(57)【要約】【課題】セルスタックの表面に外気の水分が結露する場合であっても、結露水による集電板の腐食を充分に防止することができる燃料電池スタックを提供することを目的とする。【解決手段】電解質層−電極接合体３と該電解質層−電極接合体３に接触する主面に反応ガス流路６、７が形成された板状のセパレータ５ａ、５ｂとが、電解質層−電極接合体３が２つのセパレータ５ａ、５ｂに挟まれるようにして、積層されてなるセル積層体７０と、カバー部６５を有し、セル積層体７０の両端に配置される一対の端板６１、６１と、リード部２１ａと板状の本体部２１ｂとを有し、セル積層体７０と端板６１とに挟持された集電板２１と、を備え、カバー部６５を含む端板６１が、集電板２１の本体部２１ｂの表面のセル積層体７０の端面と接触する部分以外の部分を覆うように設けられている、燃料電池スタック。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の電解質層−電極接合体と該電解質層−電極接合体に接触する主面に反応ガス流路が形成された板状で、かつ、導電性の２以上のセパレータとが、前記電解質層−電極接合体が２つの前記セパレータに挟まれるようにして、積層されてなるセル積層体と、
絶縁性で、その外周部に厚み方向に延出するカバー部を有し、前記セル積層体の両端に配置される一対の端板と、
リード部と板状の本体部とを有し、前記セル積層体と前記端板とに挟持された集電板と、を備え、
前記カバー部を含む端板が、前記集電板の本体部の表面の前記セル積層体の端面と接触する部分以外の部分を覆うように設けられている、燃料電池スタック。
【請求項２】
前記集電板の本体部は、前記セル積層体の積層方向から見て、その外周が該セル積層体の外周の内側に位置するように形成されており、前記端板のカバー部はその内周面が前記集電板の本体部の外周面に接触し、かつ、その先端面が前記セル積層体の端面の前記集電板の本体部より外側に位置する部分に当接するように設けられている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項３】
前記集電板のリード部は、前記端板に設けられた貫通孔を挿通するように設けられている、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項４】
水シール性を有し、前記端板のカバー部の先端と前記セル積層体の端との間に延在するように配設されたリング状の第１シール部材を、さらに備える、請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項５】
前記集電板のリード部は、端子部を有し、
該端子部を除く残余の部分の前記端板の外部に露出する表面を覆うように設けられた第２シール部材を、さらに備える、請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項６】
前記第２シール部材は、前記集電板のリード部の前記端板の貫通孔内に位置する部分をも覆うように形成されており、
前記端板の貫通孔の内面と該貫通孔内に位置する前記第２シール部材との間に、水シール性を有するリング状の第３シール部材が配設されている、請求項５に記載の燃料電池スタック。
【請求項７】
前記第１シール部材は樹脂で構成されている、請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項８】
前記第１シール部材が、ＪＩＳＫ６２５３に定めるデュロメータ硬度がＡ３０以上Ａ９０以下の弾性を有している、請求項４に記載の燃料電池スタック。
【請求項９】
前記第１シール部材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン、シリコーン、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、及び熱可塑性ポリイミドからなる樹脂群より選択される少なくとも１以上の樹脂を含むように形成されている、請求項７に記載の燃料電池スタック。
【請求項１０】
前記端板は、前記第１シール部材を構成する前記樹脂とは異なる材料を含むように形成されている、請求項７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】
本発明は、燃料電池スタックの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
高分子電解質形燃料電池（以下、ＰＥＦＣという）は、水素を含有する燃料ガスと、空気など酸素を含有する酸化剤ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱を同時に発生させるものである。ＰＥＦＣの単電池（セル）は、周縁部にガスケットが配置された高分子電解質膜及び一対のガス拡散電極から構成されるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）が、一対のセパレータで挟まれるようにして構成されている。そして、ＰＥＦＣは、セルを積層してセル積層体を形成し、セル積層体の両端に、集電板、絶縁板、及び端板を順に配置して、締結具により締結した、いわゆる積層型のセルスタックから構成されているのが一般的である。
【０００３】
