(57)【要約】【課題】端部発電セルからの放熱を可及的に抑制するとともに、端部構成部材の過昇温を阻止することができ、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１２Ｍの積層方向両側に、ターミナルプレート１４ｂ、絶縁プレート１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが配設される。積層体１２Ｍとターミナルプレート１４ｂとの間に、第２断熱部材７０が配設される。ターミナルプレート１４ｂと絶縁プレート１８ｂとの間に、導電性プレート１６ｂが配設される。第２断熱部材７０と導電性プレート１６ｂとに、ヒートパイプ７４の両端が接続される。【選択図】図１
2016219351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設される燃料電池スタックであって、
前記積層体と前記ターミナルプレートとの間に配設される内側端部部材と、
前記ターミナルプレートと前記絶縁プレートとの間に配設される外側端部部材と、
前記内側端部部材と前記外側端部部材とに両端が接続されるヒートパイプと、
を備え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、前記ヒートパイプは、前記内側端部部材に接続される受熱部と、
前記外側端部部材に接続される放熱部と、
を備え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、前記ヒートパイプは、前記受熱部から前記放熱部に向かって上方に傾斜することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記ヒートパイプは、前記絶縁プレートの内部を通過す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、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレート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。燃料電池は、固体高分子電解質膜の両面に、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）を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持されることにより、発電セルを構成している。
【０００３】
通常、発電セルを所定の数だけ積層した積層体を備えるとともに、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されて、燃料電池スタックを構成している。この燃料電池スタックは、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される車載用燃料電池スタックとして使用されている。
【０００４】
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、この発電セルに隣接するターミナルプレートや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】
特に、低温環境下では、放熱量が大きくなり、低温での発電性能及び起動性が低下するおそれがある。また、端部発電セルの面内が放熱により結露すると、凝縮水の発生による発電性能の低下が惹起され、膜劣化等のスタック耐久性の低下が懸念される。
【０００６】
一方、燃料電池スタックが高負荷状態で運転を継続すると、端部発電セルと接触している端部構成部材が過昇温し易くなり、端部セパレータやＭＥＡ等が熱により損傷するおそれがある。
【０００７】
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、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両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されている。少なくとも一方の絶縁プレートは、積層体側の端部が開口される凹部を設けるとともに、前記凹部には、断熱部材及びターミナルプレートが収容されている。そして、断熱部材は、ターミナルプレートと積層体との間に積層されている。
【０００８】
従って、特許文献１では、簡単な構成で、積層体の端部に配置される端部発電セルの温度低下を確実に阻止し、良好な発電性能を維持することが可能になる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５６０８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、端部発電セルからの放熱を可及的に抑制するとともに、端部構成部材の過昇温を阻止することができ、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】
【００１１】
本発明に係る燃料電池スタックは、燃料ガスと酸化剤ガスとの電気化学反応により発電する発電セルを備えている。複数の発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されている。燃料電池スタックは、積層体とターミナルプレートとの間に配設される内側端部部材と、前記ターミナルプレートと絶縁プレートとの間に配設される外側端部部材とを備えている。そして、内側端部部材と外側端部部材とには、ヒートパイプの両端が接続されている。
【００１２】
また、ヒートパイプは、内側端部部材に接続される受熱部と、外側端部部材に接続される放熱部とを備えることが好ましい。
【００１３】
さらに、ヒートパイプは、受熱部から放熱部に向かって上方に傾斜することが好ましい。
【００１４】
