(57)【要約】【課題】間引き冷却型の発電ユニットを備えるとともに、各発電ユニットを均等に冷却することができ、良好な発電性能を確保することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、積層体１４の積層方向一端側の発電ユニット１２に隣接して、第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａが配設される。第１端部発電ユニット１６ａは、発電ユニット１２側から第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、導電性プレート６０及び第３セパレータ３２の順に積層される。発電ユニット１２と第１端部発電ユニット１６ａとの間に形成される冷却媒体流路５０に、冷却媒体が供給されることにより、前記発電ユニット１２の第２電解質膜・電極構造体２８ｂと前記第１端部発電ユニット１６ａの第１電解質膜・電極構造体２８ａとが冷却される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に一対の電極が配設される少なくとも第１及び第２電解質・電極構造体を有し、第１セパレータ、前記第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、前記第２電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層される複数の発電ユニットを設け、前記第１セパレータと前記第１電解質・電極構造体との間、前記第１電解質・電極構造体と前記第２セパレータとの間、前記第２セパレータと前記第２電解質・電極構造体との間、及び前記第２電解質・電極構造体と前記第３セパレータとの間には、発電面に沿って所定の反応ガスを流す反応ガス流路が形成されるとともに、各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成される燃料電池スタックであって、
前記発電ユニットの積層方向の少なくとも一方の端部に配設される前記発電ユニットに隣接する端部発電ユニットを備え、
前記端部発電ユニットは、前記発電ユニット側から前記第１セパレータ、前記第１電解質・電極構造体、前記第２セパレータ、ダミー電解質・電極構造体及び前記第３セパレータの順に積層されるとともに、
前記ダミー電解質・電極構造体は、前記電解質に対応する導電性プレートを有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記端部発電ユニットに隣接するダミーユニットを備え、
前記ダミーユニットは、前記端部発電ユニット側から第１セパレータ、第１ダミー電解質・電極構造体、第２セパレータ、第２ダミー電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層されるとともに、
前記第１及び第２ダミー電解質・電極構造体は、前記電解質に対応する第１及び第２導電性プレートを有することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項３】
請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、前記端部発電ユニットと前記ダミーユニットとの間には、前記冷却媒体流路に対応するとともに、前記冷却媒体の流れを規制することにより断熱層が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも前記ダミー電解質・電極構造体、前記第１ダミー電解質・電極構造体又は前記第２ダミー電解質・電極構造体には、前記反応ガス流路に対応するとともに、前記反応ガスの流れを規制することにより断熱層が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が配設される少なくとも第１及び第２電解質・電極構造体を有し、第１セパレータ、前記第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、前記第２電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層される複数の発電ユニットを設ける燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路（反応ガス流路）と、カソード側電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路（反応ガス流路）とが設けられている。さらに、セパレータ間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記セパレータの面方向に沿って設けられている。
【０００４】
ところで、燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。積層方向端部に配置されている発電セルは、例えば、各発電セルによって発電された電荷を集める電力取り出し用ターミナルプレート（集電板）や、積層された発電セルを保持するために設けられたエンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。
【０００５】
この温度低下によって、端部の発電セルでは、燃料電池スタックの中央部分の発電セルに比べて結露が発生し易く、生成水の排出性が低下して発電性能が低下するという不具合が指摘されている。
【０００６】
そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックでは、複数の発電セルが積層された積層体を備え、前記積層体の積層方向の少なくとも一方の端部に発電セルに対応して配設されるダミーセルを備え、前記ダミーセルは、電解質に対応する導電性プレートを有するダミー電極構造体と、前記ダミー電極構造を挟持するとともに、セパレータと同一構成のダミーセパレータとを備えている。