ここで、集電板は、直列に積層された燃料電池スタックからの電力を集電するための金属板であり、銅、真鍮、ステンレス鋼等の材料から構成されている。また、絶縁板は、端板と集電板とを絶縁するための樹脂製の板であり、端板は、通常、ステンレス鋼などの金属材料から構成されており、締結圧を均等にセル積層体に与えるための締結板である。
【０００４】
このようなセルスタックにおいて、集電板は、反応ガス及び冷却水のマニホールドが形成されたセル積層体と反応ガス及び冷却水の入口又は出口が設けられた端板との間に位置するため、集電板には、セル積層体に形成されたマニホールドと、端板に形成された反応ガス及び冷却水の入口又は出口と、を連通するための貫通孔が設けられる。上述したように、集電板は金属材料で構成されるため、反応ガスや冷却水を接触させるとその水分により腐食されるおそれがある。そこで、集電板の腐食を防止するために、一対の端板の主面に筒状のボスを有する反応ガス及び冷却水の入口又は出口が配設された高分子電解質型燃料電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１に開示されている高分子電解質型燃料電池では、端板の筒状のボスを集電板に設けられた孔に挿入して、反応ガス及び冷却水の入口又は出口と反応ガス及び冷却水のマニホールドとの連通路を構成し、当該連通路内を水分が含まれる燃料ガス又は酸化剤ガスや冷却水を通流させることにより、集電板に直接水分が付着しないようにして、集電板の耐食性を改善している。  
【特許文献１】特許第３５３５８６５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のＰＥＦＣでは、特に運転を発電と停止が繰り返される、いわゆるＤＳＳ運転を行うような場合、その作動温度範囲（例えば、室温〜８０℃）で温度変化するので、セルスタックの表面に外気の水分が結露し、セルスタックの表面に結露水が付着することがある。集電板には、電池電圧が印加されているため、集電板に付着した結露水にわずかでも導電性があると、集電板が腐食する。このため、上記特許文献１に記載されているように、従来のＰＥＦＣにおける集電板では、金メッキ等を施して耐食性を向上させている。
【０００７】
しかしながら、通常のメッキには、ピンホールが存在する場合があるため、耐食性が不充分であり、集電板に施された通常のメッキよりも、さらなる集電板の腐食防止対策を施したＰＥＦＣが望まれている。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、セルスタックの表面に外気の水分が結露する場合であっても、結露水による集電板の腐食を充分に防止することができる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】
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池スタックは、１以上の電解質層−電極接合体と該電解質層−電極接合体に接触する主面に反応ガス流路が形成された板状で、かつ、導電性の２以上のセパレータとが、前記電解質層−電極接合体が２つの前記セパレータに挟まれるようにして、積層されてなるセル積層体と、絶縁性で、その外周部に厚み方向に延出するカバー部を有し、前記セル積層体の両端に配置される一対の端板と、リード部と板状の本体部とを有し、前記セル積層体と前記端板とに挟持された集電板と、を備え、前記カバー部を含む端板が、前記集電板の本体部の表面の前記セル積層体の端面と接触する部分以外の部分を覆うように設けられている。
【００１０】
これにより、集電板における本体部の外周部が結露水と接触することがなくなるため、セルスタック（燃料電池スタック）の表面で外気の水分が結露するような場合であっても、結露水による集電板の腐食を充分に防止できる。
【００１１】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記集電板の本体部は、前記セル積層体の積層方向から見て、その外周が該セル積層体の外周の内側に位置するように形成されており、前記端板のカバー部はその内周面が前記集電板の本体部の外周面に接触し、かつ、その先端面が前記セル積層体の端面の前記集電板の本体部より外側に位置する部分に当接するように設けられていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記集電板のリード部は、前記端板に設けられた貫通孔を挿通するように設けられていてもよい。
【００１３】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、水シール性を有し、前記端板のカバー部の先端と前記セル積層体の端との間に延在するように配設されたリング状の第１シール部材を、さらに備えてもよい。
【００１４】
これにより、端板とセル積層体との間隙から集電板の本体部主面への結露水の流入に対するシール性をより確実にすることができる。
【００１５】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記集電板のリード部は、端子部を有し、該端子部を除く残余の部分の前記端板の外部に露出する表面を覆うように設けられた第２シール部材を、さらに備えてもよい。
【００１６】
これにより、集電板が結露水と接触することがなくなるため、集電板の腐食をより確実に防止できる。
