｃに蓄えられていた酸素が、図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように酸素ガス供給マニホールド４１１へ拡散して、燃料電池セル１０５ｃへ到達する。燃料電池セル１０５ｃは、この酸素ガス貯留部３１０ｃから拡散した酸素ガスによって発電を行うことができる。したがって、本実施例の燃料電池１０ｃにおいても、第１実施例の燃料電池１０ａと同様の効果を奏する。特に、本実施例では、酸素ガス貯留部３１０ｃは、酸素ガス供給マニホールド４１１と連結している。よって、酸素ガス貯留部３１０ｃと燃料電池セル１０５ｃとの距離が近いため酸素ガス貯留部３１０ｃに蓄えられていた酸素ガスは燃料電池セル１０５ｃへ到達しやすい。また、酸素ガス貯留部３１０ｃは、燃料電池セル積層体１５０ｃの酸素ガス供給マニホールド４１１全体にわたって設けられている。そのため、酸素ガス貯留部３１０ｃに蓄えられていた酸素ガスは、燃料電池１０ｃの全ての燃料電池セル１０５ｃに一様に拡散する。したがって、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れを効果的に抑制することができる。
【００２９】
なお、第２実施例で示した図４と同様に、ターミナル２２２やエンドプレート２０２や、他の燃料電池スタック１００の構造体の少なくとも一つに酸素ガス貯留部を設けて、酸素ガス供給マニホールド４１１の酸素ガス貯留部３１０ｃと組み合わせることで、より多くの酸素ガスを蓄えることもできる。そうすることで、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れをより抑制することが可能となる。
【００３０】
Ｄ．第４実施例：
第１実施例および第２実施例では、燃料電池セル積層体を挟持するエンドプレート、ターミナルに酸素ガス貯留部を備える燃料電池が応答遅れを抑制できることについて説明した。第３実施例では酸素ガス供給マニホールドの断面積を拡張して酸素ガス貯留部を備える燃料電池が応答遅れを抑制できることについて説明した。これに対し第４実施例では、燃料電池スタックの外部に酸素ガス貯留部を備える燃料電池について説明する。
【００３１】
図７は、燃料電池スタック１００の外部に酸素ガス貯留部３１０ｄを備える燃料電池１０ｄについて示す図である。図７に示す燃料電池１０ｄには、酸素ガス供給マニホールド４１１の入り口近くに、供給配管４１０に接続された酸素ガス貯留部３１０ｄが設けられている。また、図７に示す燃料電池１０ｄには、供給配管４１０に接続された酸素ガス貯留部３１０ｄに加えて、エンドプレート２０２ａにも酸素ガス貯留部３１０ａが設けられている。それぞれの酸素ガス貯留部３１０ａ、３１０ｄには、図７に示すように、通常の発電時には供給配管４１０から酸素ガスが流れ込んで蓄えられる。
【００３２】
図８は、発電量の急増が要求された場合の、燃料電池１０ｄにおける酸素ガスの流れを示す図である。発電量の急増が要求された場合には、酸素ガス貯留部３１０ａ、３１０ｄに蓄えられていた酸素ガスが、上述の第１実施例および第２実施例のように、酸素ガス供給マニホールド４１１へ拡散して燃料電池セル１０５へ到達する。具体的には、供給配管４１０に接続された酸素ガス貯留部３１０ｄに蓄えられた酸素ガスは、酸素ガス供給マニホールド４１１の入り口近くの燃料電池セル１０５から順次到達していく。また、エンドプレート２０２ａに備えられた酸素ガス貯留部３１０ａに蓄えられた酸素ガスは、酸素ガス供給マニホールド４１１の入り口から離れた燃料電池セル１０５から、順次到達していく。したがって、本実施例の燃料電池１０ｄにおいても、上述の実施例と同様の効果を奏する。特に、本実施例では、酸素ガス貯留部３１０ｄは、酸素ガス供給マニホールド４１１の入り口近くの、供給配管４１０に接続されている。このように酸素ガス貯留部を備えれば、発電量の急増が要求された場合においても、酸素ガスを燃料電池セル１０５全体へ容易に到達させることができる。
【００３３】
なお、エンドプレート２０２に酸素ガス貯留部３１０ａを設けることなく、供給配管４１０に接続された酸素ガス貯留部３１０ｄのみを設けることも可能である。この場合には、燃料電池スタック１００の構成を変更することなく、燃料電池スタック１００外部の供給配管４１０に酸素ガス貯留部３１０ｄを設けるだけで、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れを抑制することが可能となる。
【００３４】
