(57)【要約】【課題】簡単且つ経済的な構成で、所望の発電性能を確実に維持することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が積層される積層体１４を備え、前記積層体１４の一方の端部には、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂが配設されるとともに、前記積層体１４の他方の端部には、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄが配設される。第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄは、発電セル１２の第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０と同一の第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０を備え、閉塞部材９０、９２により流体連通孔と流体流路とが遮断される。【選択図】図２
2013120626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層されるとともに、前記セパレータには、発電面に沿って少なくとも反応ガス又は冷却媒体を流す流体流路と、前記流体流路に連通し且つ積層方向に貫通する流体連通孔が形成される積層体を備え、前記積層体の積層方向の少なくとも一方の端部にダミーセルが配設される燃料電池スタックであって、
前記ダミーセルは、前記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体を挟持するとともに、前記発電セルを構成する前記セパレータと同一のセパレータと、
を備え、
前記ダミーセルを構成する前記セパレータは、前記流体連通孔に閉塞部材が挿入されることにより、前記流体連通孔と前記流体流路とが遮断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、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向の少なくとも一方の端部にダミーセルが配設され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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒（電極触媒層）及び多孔質カーボン（ガス拡散層）を有するアノード電極とカソード電極とを配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持する発電セルを構成している。通常、発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
一般的に、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。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル（以下、端部発電セルともいう）は、例えば、各発電セルによって発電された電流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。
【０００４】
この温度低下によって、端部発電セルでは、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。
【０００５】
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は、図９に示すように、電解質膜・電極構造体１の両側にセパレータ２、３が配置された発電セルを備えるとともに、複数の発電セルが積層されることにより、積層体が構成されている。積層体の積層方向両端には、集電板４ａ、４ｂが配置される一方、前記積層体の積層方向一端と前記集電板４ｂとの間には、端部セパレータ５が配設されている。
【０００６】
各発電セルには、積層方向に貫通して燃料ガス供給内部連通孔６ａと燃料ガス排出内部連通孔６ｂとが、一方の対角位置に形成されるとともに、酸化剤ガス供給内部連通孔７ａと酸化剤ガス排出内部連通孔７ｂとが、他方の対角位置に配置されて形成されている。
【０００７】
端部セパレータ５には、発電に寄与しない酸化剤ガスダミー流路８が、酸化剤ガス供給内部連通孔７ａと酸化剤ガス排出内部連通孔７ｂとに連通して形成されている。
【０００８】
このように構成される燃料電池スタックでは、酸化剤ガス供給内部連通孔７ａ内で反応生成水が結露水として溜まった場合には、この結露水は、集電板４ｂと端部セパレータ５との間に形成された酸化剤ガスダミー流路８を流通することにより、酸化剤ガス排出内部連通孔７ｂに流入し易くなっている。
【０００９】
このため、酸化剤ガス供給内部連通孔７ａから結露水を確実に排出することができるとともに、酸化剤ガスダミー流路８が断熱層として機能し、集電板４ｂ側の端部発電セルの昇温遅れ等を阻止することができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−４８４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の特許文献１では、集電板４ｂに隣接して酸化剤ガスダミー流路８が形成された端部セパレータ５が専用セパレータとして配設されており、この端部セパレータ５の製造コストが高騰するという問題がある。さらに、燃料ガス供給内部連通孔６ａから燃料ガス排出内部連通孔６ｂに結露水を排出する場合には、別の専用セパレータを用意しなければならない。
【００１２】
これにより、専用セパレータの数が増加し、燃料電池スタックの組立時に誤組立が発生し易くなるとともに、金型数の増加による製造費の高騰が惹起されるという問題がある。しかも、端部セパレータ５の金属面が露呈しており、水の繋がりによる腐食が発生するおそれがある。
【００１３】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、所望の発電性能を確実に維持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】
【００１４】