【００１７】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記第２シール部材は、前記集電板のリード部の前記端板の貫通孔内に位置する部分をも覆うように形成されており、前記端板の貫通孔の内面と該貫通孔内に位置する前記第２シール部材との間に、水シール性を有するリング状の第３シール部材が配設されていてもよい。
【００１８】
これにより、第２シール部材と端板との間隙から集電板の本体部への結露水の流入に対するシール性をより確実にすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、記第１シール部材は樹脂で構成されていてもよい。
【００２０】
これにより、第１シール部材が、端板とセル積層体との密着性をより向上させることができる。
【００２１】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記第１シール部材が、ＪＩＳＫ６２５３に定めるデュロメータ硬度がＡ３０以上Ａ９０以下の弾性を有していてもよい。
【００２２】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記第１シール部材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン、シリコーン、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、及び熱可塑性ポリイミドからなる樹脂群より選択される少なくとも１以上の樹脂を含むように形成されていてもよい。
【００２３】
また、本発明に係る燃料電池スタックでは、前記端板は、前記第１シール部材を構成する前記樹脂とは異なる材料を含むように形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の燃料電池スタックによれば、スタックの表面で外気の水分が結露する場合であっても、結露水による集電板の腐食を充分に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、全ての図面において、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す断面図である。なお、図１においては、一部を省略している。
【００２６】
図１に示すように、本実施の形態１に係る燃料電池スタック１００は、板状の全体形状を有するセル１０がその厚み方向に積層されてなるセル積層体７０と、集電板２１と、第２シール部材３１と、樹脂製の端板６１と、リング状の第１シール部材５１と、を備えている。セル積層体７０の両端には、集電板２１の一方の主面（以下、内面という）がセル積層体７０の端面と接触するように配置されている。また、集電板２１の他方の主面（以下、外面という）には、端板６１が集電板２１の外面と接触し、かつ、集電板２１の周面を覆うように配置されている。そして、第１シール部材５１が、集電板２１の周面を囲むように端板６１の周縁部に配置されている。
【００２７】
まず、セル１０について説明する。
【００２８】
セル１０は、ＭＥＡ３（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：電解質層−電極積層体）と、ガスケット４と、アノードセパレータ５ａとカソードセパレータ５ｂと、を有している。
【００２９】
ＭＥＡ３は、水素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜（電解質層）１と、アノード２ａと、カソード２ｂと、を有している。高分子電解質膜１の両面には、その周縁部より内方に位置するようにアノード２ａとカソード２ｂ（これらを、ガス拡散電極という）がそれぞれ設けられている。具体的には、アノード２ａは、高分子電解質膜１の一方の主面に設けられており、白金系金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とするアノード触媒層と、該アノード触媒層の上に設けられ、ガス通気性と導電性を兼ね備えたアノードガス拡散層と、を有している。同様に、カソード２ｂは、高分子電解質膜１の他方の主面に設けられており、白金系金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とするカソード触媒層と、該カソード触媒層の上に設けられ、ガス通気性と導電性を兼ね備えたカソードガス拡散層と、を有している。なお、高分子電解質膜１とアノードガス拡散層及びカソードガス拡散層が接合されたものを膜−触媒層接合体という。
【００３０】
アノード２ａ及びカソード２ｂの周囲には、高分子電解質膜１を挟んで一対のリング状のゴム製のガスケット４が配設されている。これにより、燃料ガスや酸化剤ガスの電池外へのリークが防止され、また、セル１０内でこれらのガスが互いに混合されることが防止される。
【００３１】
そして、ＭＥＡ３とガスケット４を挟むように、導電性のアノードセパレータ５ａとカソードセパレータ５ｂが配設されている。これにより、ＭＥＡ３が機械的に固定されるとともに、隣接するＭＥＡ３同士が互いに電気的に直列に接続される。なお、ここでは、これらのセパレータ５ａ、５ｂは、黒鉛板に、樹脂が含浸され硬化された樹脂含浸黒鉛板が用いているが、ＳＵＳ等の金属材料からなるものを用いてもよい。
【００３２】