【０００７】
この場合、ダミーセルは、電解質を用いておらず、発電による生成水が生成されることがない。従って、ダミーセル自体が断熱層として機能するため、低温始動時の端部の発電セルの昇温遅れ及び前記端部の発電セルの電圧降下を有効に阻止することができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１４７５０２号公報（図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、燃料電池スタックでは、冷却媒体流路を複数の発電セル毎に設けることにより（所謂、間引き冷却）、前記冷却媒体流路の数を減少させて前記燃料電池スタック全体の積層方向の短尺化を図る工夫がなされている。従って、この種の間引き冷却型燃料電池スタックにおいて、端部の発電セルの昇温遅れ及び電圧降下を有効に阻止することが望まれている。
【００１０】
本発明はこの種の要請に対応するものであり、間引き冷却型の発電ユニットを備えるとともに、各発電ユニットを均等に冷却することができ、良好な発電性能を確保することが可能な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】
【００１１】
本発明は、電解質の両側に一対の電極が配設される少なくとも第１及び第２電解質・電極構造体を有し、第１セパレータ、前記第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、前記第２電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層される複数の発電ユニットを設ける燃料電池スタックに関するものである。
【００１２】
この燃料電池スタックでは、第１セパレータと第１電解質・電極構造体との間、前記第１電解質・電極構造体と第２セパレータとの間、前記第２セパレータと第２電解質・電極構造体との間、及び前記第２電解質・電極構造体と第３セパレータとの間には、発電面に沿って所定の反応ガスを流す反応ガス流路が形成されるとともに、各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成されている。
【００１３】
燃料電池スタックは、発電ユニットの積層方向の少なくとも一方の端部に配設される発電ユニットに隣接する端部発電ユニットを備えている。そして、端部発電ユニットは、発電ユニット側から第１セパレータ、第１電解質・電極構造体、第２セパレータ、ダミー電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層されるとともに、前記ダミー電解質・電極構造体は、電解質に対応する導電性プレートを有している。
【００１４】
また、燃料電池スタックは、端部発電ユニットに隣接するダミーユニットを備え、前記ダミーユニットは、前記端部発電ユニット側から第１セパレータ、第１ダミー電解質・電極構造体、第２セパレータ、第２ダミー電解質・電極構造体及び第３セパレータの順に積層されるとともに、前記第１及び第２ダミー電解質・電極構造体は、電解質に対応する第１及び第２導電性プレートを有することが好ましい。
【００１５】
さらに、端部発電ユニットとダミーユニットとの間には、冷却媒体流路に対応するとともに、冷却媒体の流れを規制することにより断熱層が形成されることが好ましい。
【００１６】
さらにまた、少なくともダミー電解質・電極構造体、第１ダミー電解質・電極構造体又は第２ダミー電解質・電極構造体には、反応ガス流路に対応するとともに、反応ガスの流れを規制することにより断熱層が形成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、発電ユニットと端部発電ユニットとの間に形成される冷却媒体流路を冷却媒体が流れることにより、前記発電ユニットを構成する第２電解質・電極構造体と、前記端部発電ユニットを構成する第１電解質・電極構造体とが冷却されている。
【００１８】
ここで、各発電ユニットでは、前記発電ユニット間に形成される冷却媒体流路を冷却媒体が流れることにより、一方の発電ユニットを構成する第２電解質・電極構造体と他方の発電ユニットを構成する第１電解質・電極構造体とが冷却されている。
【００１９】
従って、積層方向中央部の発電ユニットと積層方向最端部の発電ユニットとでは、単一の冷却媒体流路を流れる冷却媒体を介し、両側の第１及び第２電解質・電極構造体を冷却しており、発熱と冷却とのバランスを同等にすることができる。
【００２０】
しかも、端部発電ユニットは、ダミー電解質・電極構造体を備えており、積層体の端部からの放熱が規制されている。これにより、間引き冷却型の燃料電池スタックにおいて、積層方向の全ての発電ユニットは、所望の発電性能及び発電安定性を確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０の概略斜視説明図である。
【００２２】
燃料電池スタック１０は、複数の発電ユニット１２が矢印Ａ方向に積層される積層体１４を備える。積層体１４の積層方向一端には、第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａが外方に向かって配置されるとともに、前記積層体１４の積層方向他端には、第２端部発電ユニット１６ｂ及び第２ダミーユニット１８ｂが外方に向かって配置される。第１及び第２ダミーユニット１８ａ、１８ｂには、ターミナルプレート２０ａ、２０ｂ、絶縁プレート２２ａ、２２ｂ及びエンドプレート２４ａ、２４ｂが外方に向かって配設される。
【００２３】
燃料電池スタック１０は、例えば、長方形状に構成されるエンドプレート２４ａ、２４ｂを端板として含む箱状ケーシング（図示せず）により一体的に保持され、あるいは、矢印Ａ方向に延在する複数のタイロッド（図示せず）により一体的に締め付け保持される。
【００２４】