本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層されるとともに、前記セパレータには、発電面に沿って少なくとも反応ガス又は冷却媒体を流す流体流路と、前記流体流路に連通し且つ積層方向に貫通する流体連通孔が形成される積層体を備え、前記積層体の積層方向の少なくとも一方の端部にダミーセルが配設される燃料電池スタックに関するものである。
【００１５】
この燃料電池スタックでは、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体を挟持するとともに、発電セルを構成するセパレータと同一のセパレータとを備えている。
【００１６】
そして、ダミーセルを構成するセパレータは、流体連通孔に閉塞部材が挿入されることにより、前記流体連通孔と流体流路とが遮断されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ダミーセルを構成するセパレータは、発電セルを構成するセパレータと共通に使用することができ、専用セパレータを不要にすることが可能になる。このため、セパレータ成形用の金型数を良好に削減することができ、製造コストの高騰を抑制することが可能になる。
【００１８】
しかも、セパレータの種類が可及的に削減されるため、燃料電池スタックの組み立て時に、前記セパレータの誤組立てが惹起することがなく、前記燃料電池スタックの組立作業全体の効率化が容易に図られる。
【００１９】
さらに、所望の流体連通孔に閉塞部材を挿入するだけで、所望の流体がセパレータ面内に流入することを遮断することができる。従って、種々の流体連通孔に容易且つ確実に適用することが可能になり、汎用性が良好に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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一部分解概略斜視図である。
【図２】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】前記燃料電池スタックの、図１中、ＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。
【図６】前記発電セルを構成する第１金属セパレータの正面説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。
【図８】前記燃料電池スタックを構成するエンドプレートと閉塞部材の説明図である。
【図９】特許文献１に開示されている燃料電池スタックの分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂが外方に向かって配設される。積層体１４の積層方向他端には、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄが外方に向かって配設される。なお、積層体１４の一端と他端とでは、ダミーセルの数が異なってもよい。
【００２２】
図１〜図４に示すように、第２ダミーセル１６ｂには、ターミナルプレート２０ａ、絶縁プレート２２ａ及びエンドプレート２４ａが外方に向かって、順次、配設される一方、第４ダミーセル１６ｄには、ターミナルプレート２０ｂ、絶縁プレート２２ｂ及びエンドプレート２４ｂが外方に向かって、順次、配設される。
【００２３】
燃料電池スタック１０は、例えば、四角形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】
ターミナルプレート２０ａ、２０ｂの略中央には、積層方向外方に延在する端子部２６ａ、２６ｂが設けられる。端子部２６ａ、２６ｂは、絶縁性筒体２８に挿入されてエンドプレート２４ａ、２４ｂの外部に突出する。絶縁プレート２２ａ、２２ｂは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂等で形成されている。
【００２５】
絶縁プレート２２ａ、２２ｂは、中央部に矩形状の凹部３０ａ、３０ｂが設けられるとともに、この凹部３０ａ、３０ｂの略中央に孔部３２ａ、３２ｂが形成される。凹部３０ａ、３０ｂには、ターミナルプレート２０ａ、２０ｂが収容され、前記ターミナルプレート２０ａ、２０ｂの端子部２６ａ、２６ｂが絶縁性筒体２８を介装して孔部３２ａ、３２ｂに挿入される。
【００２６】
エンドプレート２４ａ、２４ｂの略中央部には、孔部３２ａ、３２ｂと同軸的に孔部３４ａ、３４ｂが形成される。エンドプレート２４ａ、２４ｂには、後述する酸化剤ガス入口連通孔５０ａ、冷却媒体入口連通孔５２ａ、燃料ガス出口連通孔５４ｂ、燃料ガス入口連通孔５４ａ、冷却媒体出口連通孔５２ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔５０ｂの内壁を囲繞して絶縁グロメット３５が装着される。
【００２７】
発電セル１２は、図５に示すように、電解質膜・電極構造体３６と、前記電解質膜・電極構造体３６を挟持する第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０とを備える。第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板で構成されるが、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。
【００２８】
電解質膜・電極構造体３６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を挟持するアノード電極４４及びカソード電極４６とを備える。アノード電極４４は、カソード電極４６及び固体高分子電解質膜４２よりも小さな表面積を有している。
【００２９】
アノード電極４４及びカソード電極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を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の両面に形成されている。
【００３０】