アノードセパレータ５ａのＭＥＡ３と当接する主面（以下、内面という）には、燃料ガスが通流する溝状の燃料ガス流路７が設けられており、一方、カソードセパレータ５ｂのＭＥＡ３と当接する主面（以下、内面という）には、酸化剤ガスが通流する溝状の酸化剤ガス流路６が設けられている。また、アノードセパレータ５ａ及びカソードセパレータ５ｂ（以下、これらをセパレータ５ａ、５ｂという）の外面には、それぞれ、熱媒体が通流する熱媒体流路８が設けられている。また、各セパレータ５ａ、５ｂの外面には、熱媒体が燃料ガス供給マニホールド等にリークしないように、Ｏリング等のシール部材（図示せず）が配設され、それにより熱媒体流路８等がシールされている。なお、高分子電解質膜１、ガスケット４、及びセパレータ５ａ、５ｂの周囲には、それぞれ、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給用マニホールド孔等のマニホールド孔が設けられている（図示せず）。
【００３３】
そして、このように形成したセル１０をその厚み方向に積層することにより、セル積層体７０が形成される。このとき、高分子電解質膜１、ガスケット４、及びセパレータ５ａ、５ｂに設けられた燃料ガス供給用マニホールド孔等のマニホールド孔は、セル１０を積層したときに厚み方向につながって、燃料ガス供給用マニホールド等のマニホールドがそれぞれ形成される。
【００３４】
次に、集電板２１及び第２シール部材３１について、図１乃至図４を参照しながら詳細に説明する。
【００３５】
図２は、図１に示す燃料電池スタック１００における集電板２１の概略構成を模式的に示す正面図であり、図３は、図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た模式図である。図４は、図１に示す燃料電池スタック１００における集電板２１及び第２シール部材３１の概略構成を模式的に示す正面図である。
【００３６】
まず、集電板２１について説明する。
【００３７】
図２及び図３に示すように、集電板２１は、リード部２１ａと略矩形の本体部２１ｂとを有しており、リード部２１ａが本体部２１ｂの主面の略中央部から突出するように（本体部２１ｂの主面の厚み方向に延びるように）設けられている。
【００３８】
本体部２１ａは、図１に示すように、その周面がセル積層体７０及び端板６１の周面よりも内方に位置するように形成されている。また、図２に示すように、本体部２１ｂの周縁部には、厚み方向の貫通孔からなる燃料ガス供給用マニホールド孔２２、燃料ガス排出用マニホールド孔２３、酸化剤ガス供給用マニホールド孔２４、酸化剤ガス排出用マニホールド孔２５、熱媒体供給用マニホールド孔２６、及び熱媒体排出用マニホールド孔２７が、それぞれ設けられている。これらのマニホールド孔の周縁部には、溝２８が形成されており、溝２８には、Ｏリング等のシール部材２９が嵌め込まれている。これにより、各マニホールド孔を通流する反応ガスや熱媒体が、燃料電池スタック１００外部へのリークを防止することができる。
【００３９】
一方、リード部２１ａは、全体として２段の四角柱状に形成されている。具体的には、リード部２１ａの基端に近い部分に段差４１が形成されており、該段差４１から基端までの部分（以下、基端部という）４２が、その残余の部分であるリード残余部４３より大きい断面積を有するように形成されている。リード残余部４３の互いに対向する側面の互いに対向する部分には、一対の矩形の島状の取付部４４、４４が突設されている。この一対の取付部４４、４４の先端面は、基端部４２の該先端面に対応する側面と同じ平面内に位置している。また、一対の取付部４４、４４の先端面には、該一対の取付部４４、４４を貫通するように、電気配線取り付け用の貫通孔４５が形成されている。さらに、リード残余部４３には、貫通孔４５と同じ方向にこれを貫通する多数の貫通孔３０が形成されている。なお、リード部２１ａの取付部４４及び貫通孔４５が、端子部４６を形成する。
【００４０】
次に、第２シール部材３１について説明する。
【００４１】
図１及び図４に示すように、集電板２１におけるリード残余部４３の取付部４４を除く部分を覆うように、第２シール部材３１が形成されている。具体的には、第２シール部材３１は、リード部２１ａの段差４１及び貫通孔３０を埋めて、第２シール部材３１で覆われたリード部２１ａが全体として単純な（段差のない）四角柱形状をなすように形成されている。これにより、第２シール部材３１が、集電板２１から抜け落ちることがない。なお、第２シール部材３１は、水シール性を有しており、水シール性とは、水の透過を防止する性質をいい、第２シール部材３１に付着した水を、通常の意味で、集電板２１に通過しない性質をいう。
【００４２】
次に、端板６１及び第１シール部材５１について、図１、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００４３】
図５は、図１に示す燃料電池スタック１００における端板６１の概略構成を模式的に示す正面図であり、図６は、図５に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【００４４】
図５及び図６に示すように、端板６１は板状に形成されており、端板６１の一方の主面（以下、内面）６２には、該内面６２の外周部に延在して、かつ、厚み方向に延出するようにカバー部６５が形成されている。具体的には、カバー部６５は、その開口部が集電板２１の本体部２１ｂの主面と略同じ大きさになるように形成され、また、端板６１の内面６２からカバー部６５の先端面までの延出長さが、本体部２１ｂの厚みと略同じになるように形成されている。また、端板６１の内面６２には、厚み方向に貫通するスリット孔６３が設けられている。スリット孔６３は、その開口部が第２シール部材３１で覆われた集電板２１のリード部２１ａの大きさと略同じになるように形成されている。