また、図７に示した燃料電池は、エンドプレート２０２ａに設けられた酸素ガス貯留部３１０ａと、供給配管４１０に接続された酸素ガス貯留部３１０ｄとを備えているが、エンドプレート２０２ａ以外の燃料電池スタック１００の構造体や、第３実施例で示した酸素ガス供給マニホールド４１１に設けた酸素ガス貯留部３１０ｃと組み合わせてもよい。そうすることで、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れをより抑制することが可能となる。
【００３５】
Ｅ．第５実施例：
第１実施例から第４実施例では、通常の運転時において、酸素ガス貯留部へ酸素ガスを蓄える燃料電池について説明した。これに対し、第５実施例では、燃料電池の停止するタイミングを利用して酸素ガス貯留部へ酸素ガスを蓄える燃料電池について説明する。
【００３６】
図９は、燃料電池スタック１００の外部に、バルブ５１５を有する酸素ガス貯留部３１０ｅを備える燃料電池１０ｅについて示す図である。この酸素ガス貯留部３１０ｅには、酸素ガス貯留部３１０ｅが負圧になる際に流入した酸素ガスが蓄えられている。以下、この酸素ガス貯留部３１０ｅに酸素ガスを蓄える方法について説明する。
【００３７】
燃料電池１０ｅの供給配管４１０には、酸素ガスの流入を開始および停止するための流入バルブ５１０が備えられている。また、燃料電池１０ｅの排出配管４２０にはカソードオフガス等の排出を開始および停止するための排出バルブ５２０が備えられている。燃料電池１０ｅの発電時には流入バルブ５１０および排出バルブ５２０は開かれている。
【００３８】
燃料電池１０ｅの発電を停止する際には、燃料電池セル１０５の劣化を防ぐなどのために、燃料電池スタック１００に滞留している燃料ガスや酸素ガスを排出して、流入バルブ５１０および排出バルブ５２０は閉じられる。燃料電池１０ｅが発電を停止すると、燃料電池スタック１００内部の温度は次第に低下する。このとき、燃料電池スタック１００内部の圧力は、温度の低下につれて減少するため、燃料電池スタック１００外部（酸素ガスの流れに対して流入バルブ５１０よりも上流側および排出バルブ５２０よりも下流側）の圧力と比べて低くなる。
【００３９】
次に燃料電池１０ｅの運転を開始する際には、流入バルブ５１０および排出バルブ５２０を開けるとともに、酸素ガス貯留部３１０ｅの有するバルブ５１５も開ける。そうすると、酸素ガスは、燃料電池スタック１００と同じく負圧になっている酸素ガス貯留部３１０ｅに流入して蓄えられる。そして、酸素ガス貯留部３１０ｅの備えるバルブ５１５を閉じれば、酸素ガス貯留部３１０ｅにより確実に酸素ガスを蓄えることができる。酸素ガス貯留部３１０ｅに蓄えられた酸素ガスは、例えば、発電量の急増が要求される時にバルブ５１５を開けることにより、図８に示した酸素ガスと同様に燃料電池セル１０５へ到達することとなる。したがって、本実施例の燃料電池１０ｅにおいても、上述の第４実施例と同様の効果を奏するのみでなく、より確実に酸素ガスを酸素ガス貯留部３１０ｅに蓄えて、発電量の急増が要求された場合に利用することができるので、燃料電池の応答遅れをより確実に抑制することが可能となる。また、燃料電池１０ｅには、第２および第３実施例に示したように、エンドプレート２０２ａ以外の燃料電池スタック１００の構造体や、酸素ガス供給マニホールド４１１にも、酸素ガス貯留部を設けることもできる。そうすることで、より多くの酸素を蓄えることができるので、発電量の急増が要求された場合における燃料電池の応答遅れをより抑制することが可能となる。
【００４０】
Ｆ．変形例：
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができる。例えば、以下のような変形が可能である。
【００４１】
上述の実施例５では、燃料電池１０ｅの発電を停止して、再度発電する際に酸素ガス貯留部３１０ｅに酸素ガスを蓄えているが、発電量を減少させる際など、燃料電池スタック１００内部が燃料電池スタック１００外部に比べて負圧になる場合にも酸素ガスを蓄えることとしてもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ…燃料電池
１００…燃料電池スタック
１０５、１０５ｃ…燃料電池セル
１５０、１５０ｃ…燃料電池セル積層体
２０１…スタックマニホールド
２０２…エンドプレート
２０３、２１２…インシュレータ
２２２…ターミナル
３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ…酸素ガス貯留部
４１０…供給配管
４１１…酸素ガス供給マニホールド
４２０…排出配管
４２１…酸素ガス排出マニホールド
５１０…流入バルブ
５１５…バルブ
５２０…排出バルブ
【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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