さらにまた、ヒートパイプは、絶縁プレートの内部を通過することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、積層体とターミナルプレートとの間に配設される内側端部部材と、前記ターミナルプレートと絶縁プレートとの間に配設される外側端部部材とに、ヒートパイプの両端が接続されている。このため、内側端部部材が昇温した際、前記内側端部部材の熱は、ヒートパイプを介して外側端部部材に伝熱されている。
【００１６】
従って、内側端部部材が過昇温されることがなく、端部発電セルを構成するＭＥＡや端部セパレータ等が熱により損傷することを可及的に抑制することができる。しかも、外側端部部材が昇温されるため、ターミナルプレートを良好に保温することが可能になり、放熱を確実に抑制することができる。
【００１７】
これにより、端部発電セルからの放熱を可及的に抑制するとともに、端部構成部材の過昇温を阻止することができ、所望の発電性能を確実に維持することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【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を構成する発電セルの分解斜視説明図である。
【図４】前記燃料電池スタックを構成する一方の絶縁プレート側のヒートパイプ構造の斜視説明図である。
【図５】前記ヒートパイプ構造の正面説明図である。
【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一部の断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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）又は垂直方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１２Ｍを備える。
【００２０】
積層体１２Ｍの積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１４ａ、導電性プレート（外側端部部材）１６ａ、絶縁プレート１８ａ及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１２Ｍの積層方向他端には、ターミナルプレート１４ｂ、導電性プレート（外側端部部材）１６ｂ、絶縁プレート１８ｂ及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される（図１及び図２参照）。
【００２１】
燃料電池スタック１０は、図１に示すように、例えば、長方形に構成されるエンドプレート２０ａ、２０ｂ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る。なお、燃料電池スタック１０は、例えば、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てもよい。
【００２２】
発電セル１２は、図２及び図３に示すように、第１金属セパレータ２２、第１電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２４ａ、第２金属セパレータ２６、第２電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２４ｂ及び第３金属セパレータ２８を設ける。第１金属セパレータ２２、第２金属セパレータ２６及び第３金属セパレータ２８は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の縦長形状の断面凹凸に成形された金属板により構成されるが、カーボンセパレータを用いてもよい。なお、発電セルは、１枚のＭＥＡと２枚のセパレータとを備え、前記ＭＥＡを一対の前記セパレータ間により挟持して構成してもよい。
【００２３】
図２に示すように、第１電解質膜・電極構造体２４ａ及び第２電解質膜・電極構造体２４ｂ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３０を備える。固体高分子電解質膜３０は、アノード電極３２及びカソード電極３４により挟持される。アノード電極３２は、カソード電極３４よりも小さな平面寸法を有する段差ＭＥＡを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極３４よりも大きな平面寸法を有することもできる。
【００２４】
アノード電極３２及びカソード電極３４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３０の両面に形成される。
【００２５】
図３に示すように、発電セル１２の長辺方向（矢印Ｃ方向）の上端縁部には、積層方向である矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３６ａ及び燃料ガス入口連通孔３８ａが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３６ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス入口連通孔３８ａは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。
【００２６】
発電セル１２の長辺方向（矢印Ｃ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燃料ガス出口連通孔３８ｂ及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔３６ｂが設けられる。なお、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとを入れ替えて構成してもよい。
【００２７】