【００４５】
また、カバー部材６５の先端面には、略矩形でリング状の溝６４が形成されている。この溝６４には、図１に示すように、略矩形で、リング状の第１シール部材５１が配設されている。第１シール部材５１は、水シール性を有しており、端板６１とセパレータ５ａ、５ｂとを密着させる観点から樹脂で構成されていることが好ましく、弾性を有していることがより好ましい。ここで、水シール性とは、水の透過を防止する性質をいい、第１シール部材５１に付着した水を、通常の意味で、集電板２１に通過しない性質をいう。
【００４６】
また、第１シール部材５１の弾性としては、ＪＩＳＫ６２５３に定めるデュロメータ硬度が、形状維持の観点から、Ａ３０以上であることが好ましく、シール性確保の観点から、Ａ９０以下であることが好ましい。さらに、このような特性を有する樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン、シリコーン、フッ素樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルニトリル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、及び熱可塑性ポリイミドからなる樹脂群より選択される少なくとも１以上の樹脂を含むように形成されていることが好ましい。
【００４７】
そして、図１に示すように、集電板２１が、セル積層体７０と端板６１との間に配置され、図示されない締結具で締結されて、燃料電池スタック１００が形成されている。このとき、第２シール部材３１で覆われ、四角柱形状に形成されたリード部２１ａが、端板６１のスリット孔６３に嵌合するようにして挿通される。また、リード部２１ａの基端部４２は、端板６１の外部に位置しないように構成されているため、リード部２１ａのリード残余部４３のうち第２シール部材３１で覆われている部分の一部が、端板６１のスリット孔６３内に位置する。また、リード部２１ａのリード残余部４３のうち、端板６１外部に突出している部分に取付部４４が位置していて、その取付部４４以外の部分が第２シール部材３１で覆われている。
【００４８】
また、集電板２１の本体部２１ｂが、端板６１のカバー部６５で覆われている。具体的には、本体部２１ｂの一方の主面と端板６１の内面とが接触し、また、本体部２１ｂの周面がカバー部６５の内周面に接触している。
【００４９】
さらに、端板６１の溝６４に配設された第１シール部材５１が、セル積層体７０の端面（正確には、セパレータ７ａ、７ｂの外面）と接触して、端板６１の内面とセル積層体７０との間が高レベルで密封されている。
【００５０】
なお、ここでは、集電板２１の周面が、セル積層体７０及び端板６１の周面よりも内方に位置するように構成されているが、これに限定されず、集電板２１の本体部２１ｂが、セル積層体７０の周面よりも突出し、該突出した部分を端板６１のカバー部６５が覆うように構成されていてもよい。また、端板６１は、樹脂製のものを使用しており、セル積層体７０を均一に加圧締結する為に高い剛性が必要されるため、第１シール部材５１の構成材料である樹脂と異なる絶縁性材料を含んで形成されていることが好ましい。
【００５１】
次に、本実施の形態１に係る燃料電池スタック１００の製造方法について説明する。なお、以下に説明するようにして作成した集電板２１及び第２シール部材３１を用いて、セル１０及び燃料電池スタック１００を製造する方法は、特に限定されず、公知のＰＥＦＣの製造技術を採用することができるため、詳細な説明を省略する。
【００５２】
まず、図２及び図３に示す形状となるように金属板を切断し、表面に金メッキを施して集電板２１のリード部２１ａと本体部２１ｂとを作製する。ついで、リード部２１ａを本体部２１ｂの主面に溶接等により接続し、集電板２１を作製する。そして、集電板２１をその中に置いて鋳型の中に溶融した樹脂材料を注入するインサート射出成形により、図４に示すように、第２シール部材３１で集電板２１のリード部２１ａにおけるリード残余部４３を覆うように成形する。なお、集電板２１に、第２シール部材３１を耐熱性の接着剤を用いて接着してもよく、リード部２１ａを第２シール部材３１で覆ってから、本体部２１ｂに接続してもよい。
【００５３】
次に、以上のように構成された本実施の形態１に係る燃料電池スタック１００の作用効果を説明する。
【００５４】
燃料電池スタック１００がＤＳＳ運転されると、その停止時にその表面に外気の水分が結露する場合がある。このような場合に、本実施の形態１に係る燃料電池スタック１００では、集電板２１の本体部２１ｂは、端板６１のカバー部材６５により覆われているので、本体部２１ｂの周面に直接結露水が付着することがなく、また、本体部２１ｂの周面より外方に第１シール部材５１が配設されているので、端板６１の内面とセル積層体７０との間を、高レベルで密封することができ、セル積層体７０と端板６１との間隙から集電板２１の内面への結露水の流入が、より確実に防止される。これらの結果、結露水による集電板２１の腐食をより確実に防止することができる。また、第２シール部材３１が、集電板２１のリード部２１ａに配置されているので、燃料電池スタック１００の表面に付着した結露水が、集電板２１のリード部２１ａに接触することが防止される。さらに、端板６１に形成されたスリット孔６３には、第２シール部材３１が嵌合しているので、端板６１と集電板２１との間に結露水がしみ込むことがなく、結露水が集電板２１の本体部２１ｂに接触することが防止される。