発電セル１２の矢印Ｂ方向（図５中、水平方向）の一端縁部には、積層方向である矢印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入口連通孔５０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔５２ａ及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔５４ｂが、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に配列して設けられる。
【００３１】
燃料電池スタック１０の矢印Ｂ方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔５４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔５２ｂ及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔５０ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。
【００３２】
第２金属セパレータ４０の電解質膜・電極構造体３６に向かう面４０ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路５６が設けられる。この酸化剤ガス流路５６は、酸化剤ガス入口連通孔５０ａと酸化剤ガス出口連通孔５０ｂとに連通する。
【００３３】
図６に示すように、第１金属セパレータ３８の電解質膜・電極構造体３６に向かう面３８ａには、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路５８が形成される。第１金属セパレータ３８には、燃料ガス入口連通孔５４ａを燃料ガス流路５８に連通するための複数の供給孔部５９ａと、前記燃料ガス流路５８を燃料ガス出口連通孔５４ｂに連通するための複数の排出孔部５９ｂとが形成される。
【００３４】
図５に示すように、互いに隣接する第１金属セパレータ３８の面３８ｂと第２金属セパレータ４０の面４０ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔５２ａと冷却媒体出口連通孔５２ｂとに連通する冷却媒体流路６０が形成される。この冷却媒体流路６０は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する。
【００３５】
図２〜図５に示すように、第１金属セパレータ３８の面３８ａ、３８ｂには、この第１金属セパレータ３８の外周端部を周回して、第１絶縁部材（シール部材）６２が一体化されるとともに、第２金属セパレータ４０の面４０ａ、４０ｂには、この第２金属セパレータ４０の外周端部を周回して、第２絶縁部材（シール部材）６４が一体化される。
【００３６】
第１及び第２絶縁部材６２、６４には、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
【００３７】
図６に示すように、第１絶縁部材６２は、第１金属セパレータ３８の面３８ａに内側シール部６６ａと外側シール部６６ｂとを一体成形する。内側シール部６６ａは、燃料ガス流路５８と供給孔部５９ａ及び排出孔部５９ｂとを覆う一方、外側シール部６６ｂは、前記面３８ａの外周端部を覆っている。この外側シール部６６ｂにより酸化剤ガス入口連通孔５０ａ及び酸化剤ガス出口連通孔５０ｂに連通する通路６８ａ、６８ｂが設けられている。
【００３８】
第１絶縁部材６２は、図５に示すように、第１金属セパレータ３８の面３８ｂに内側シール部６６ｃと外側シール部６６ｄとを一体成形する。内側シール部６６ｃは、冷却媒体流路６０と冷却媒体入口連通孔５２ａ及び冷却媒体出口連通孔５２ｂとを覆って設けられる。冷却媒体流路６０と冷却媒体入口連通孔５２ａ及び冷却媒体出口連通孔５２ｂとは、通路７０ａ、７０ｂを介して連通する。
【００３９】
第２絶縁部材６４は、第２金属セパレータ４０の面４０ａに一体成形される平面状シール部７２ａと、面４０ｂに一体成形される平面状シール部７２ｂとを有する。平面状シール部７２ａは、酸化剤ガス入口連通孔５０ａと酸化剤ガス出口連通孔５０ｂとを酸化剤ガス流路５６に連通する段差７４ａ、７４ｂを設ける。平面状シール部７２ｂは、冷却媒体入口連通孔５２ａ及び冷却媒体出口連通孔５２ｂを冷却媒体流路６０に連通するための段差７６ａ、７６ｂを設ける。
【００４０】
図２〜図４に示すように、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄは、それぞれダミー電極構造体８０と、前記ダミー電極構造体８０を挟持する第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０とを備える。ダミー電極構造体８０は、固体高分子電解質膜４２に対応する金属プレート８２と、前記金属プレート８２を挟持するアノード側カーボンペーパ８４及びカソード側カーボンペーパ８６とを備える。アノード側カーボンペーパ８４は、アノード電極４４を構成するガス拡散層に対応する一方、カソード側カーボンペーパ８６は、カソード電極４６を構成するガス拡散層に対応する。
【００４１】
第１金属セパレータ３８は、発電セル１２を構成する第１金属セパレータ３８と同一であり、共通に使用される。第２金属セパレータ４０は、発電セル１２を構成する第２金属セパレータ４０と同一であり、共通に使用される。
【００４２】
図１及び図２に示すように、燃料電池スタック１０には、酸化剤ガス入口連通孔５０ａの積層方向両端側に位置して絶縁性の樹脂製閉塞部材９０、９２が設けられる。閉塞部材９０は、エンドプレート２４ａ側に配置されており、角筒部９４とこの角筒部９４の一端に一体成形されるフランジ部９６とを有する。なお、角筒部９４の形状は、挿入される連通孔の断面形状に応じて設定され、連通孔形状によっては円筒形状等に設定される。少なくとも第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０のガス導入部が閉塞できる形状であればよい。フランジ部９６から角筒部９４を介して軸方向に貫通する通路９８が形成されるとともに、前記フランジ部９６には、複数の孔部１００が形成される。
【００４３】
各孔部１００には、ねじ１０２が挿入され、前記ねじ１０２の先端がエンドプレート２４ａに形成されたねじ孔１０４に螺合することにより、閉塞部材９０は、前記エンドプレート２４ａに取り付けられる。なお、閉塞部材９０は、エンドプレート２４ａに対して、ねじ固定に代え、接着や溶着等により固定してもよい。