発電セル１２の短辺方向（矢印Ｂ方向）の両端縁部上部側には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を供給する一対の冷却媒体入口連通孔４０ａが設けられる。発電セル１２の短辺方向の両端縁部下部側には、矢印Ａ方向に互いに連通して、冷却媒体を排出する一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂが設けられる。
【００２８】
第１金属セパレータ２２の第１電解質膜・電極構造体２４ａに向かう面２２ａには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとを連通する第１燃料ガス流路４２が形成される。
【００２９】
燃料ガス入口連通孔３８ａと第１燃料ガス流路４２とは、複数の入口連結流路４３ａを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔３８ｂと前記第１燃料ガス流路４２とは、複数の出口連結流路４３ｂを介して連通する。入口連結流路４３ａは、蓋体４５ａにより覆われるとともに、出口連結流路４３ｂは、蓋体４５ｂにより覆われる。第１金属セパレータ２２の面２２ｂには、一対の冷却媒体入口連通孔４０ａと一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂとを連通する冷却媒体流路４４の一部が形成される。
【００３０】
第２金属セパレータ２６の第１電解質膜・電極構造体２４ａに向かう面２６ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａと酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとを連通する第１酸化剤ガス流路４６が形成される。
【００３１】
第２金属セパレータ２６の第２電解質膜・電極構造体２４ｂに向かう面２６ｂには、燃料ガス入口連通孔３８ａと燃料ガス出口連通孔３８ｂとを連通する第２燃料ガス流路４８が形成される。燃料ガス入口連通孔３８ａと第２燃料ガス流路４８とは、複数の入口連結流路４７ａを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔３８ｂと前記第２燃料ガス流路４８とは、複数の出口連結流路４７ｂを介して連通する。入口連結流路４７ａは、蓋体４９ａにより覆われるとともに、出口連結流路４７ｂは、蓋体４９ｂにより覆われる。
【００３２】
第３金属セパレータ２８の第２電解質膜・電極構造体２４ｂに向かう面２８ａには、酸化剤ガス入口連通孔３６ａと酸化剤ガス出口連通孔３６ｂとを連通する第２酸化剤ガス流路５０が形成される。第３金属セパレータ２８の面２８ｂには、冷却媒体流路４４の一部が形成される。
【００３３】
第１金属セパレータ２２の面２２ａ、２２ｂには、この第１金属セパレータ２２の外周端縁部を周回して第１シール部材５２が一体成形される。第２金属セパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、この第２金属セパレータ２６の外周端縁部を周回して第２シール部材５４が一体成形される。第３金属セパレータ２８の面２８ａ、２８ｂには、この第３金属セパレータ２８の外周端縁部を周回して第３シール部材５６が一体成形される。
【００３４】
第１シール部材５２、第２シール部材５４及び第３シール部材５６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等の弾性を有するシール部材が用いられる。
【００３５】
図１に示すように、ターミナルプレート１４ａ、１４ｂは、長方形を有し、後述する絶縁プレート１８ａ、１８ｂの凹部６２ａ、６２ｂに収容可能な外径寸法に設定される。ターミナルプレート１４ａ、１４ｂの面内中央から離間した位置（面内中央でもよい）には、積層方向外方に延在する端子部５８ａ、５８ｂが設けられる。
【００３６】
導電性プレート１６ａ、１６ｂは、例えば、カーボンプレート又は金属プレートで形成され、ターミナルプレート１４ａ、１４ｂと略同一の外径寸法を有する長方形に設定される。導電性プレート１６ａ、１６ｂの面内中央から離間した位置（面内中央でもよい）には、端子部５８ａ、５８ｂが挿入される孔部６０ａ、６０ｂが形成される。
【００３７】
絶縁プレート１８ａ、１８ｂ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。絶縁プレート１８ａの導電性プレート１６ａ（ターミナルプレート１４ａ）に対向する面には、中央部に矩形状の凹部６２ａが設けられる。凹部６２ａには、ターミナルプレート１４ａの端子部５８ａが挿入される孔部６４ａが連通する。絶縁プレート１８ａには、凹部６２ａの外方に位置して酸化剤ガス入口連通孔３６ａ、酸化剤ガス出口連通孔３６ｂ、燃料ガス入口連通孔３８ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが形成される。
【００３８】
絶縁プレート１８ｂの導電性プレート１６ｂ（ターミナルプレート１４ｂ）に対向する面には、中央部に矩形状の凹部６２ｂが設けられる。凹部６２ｂには、ターミナルプレート１４ｂの端子部５８ｂが挿入される孔部６４ｂが連通する。絶縁プレート１８ｂには、凹部６２ｂの外方に位置して一対の冷却媒体入口連通孔４０ａ及び一対の冷却媒体出口連通孔４０ｂが形成される。
【００３９】
図１及び図２に示すように、絶縁プレート１８ｂの凹部６２ｂには、導電性プレート１６ｂ、ターミナルプレート１４ｂ及び導電性断熱部材６６が収容される。導電性断熱部材６６は、例えば、それぞれ材質の異なる少なくとも第１断熱部材６８と第２断熱部材（内側端部部材）７０とを備え、ターミナルプレート１４ｂ側から前記第１断熱部材６８と前記第２断熱部材７０の順に積層される。
【００４０】