図２に示すように、発電ユニット１２は、第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、第２電解質膜・電極構造体２８ｂ及び第３セパレータ３２の順に矢印Ａ方向に積層される。第１セパレータ２６、第２セパレータ３０及び第３セパレータ３２は、金属セパレータ又はカーボンセパレータにより構成される。なお、図示しないが、金属セパレータでは、シール部材が一体成形される一方、カーボンセパレータでは、別体のシール部材（パッキン部材等）が積層される。
【００２５】
発電ユニット１２の長辺方向の上端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔３８ａが設けられる。
【００２６】
発電ユニット１２の長辺方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３６ｂが設けられる。
【００２７】
発電ユニット１２の短辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔４０ａが設けられるとともに、前記発電ユニット１２の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔４０ｂが設けられる。
【００２８】
第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するカソード側電極４４及びアノード側電極４６とを備える。
【００２９】
カソード側電極４４及びアノード側電極４６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成される。
【００３０】
第１セパレータ２６の第１電解質膜・電極構造体２８ａに向かう面２６ａには、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路（反応ガス流路）４８が形成される。第１酸化剤ガス流路４８は、矢印Ｃ方向に延在する複数の直線状流路溝を有する。第１セパレータ２６の面２６ｂには、冷却媒体供給連通孔４０ａと冷却媒体排出連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。
【００３１】
第２セパレータ３０の第１電解質膜・電極構造体２８ａに向かう面３０ａには、燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス排出連通孔３８ｂとを連通する第１燃料ガス流路（反応ガス流路）５２が形成される。第１燃料ガス流路５２は、矢印Ｃ方向に延在する複数の直線状流路溝を有する。
【００３２】
第２セパレータ３０の第２電解質膜・電極構造体２８ｂに向かう面３０ｂには、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路（反応ガス流路）５４が形成される。
【００３３】
第３セパレータ３２の第２電解質膜・電極構造体２８ｂに向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔３８ａと燃料ガス排出連通孔３８ｂとを連通する第２燃料ガス流路（反応ガス流路）５６が形成される。第３セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔４０ａと冷却媒体排出連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。
【００３４】
図３に示すように、第１端部発電ユニット１６ａは、発電ユニット１２側から第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、導電性プレート（ダミー電解質・電極構造体）６０及び第３セパレータ３２の順に積層される。
【００３５】
第１ダミーユニット１８ａは、第１端部発電ユニット１６ａ側から第１セパレータ２６、第１導電性プレート（第１ダミー電解質・電極構造体）６２ａ、第２セパレータ３０、第２導電性プレート（第２ダミー電解質・電極構造体）６２ｂ及び第３セパレータ３２の順に積層される。導電性プレート６０、第１導電性プレート６２ａ及び第２導電性プレート６２ｂは、例えば、第１電解質膜・電極構造体２８ａと同等の厚さに設定されるとともに、発電機能を有していない。
【００３６】
第１端部発電ユニット１６ａと第１ダミーユニット１８ａとの間には、冷却媒体流路５０に対応するとともに、冷却媒体の流れを規制することにより断熱層６４が形成される。具体的には、冷却媒体流路５０は、冷却媒体供給連通孔４０ａ及び冷却媒体排出連通孔４０ｂから閉塞されている。
【００３７】
図１に示すように、エンドプレート２４ａの上下両端縁部には、酸化剤ガス供給連通孔３６ａに連通する酸化剤ガス入口マニホールド６６ａ、燃料ガス供給連通孔３８ａに連通する燃料ガス入口マニホールド６８ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂに連通する酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂ、及び燃料ガス排出連通孔３８ｂに連通する燃料ガス出口マニホールド６８ｂが、上下両端縁部に設けられる。
【００３８】
エンドプレート２４ａの左右両端縁部には、冷却媒体供給連通孔４０ａに連通する冷却媒体入口マニホールド７０ａと、冷却媒体排出連通孔４０ｂに連通する冷却媒体出口マニホールド７０ｂとが設けられる。
【００３９】
このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。
【００４０】
先ず、図１に示すように、燃料電池スタック１０では、酸化剤ガス入口マニホールド６６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口マニホールド６８ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口マニホールド７０ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