【００４４】
角筒部９４は、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂに設けられている酸化剤ガス入口連通孔５０ａを閉塞して燃料電池スタックの内部に延在する。角筒部９４の先端位置は、第１ダミーセル１６ａを構成する第２金属セパレータ４０と同等位置又は前記第２金属セパレータ４０よりも内方位置に設定される。
【００４５】
第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂは、酸化剤ガス入口連通孔５０ａを閉塞されることにより、前記酸化剤ガス入口連通孔５０ａから各酸化剤ガス流路５６への酸化剤ガスの流入が阻止される。
【００４６】
閉塞部材９２は、角柱部１０６とフランジ部１０８とが一体成形され、前記フランジ部１０８に孔部１１０が形成される。ねじ１１２が孔部１１０を通って、エンドプレート２４ｂのねじ孔１１４にねじ込まれることにより、閉塞部材９２が前記エンドプレート２４ｂに取り付けられる。
【００４７】
図２に示すように、閉塞部材９２の角柱部１０６は、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄの酸化剤ガス入口連通孔５０ａに嵌合して、これらを酸化剤ガス流路５６から遮断する。
【００４８】
図３に示すように、エンドプレート２４ａには、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂの燃料ガス入口連通孔５４ａを閉塞して、閉塞部材９０が取り付けられる。エンドプレート２４ｂには、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄの燃料ガス入口連通孔５４ａを閉塞して、閉塞部材９２が取り付けられる。
【００４９】
図４に示すように、エンドプレート２４ａには、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂの冷却媒体入口連通孔５２ａを閉塞して、閉塞部材９０が取り付けられる。エンドプレート２４ｂには、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄの冷却媒体入口連通孔５２ａを閉塞して、閉塞部材９２が取り付けられる。
【００５０】
エンドプレート２４ａには、図示しないが、酸化剤ガス出口連通孔５０ｂ、燃料ガス出口連通孔５４ｂ及び冷却媒体出口連通孔５２ｂに対応して、必要に応じてそれぞれ閉塞部材９０が取り付けられる。エンドプレート２４ｂには、酸化剤ガス出口連通孔５０ｂ、燃料ガス出口連通孔５４ｂ及び冷却媒体出口連通孔５２ｂに対応して、それぞれ閉塞部材９２が取り付けられる。なお、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂに凝縮する水分を排出するために、酸化剤ガス出口連通孔５０ｂ及び燃料ガス出口連通孔５４ｂに閉塞部材９０、９２を設けなくてもよい。
【００５１】
なお、閉塞部材９０、９２は、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄにおいて、閉塞が必要な流体連通孔にのみ対応して設けられていればよい。例えば、燃料ガス入口連通孔５４ａ及び燃料ガス出口連通孔５４ｂには、閉塞部材９０、９２を不要にすることもできる。さらに、閉塞部材９０、９２のそれぞれの長さは、閉塞される流体連通孔の位置等によって設定可能である。
【００５２】
上記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。
【００５３】
先ず、図１及び図２に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、閉塞部材９０の通路９８に供給されることにより、前記通路９８から酸化剤ガス入口連通孔５０ａに供給される。図１及び図３に示すように、水素含有ガス等の燃料ガスは、閉塞部材９０の通路９８に供給されることにより、前記通路９８から燃料ガス入口連通孔５４ａに供給される。さらに、図１及び図４に示すように、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、閉塞部材９０の通路９８に供給されることにより、前記通路９８から冷却媒体入口連通孔５２ａに供給される。
【００５４】
酸化剤ガスは、図２及び図５に示すように、酸化剤ガス入口連通孔５０ａから第２金属セパレータ４０の酸化剤ガス流路５６に導入され、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体３６のカソード電極４６に供給される。
【００５５】
一方、燃料ガスは、図３及び図５に示すように、燃料ガス入口連通孔５４ａから供給孔部５９ａを通って第１金属セパレータ３８の燃料ガス流路５８に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路５８に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体３６のアノード電極４４に供給される。
【００５６】
従って、各電解質膜・電極構造体３６では、カソード電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４４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て発電が行われる。
【００５７】
次いで、カソード電極４６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔５０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部５９ｂを通り燃料ガス出口連通孔５４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５８】
また、冷却媒体入口連通孔５２ａに供給された冷却媒体は、図４及び図５に示すように、第１金属セパレータ３８と第２金属セパレータ４０との間の冷却媒体流路６０に導入された後、矢印Ｂ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体３６を冷却した後、冷却媒体出口連通孔５２ｂから排出される。