第１断熱部材６８は、例えば、断面が波板状の金属プレートで構成される一方、第２断熱部材７０は、例えば、平坦な形状を有するカーボンプレート又は金属プレートで構成される。絶縁プレート１８ａの凹部６２ａには、同様に導電性断熱部材６６が配設される（図１参照）。なお、第１断熱部材６８と第２断熱部材７０とは、同じ材質でもよい。
【００４１】
導電性プレート１６ｂと第２断熱部材７０とには、ヒートパイプ機構７２が設けられる。ヒートパイプ機構７２は、導電性プレート１６ｂの鉛直方向（矢印Ｃ方向）に延在する一方の長辺と、第２断熱部材７０の鉛直方向に延在する一方の長辺とに接続される複数本のヒートパイプ７４を備える。ヒートパイプ機構７２は、導電性プレート１６ｂの鉛直方向に延在する他方の長辺と、第２断熱部材７０の鉛直方向に延在する他方の長辺とに接続される複数本のヒートパイプ７４を備える。
【００４２】
図４に示すように、ヒートパイプ７４は、平面視で略コ字状を有する。ヒートパイプ７４は、第２断熱部材７０の各長辺に、例えば、ろう付けや溶接等により接続される受熱部７４ａと、導電性プレート１６ｂの各長辺に、例えば、ろう付けや溶接等により接続される放熱部７４ｂと、前記受熱部７４ａと前記放熱部７４ｂとを連結する棒状部７４ｃとを有する。なお、棒状部７４ｃに継ぎ手７４ｊを設けることにより、受熱部７４ａと放熱部７４ｂとを連結してもよい。
【００４３】
各ヒートパイプ７４では、一端に設けられる受熱部７４ａは、他端に設けられる放熱部７４ｂよりも重力方向下方に配置される。図５に示すように、棒状部７４ｃの中心線Ｔは、水平線Ｈに対して、受熱部７４ａから放熱部７４ｂに向かって上方に角度α゜だけ傾斜する。図２に示すように、棒状部７４ｃは、絶縁プレート１８ｂの内部に設けられる。なお、導電性プレート１６ａと第２断熱部材７０とには、ヒートパイプ機構７２が設けられており、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
ヒートパイプ７４は、密閉容器を構成しており、図示しないが、高温部である受熱部７４ａの内壁で作動液が熱を吸収して蒸発すると、作動液蒸気が空洞を通って低温部である放熱部７４ｂに移動する。放熱部７４ｂで冷却された作動液蒸気は、凝集して液体に戻り、内壁のウィック（毛細管構造の芯）に吸収される。さらに、作動液は、ウィックを伝わって受熱部７４ａに戻される。
【００４５】
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。
【００４６】
先ず、図１に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口連通孔３６ａに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート２０ａの燃料ガス入口連通孔３８ａに供給される。一方、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート２０ｂの一対の冷却媒体入口連通孔４０ａに供給される。
【００４７】
酸化剤ガスは、図３に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３６ａから第２金属セパレータ２６の第１酸化剤ガス流路４６、及び第３金属セパレータ２８の第２酸化剤ガス流路５０に導入される。酸化剤ガスは、矢印Ｃ方向に移動して第１電解質膜・電極構造体２４ａ及び第２電解質膜・電極構造体２４ｂの各カソード電極３４に供給される。
【００４８】
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔３８ａから第１金属セパレータ２２の第１燃料ガス流路４２、及び第２金属セパレータ２６の第２燃料ガス流路４８に導入される。燃料ガスは、第１燃料ガス流路４２及び第２燃料ガス流路４８に沿って矢印Ｃ方向に移動し、第１電解質膜・電極構造体２４ａ及び第２電解質膜・電極構造体２４ｂの各アノード電極３２に供給される。
【００４９】
従って、第１電解質膜・電極構造体２４ａ及び第２電解質膜・電極構造体２４ｂでは、各カソード電極３４に供給される酸化剤ガスと、各アノード電極３２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。
【００５０】
次いで、カソード電極３４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３６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極３２に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔３８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。
【００５１】
また、図３に示すように、各冷却媒体入口連通孔４０ａに供給された冷却媒体は、互いに隣接する第１金属セパレータ２２と第３金属セパレータ２８との間の冷却媒体流路４４に導入される。冷却媒体は、先ず、互いに近接するように、矢印Ｂ方向に流通する。冷却媒体は、さらに矢印Ｃ方向（セパレータ長辺方向）に流通して第１電解質膜・電極構造体２４ａ及び第２電解質膜・電極構造体２４ｂを冷却する。そして、冷却媒体は、互いに離間するように、矢印Ｂ方向に流通して各冷却媒体出口連通孔４０ｂから排出される。
【００５２】
この場合、第１の実施形態では、図１及び図２に示すように、積層体１２Ｍとターミナルプレート１４ｂとの間には、第２断熱部材７０が配設されている。さらに、ターミナルプレート１４ｂと絶縁プレート１８ｂとの間には、導電性プレート１６ｂが配設されている。そして、導電性プレート１６ｂと第２断熱部材７０とには、ヒートパイプ機構７２が設けられている。
【００５３】