【００４１】
図２に示すように、酸化剤ガスは、各発電ユニット１２を構成する酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第１セパレータ２６の第１酸化剤ガス流路４８及び第２セパレータ３０の第２酸化剤ガス流路５４に導入される。このため、酸化剤ガスは、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂの各カソード側電極４４に沿って鉛直下方向に移動する。
【００４２】
一方、燃料ガスは、各発電ユニット１２を構成する燃料ガス供給連通孔３８ａから第２セパレータ３０の第１燃料ガス流路５２及び第３セパレータ３２の第２燃料ガス流路５６に導入される。従って、燃料ガスは、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂの各アノード側電極４６に沿って鉛直下方向に移動する。
【００４３】
上記のように、第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂでは、各カソード側電極４４に供給される酸化剤ガスと、各アノード側電極４６に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４４】
次いで、カソード側電極４４に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂから酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂに排出される（図１参照）。同様に、アノード側電極４６に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３８ｂから燃料ガス出口マニホールド６８ｂに排出される。
【００４５】
また、冷却媒体は、図２及び図３に示すように、各発電ユニット１２間に形成される冷却媒体流路５０に導入される。冷却媒体は、矢印Ｂ方向（図２中、水平方向）に沿って流動し、一方の発電ユニット１２の第２電解質膜・電極構造体２８ｂと他方の発電ユニット１２の第１電解質膜・電極構造体２８ａとを冷却する。すなわち、冷却媒体は、発電ユニット１２内の第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂ間を冷却しない、所謂、間引き冷却した後、冷却媒体排出連通孔４０ｂから冷却媒体出口マニホールド７０ｂに排出される。
【００４６】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、積層体１４の積層方向一端に配置されている発電ユニット１２に隣接して第１端部発電ユニット１６ａが配設されている。この第１端部発電ユニット１６ａは、発電ユニット１２側から第１セパレータ２６、第１電解質膜・電極構造体２８ａ、第２セパレータ３０、導電性プレート６０及び第３セパレータ３２の順に積層されている。
【００４７】
このため、発電ユニット１２と第１端部発電ユニット１６ａとの間に形成される冷却媒体流路５０に冷却媒体が供給されると、この冷却媒体によって、前記発電ユニット１２を構成する第２電解質膜・電極構造体２８ｂと、前記第１端部発電ユニット１６ａを構成する第１電解質膜・電極構造体２８ａとが冷却されている。
【００４８】
その際、各発電ユニット１２では、前記発電ユニット１２間に形成される冷却媒体流路５０に冷却媒体が供給されることにより、前記冷却媒体流路５０の両側に配置されている第２電解質膜・電極構造体２８ｂと第１電解質膜・電極構造体２８ａとが冷却されている。
【００４９】
従って、積層方向中央部の発電ユニット１２と、積層方向最端部、すなわち、第１端部発電ユニット１６ａに隣接する発電ユニット１２とでは、単一の冷却媒体流路５０を流れる冷却媒体を介し、両側の第１及び第２電解質膜・電極構造体２８ａ、２８ｂを冷却しており、発熱と冷却とのバランスを同等にすることができる。
【００５０】
しかも、第１端部発電ユニット１６ａは、ダミー電解質・電極構造体として導電性プレート６０を備えており、積層体１４からの端部からの放熱が規制されている。
【００５１】
さらにまた、第１端部発電ユニット１６ａに隣接して、第１ダミーユニット１８ａが配設されている。この第１ダミーユニット１８ａは、第１及び第２導電性プレート６２ａ、６２ｂを備え、第１端部発電ユニット１６ａと前記第１ダミーユニットとの間には、冷却媒体流路５０に対応するとともに、冷却媒体の流れを規制することにより断熱層６４が形成されている。従って、積層体１４の積層方向最端部側から外方への放熱が一層確実に阻止される。
【００５２】
一方、第２端部発電ユニット１６ｂ及び第２ダミーユニット１８ｂにおいても、上記の第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａと同様の作用が得られる。
【００５３】
これにより、間引き冷却型の燃料電池スタック１０において、積層方向の全ての発電ユニット１２は、所望の発電性能及び発電安定性を確保することが可能になるという効果が得られる。
【００５４】
例えば、図４に示す燃料電池スタック１ａ（第１比較例）では、第１端部発電ユニット１６ａが設けられておらず、積層方向最端部の発電ユニット１２に隣接して第１ダミーユニット１８ａのみが配設されている。
【００５５】
この燃料電池スタック１ａでは、積層方向最端部の発電ユニット１２ａを構成する第２電解質膜・電極構造体２８ｂは、断熱層６４に隣接しており、冷却媒体による冷却処理が行われていない。従って、第２電解質膜・電極構造体２８ｂの温度が所望の運転温度以上に高温となり易く、劣化による耐久性の悪化が発生するという問題がある。
【００５６】