【００５９】
この場合、第１の実施形態では、図２に示すように、第１ダミーセル１６ａ及び第２ダミーセル１６ｂの酸化剤ガス入口連通孔５０ａが、閉塞部材９０により閉塞される一方、第３ダミーセル１６ｃ及び第４ダミーセル１６ｄの前記酸化剤ガス入口連通孔５０ａが、閉塞部材９２により閉塞されている。このため、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄでは、各酸化剤ガス流路５６に酸化剤ガスが流れることがなく、断熱空間を形成することができる。
【００６０】
同様に、図３に示すように、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄの燃料ガス入口連通孔５４ａは、閉塞部材９０、９２により閉塞されている。従って、各燃料ガス流路５８には、燃料ガスが流れることがなく、断熱空間を形成している。
【００６１】
さらに、図４に示すように、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄの冷却媒体入口連通孔５２ａは、閉塞部材９０、９２により閉塞されている。これにより、各冷却媒体流路６０には、冷却媒体が流れることがなく、断熱空間を形成している。このため、端部セルによる温度低下が回避され、燃料電池スタック１０全体として良好な発電性能を得ることができるという利点がある。
【００６２】
さらにまた、第１の実施形態では、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄを構成する第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０は、発電セル１２を構成する第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０と同一であり、それぞれ共用することができる。
【００６３】
従って、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄでは、専用セパレータを不要にすることが可能になる。これにより、セパレータ成形用の金型数を良好に削減することができ、製造コストの高騰を抑制することが可能になるという効果が得られる。
【００６４】
しかも、第１金属セパレータ３８と第２金属セパレータ４０とを用いるだけでよく、セパレータ種類が可及的に削減される。このため、燃料電池スタック１０の組立時に第１金属セパレータ３８及び第２金属セパレータ４０の誤組立が惹起されることがなく、燃料電池スタック１０の組立作業全体の効率化が容易に図られる。
【００６５】
さらに、所望の流体連通孔に閉塞部材９０、９２を挿入するだけで、所望の流体がセパレータ面内に流入することを遮断することができる。従って、種々の流体連通孔に容易且つ確実に適用することが可能になり、汎用性が良好に向上するという利点がある。
【００６６】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック１２０の一部分解概略斜視図である。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。
【００６７】
燃料電池スタック１２０は、積層方向両端に配置されるエンドプレート１２２ａ、１２２ｂを備えるとともに、前記エンドプレート１２２ａ、１２２ｂ間には、所定数の閉塞部材１２４が挟持される。
【００６８】
エンドプレート１２２ａ、１２２ｂには、図８に示すように、閉塞部材１２４が配置される位置に対応して凹部１２６ａ、１２６ｂが形成され、前記凹部１２６ａ、１２６ｂに前記閉塞部材１２４の両端が収容される。
【００６９】
閉塞部材１２４は、内部が空洞な角筒形状を有し、発電セル１２の積層体１４の範囲に亘って矢印Ａ方向に長尺な開口部１２８が形成される。開口部１２８の長手方向両端には、閉塞部１３０ａ、１３０ｂが構成され、第１ダミーセル１６ａ〜第４ダミーセル１６ｄの流体連通孔を遮蔽する。
【００７０】
このように構成される第２の実施形態では、第１の実施形態の閉塞部材９０、９２に代えて、単一の閉塞部材１２４を用いるだけでよい。これにより、専用セパレータを不要にして製造コストの高騰を抑制するとともに、組立作業全体の効率化が図られる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
なお、反応ガス供給配管から導入される水滴を排出するために、一部のダミーセルと閉塞部材内の流路とを繋いでもよい。また、ダミーセルの枚数は、必要に応じて変更可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１２０…燃料電池スタック      １２…発電セル
１４…積層体                        １６ａ〜１６ｄ…ダミーセル
２４ａ、２４ｂ、１２２ａ、１２２ｂ…エンドプレート
３６…電解質膜・電極構造体          ３８、４０…金属セパレータ
４２…固体高分子電解質膜            ４４…アノード電極
４６…カソード電極                  ５０ａ…酸化剤ガス入口連通孔
５０ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ５２ａ…冷却媒体入口連通孔
５２ｂ…冷却媒体出口連通孔          ５４ａ…燃料ガス入口連通孔
５４ｂ…燃料ガス出口連通孔          ５６…酸化剤ガス流路
５８…燃料ガス流路                  ６０…冷却媒体流路
８０…ダミー電極構造体              ９０、９２、１２４…閉塞部材
９４…角筒部                        ９６、１０８…フランジ部
９８…通路                          １０６…角柱部
１２６ａ、１２６ｂ…凹部            １２８…開口部
１３０ａ、１３０ｂ…閉塞部
【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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