具体的には、図４及び図５に示すように、導電性プレート１６ｂの鉛直方向に延在する各長辺と、第２断熱部材７０の鉛直方向に延在する各長辺とには、複数本のヒートパイプ７４の両端が接続されている。各ヒートパイプ７４では、受熱部７４ａが第２断熱部材７０に接続される一方、放熱部７４ｂが導電性プレート１６ｂに接続されている。このため、第２断熱部材７０が昇温した際、前記第２断熱部材７０の温度が導電性プレート１６ｂの温度よりも高い場合、前記第２断熱部材７０の熱は、複数本のヒートパイプ７４を介して前記導電性プレート１６ｂに伝熱されている。なお、第２断熱部材７０の温度と導電性プレート１６ｂの温度との大小が逆になった場合、ヒートポンプは作動することがなく、熱の移動はない。
【００５４】
従って、第２断熱部材７０が過昇温されることがない。これにより、特に積層体１２Ｍの端部に配置される端部発電セル１２end（図２参照）を構成する第１電解質膜・電極構造体２４ａや、端部セパレータである第１金属セパレータ２２等が、熱により損傷することを可及的に抑制することができる。
【００５５】
しかも、導電性プレート１６ｂが昇温されるため、ターミナルプレート１４ｂを良好に保温することが可能になり、放熱を確実に抑制することができる。その上、ヒートパイプ７４は、受熱部７４ａから放熱部７４ｂに向かって上方に傾斜している。このため、ヒートパイプ７４は、良好な熱交換機能を確保することが可能になる。
【００５６】
従って、端部発電セル１２endからの放熱を可及的に抑制するとともに、端部構成部材の過昇温を阻止することができ、所望の発電性能を確実に維持することが可能になるという効果が得られる。なお、ターミナルプレート１４ａ側には、ターミナルプレート１４ｂ側と同様に、ヒートパイプ機構７２が設けられている。その作用及び効果は、上記のターミナルプレート１４ｂ側と同様であり、その詳細な説明は省略する。
【００５７】
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の一部の断面側面図である。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。
【００５８】
燃料電池スタック８０では、導電性プレート１６ｂと第２断熱部材７０とには、ヒートパイプ機構８２が設けられる。ヒートパイプ機構８２は、導電性プレート１６ｂの鉛直方向に延在する各長辺と、第２断熱部材７０の鉛直方向に延在する各長辺とに接続される複数本のヒートパイプ８４を備える。
【００５９】
ヒートパイプ８４は、平面視で略コ字状を有する。ヒートパイプ８４は、第２断熱部材７０の長辺に接続される受熱部８４ａと、導電性プレート１６ｂの長辺に接続される放熱部８４ｂと、前記受熱部８４ａと前記放熱部８４ｂとを連結する棒状部８４ｃとを有する。受熱部８４ａは、絶縁プレート１８ｂの外方から前記絶縁プレート１８ｂの内部に挿入され、凹部６２ｂ内に突出して第２断熱部材７０の内部に挿入される。
【００６０】
放熱部８４ｂは、絶縁プレート１８ｂの外方から前記絶縁プレート１８ｂの内部に挿入され、凹部６２ｂ内に突出して導電性プレート１６ｂの内部に挿入される。棒状部８４ｃは、絶縁プレート１８ｂの外方に配置される。各ヒートパイプ８４では、一端に設けられる受熱部８４ａは、他端に設けられる放熱部８４ｂよりも重力方向下方に配置される。
【００６１】
このように構成される第２の実施形態では、導電性プレート１６ｂと第２断熱部材７０とには、ヒートパイプ機構８２が設けられている。このため、第２断熱部材７０が昇温した際、前記第２断熱部材７０の熱は、複数本のヒートパイプ８４を介して導電性プレート１６ｂに伝熱され、前記第２断熱部材７０が過昇温されることがない。従って、端部発電セル１２endからの放熱を可及的に抑制するとともに、端部構成部材の過昇温を阻止することができる等、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６２】
なお、第１及び第２の実施形態では、各ヒートパイプ７４、８４は、第２断熱部材７０及び絶縁プレート１８ｂの鉛直方向に延在する各長辺に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、第２断熱部材７０及び絶縁プレート１８ｂの各上部側にヒートパイプを接続することもできる。その際、ヒートパイプでは、受熱部から放熱部に向かって上方に傾斜することが好ましい。
【符号の説明】
【００６３】
１０、８０…燃料電池スタック        １２…発電セル
１２end…端部発電セル               １２Ｍ…積層体
１４ａ、１４ｂ…ターミナルプレート  １６ａ、１６ｂ…導電性プレート
１８ａ、１８ｂ…絶縁プレート        ２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２２、２６、２８…金属セパレータ    ２４ａ、２４ｂ…電解質膜・電極構造体
３０…固体高分子電解質膜            ３２…アノード電極
３４…カソード電極                  ３６ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３６ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔          ４０ａ…冷却媒体入口連通孔
４０ｂ…冷却媒体出口連通孔          ４２、４８…燃料ガス流路
４４…冷却媒体流路                  ４６、５０…酸化剤ガス流路
５２、５４、５６…シール部材        ６２ａ、６２ｂ…凹部
６６…導電性断熱部材                ６８、７０…断熱部材
７２、８２…ヒートパイプ機構        ７４、８４…ヒートパイプ
７４ａ、８４ａ…受熱部              ７４ｂ、８４ｂ…放熱部
７４ｃ、８４ｃ…棒状部
【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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