また、図５に示す燃料電池スタック１ｂ（第２比較例）では、上記の燃料電池スタック１ａと同様に、第１端部発電ユニット１６ａが設けられておらず、しかも、断熱層６４に代えて冷却媒体流路５０が形成されている。このため、積層方向最端部の発電ユニット１２を構成する第２電解質膜・電極構造体２８ｂと、第１ダミーユニット１８ａを構成する第１導電性プレート６２ａとの間に形成される冷却媒体流路５０には、冷却媒体が供給されている。
【００５７】
しかしながら、第１導電性プレート６２ａは、発電されないために、高温となっておらず、前記第２電解質膜・電極構造体２８ｂの冷却が集中的に行われている。これにより、積層方向最端部の第２電解質膜・電極構造体２８ｂは、複数の発電ユニット１２を構成する第１電解質膜・電極構造体２８ａと比較して冷却され過ぎてしまい、発電性能及び発電安定性が低下するという問題がある。
【００５８】
これに対して、第１の実施形態では、各冷却媒体流路５０に供給される冷却媒体は、両側に隣接する第１電解質膜・電極構造体２８ａ及び第２電解質膜・電極構造体２８ｂの２セル冷却を行うように構成されている。このため、セルの冷却し過ぎやセルの冷却不良を惹起することがなく、発電ユニット１２全体を良好に冷却処理することができ、発電性能及び発電安定性の向上を図ることができる。
【００５９】
また、第１の実施形態では、例えば、第１ダミーユニット１８ａに設けられている第１及び第２酸化剤ガス流路４８、５４に、酸化剤ガスが常時供給されている。従って、流路溝内の排水処理が行われており、滞留水の発生による凍結等が確実に阻止される。なお、第１及び第２燃料ガス流路５２、５６にも同様に、燃料ガスを常時供給することにより、排水性の向上が図られる。
【００６０】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック８０の要部断面説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
【００６１】
燃料電池スタック８０では、積層体１４の積層方向一端に配置されている発電ユニット１２に隣接して、第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａが配置される。第１端部発電ユニット１６ａでは、導電性プレート６０を挟んで形成されている第２酸化剤ガス流路５４及び第２燃料ガス流路５６への酸化剤ガス及び燃料ガスの流入を規制することにより、第１断熱層８２ａ及び第２断熱層８２ｂが構成される。
【００６２】
これにより、第２の実施形態では、積層体１４の積層方向一端側には、断熱層６４に加えて第１及び第２断熱層８２ａ、８２ｂが設けられ、断熱効果が一層向上するという効果が得られる。
【００６３】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック９０の要部断面説明図である。
【００６４】
この燃料電池スタック９０は、第１端部発電ユニット１６ａ及び第１ダミーユニット１８ａを備えるとともに、前記第１端部発電ユニット１６ａには、第１及び第２断熱層８２ａ、８２ｂが形成される。第１ダミーユニット１８ａでは、第１導電性プレート６２ａの両側に、第１酸化剤ガス流路４８及び第１燃料ガス流路５２に対応するとともに、それぞれ酸化剤ガス及び燃料ガスの流れを規制することによって、第３及び第４断熱層９２ａ、９２ｂが構成される。
【００６５】
従って、第３の実施形態では、積層体１４の積層方向一端側には、断熱層６４と、第１及び第２断熱層８２ａ、８２ｂとの他、第３及び第４断熱層９２ａ、９２ｂが設けられる。
【００６６】
図８は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタック１００の要部断面説明図である。
【００６７】
燃料電池スタック１００を構成する第１ダミーユニット１８ａには、第２導電性プレート６２ｂの両側にも、第２酸化剤ガス流路５４及び第２燃料ガス流路５６に対応するとともに、それぞれ酸化剤ガス及び燃料ガスの流れを規制することにより、第５及び第６断熱層１０２ａ、１０２ｂが構成される。
【００６８】
従って、第４の実施形態では、積層体１４の積層方向一端側には、断熱層６４、第１及び第２断熱層８２ａ、８２ｂ、第３及び第４断熱層９２ａ、９２ｂ、並びに第５及び第６断熱層１０２ａ、１０２ｂが設けられており、断熱性の向上が一層確実に図られる。
【００６９】
なお、第１〜第４の実施形態では、発電ユニット１２が２セル毎に間引き冷却するように構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、３セル毎に間引き冷却する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの要部分解概略斜視図である。
【図３】前記燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図４】第１比較例の燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図５】第２比較例の燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０、８０、９０、１００…燃料電池スタック
１２、１２ａ…発電ユニット          １４…積層体
１６ａ、１６ｂ…端部発電ユニット    １８ａ、１８ｂ…ダミーユニット
２６、３０、３２…セパレータ
２８ａ、２８ｂ…電解質膜・電極構造体
４２…固体高分子電解質膜            ４４…カソード側電極
４６…アノード側電極                ４８、５４…酸化剤ガス流路
５２、５６…燃料ガス流路
６０、６２ａ、６２ｂ…導電性プレート
６４、８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ…断熱層
【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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