【００５５】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る燃料電池スタックは、実施の形態１に係る燃料電池スタックと基本的構成は同じであるが、以下の点が異なる。
【００５６】
図７は、本実施の形態２に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す断面図である。
【００５７】
図７に示すように、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１００においては、端板６１と本体部材９１との間に略矩形でリング状の第３シール部材５２が配設されている。より詳しくは、端板６１のスリット孔６３の内周面に、環状の溝５３が形成されており、該溝５３に第３シール部材５２が嵌め込まれている。そして、燃料電池スタック１００を形成したときに、第３シール部材５２は、集電板２１のリード部２１ａを覆う第２シール部材３１の外表面と接触するように構成されている。
【００５８】
第３シール部材５２は、第２シール部材３１及び第１シール部材５１と同様に、水シール性を有しており、樹脂で形成されていることが好ましく、端板６１と本体部材９１との間の隙間をより高レベルに密封する観点から、第２シール部材３１を構成する樹脂とは異なる樹脂で構成されていることがより好ましい。第３シール部材５２により、端板６１と集電板２１のリード部２１ａに配設された第２シール部材３１との間の隙間をより高レベルに密封することができるので、第２シール部材３１が、このような機能を有さなくてもよくなり、第２シール部材３１の材料選択における自由度が向上する。
【００５９】
このように、本実施の形態２に係る燃料電池スタック１００では、集電板２１のリード部２１ａに配設された第２シール部材３１と端板６１との間隙から集電板２１への結露水の流入に対するシール性をより確実にすることができ、集電板２１の腐食防止をより確実に行うことができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態においては、集電板２１のリード部２１ａにおけるリード残余部４３が第２シール部材３１で覆われる構成としたが、これに限定されず、リード部２１ａの端子部４６以外の部分が第２シール部材３１で覆われる構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明の燃料電池スタックは、スタックの表面で外気の水分が結露する場合であっても、結露水による集電板の腐食を充分に防止することができるので、安全に運転することができる燃料電池スタックとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す燃料電池スタックにおける集電板の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図３】図２に示す矢印ＩＩＩ方向から見た模式図である。
【図４】図１に示す燃料電池スタックにおける本体部材の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図５】図１に示す燃料電池スタックにおける端板の概略構成を模式的に示す正面図である。
【図６】図５に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
【図７】本実施の形態２に係る燃料電池スタックの概略構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  高分子電解質膜（電解質層）  
２ａ  アノード
２ｂ  カソード
３  ＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ−Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ：電解質層−電極積層体）
４  ガスケット
５ａ  アノードセパレータ
５ｂ  カソードセパレータ
６  酸化剤ガス流路
７  燃料ガス流路
８  熱媒体流路
１０  セル
２１  集電板
２１ａ  リード部
２１ｂ  本体部
２２  燃料ガス供給用マニホールド孔
２３  燃料ガス排出用マニホールド孔
２４  酸化剤ガス供給用マニホールド孔
２５  酸化剤ガス排出用マニホールド孔
２６  熱媒体供給用マニホールド孔
２７  熱媒体排出用マニホールド孔
２８  溝
２９  シール部材
３０  貫通孔
３１  第２シール部材
４１  段差
４２  基端部
４３  リード残余部
４４  取付部
４５  貫通孔
４６  端子部
５１  第１シール部材
５２  第３シール部材
５３  溝
６１  端板
６２  収容凹部
６２ａ  底壁
６３  スリット孔
６４  溝
７０  セル積層体
１００  燃料電池スタック
【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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