(57)【要約】【課題】端部セパレータに偏荷重が作用することを阻止し、適切な面圧を発電面に付与するとともに、放熱を抑制することを可能にする。【解決手段】燃料電池スタック１０は、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８が、第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２により挟持される発電セル１２を備える。端部セルユニット１２Ａは、端部セパレータ３０endを有し、前記端部セパレータ３０endには、第３断熱部材７４ａが当接する。第３断熱部材７４ａには、該端部セパレータ３０endの凹部３０ｒの一部に当接する凸状部７４ａｐと、前記端部セパレータ３０endの凸部３０ｐに当接する凹状部７４ａｒと、が形成される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体と波板形状のセパレータとを有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端には、前記セパレータが端部セパレータとして配置され、各端部セパレータの外方には、集電部材を介装して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、
前記端部セパレータに当接する前記集電部材には、該端部セパレータの該集電部材から離間する凹部の一部に当接する凸状部と、
前記端部セパレータの前記集電部材に近接する凸部に当接する凹状部と、
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２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記集電部材に設けられた前記凹状部には、前記端部セパレータの前記凸部の一部に当接する突起部が設けら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・電極構造体と波板形状のセパレータとを有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一方の面側にアノード電極が、他方の面側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・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。燃料電池は、通常、所定の数の発電セルが積層されることにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池車両（燃料電池電気自動車等）に組み込まれている。
【０００３】
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、端部セルともいう）は、この端部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。これにより、端部セル内に滞留水が発生し、発電性能が低下するという問題がある。
【０００４】
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、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両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが配設されている。そして、少なくとも一方の絶縁部材は、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。
【０００５】
このため、断熱部材及びターミナルプレートの外周部からの放熱を良好に抑制することができ、簡単な構成で、端部セルの温度低下を確実に阻止して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】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４９５９５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の燃料電池スタックでは、電解質・電極構造体の膨潤によりエンドプレート間の荷重が増加する場合がある。その際、積層体の積層方向両端に配置されている金属セパレータには、他の金属セパレータよりも荷重が集中し易い。ここで、金属セパレータは、波板形状を有しており、凸部と凹部とで偏荷重が作用して荷重が均一化されない可能性がある。
【０００８】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、最端部の発電セルを構成するセパレータに偏荷重が作用することを阻止し、適切な面圧を発電面に付与するとともに、放熱を抑制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】
【０００９】
本発明に係る燃料電池スタックは、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体と波板形状のセパレータとを有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端には、セパレータが端部セパレータとして配置され、各端部セパレータの外方には、集電部材を介装してエンドプレートが配設されている。
【００１０】
そして、端部セパレータに当接する集電部材には、該端部セパレータの該集電部材から離間する凹部の一部に当接する凸状部と、前記端部セパレータの前記集電部材に近接する凸部に当接する凹状部と、が形成されている。
【００１１】
また、この燃料電池スタックでは、集電部材に設けられた凹状部には、端部セパレータの凸部の一部に当接する突起部が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、集電部材に設けられた凸状部は、端部セパレータの凹部の一部に当接するため、前記端部セパレータを確実に押圧保持することができる。従って、端部セパレータには、均一な荷重を印加することが可能になり、前記端部セパレータの偏荷重を確実に抑制することができる。これにより、適切な面圧を発電面に付与することが可能になる。
【００１３】
しかも、集電部材に設けられた凸状部は、端部セパレータの凹部の一部に当接している。このため、集電部材と端部セパレータとの接触面積を減少させることができ、熱伝導による放熱を有効に抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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斜視説明図である。
【図２】前記燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。
【図３】前記燃料電池スタックの、図２中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】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５】前記燃料電池スタックを構成する第３断熱部材の斜視説明図である。
【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断面説明図である。
【図７】前記燃料電池スタックを構成する第３断熱部材の斜視説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２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）又は重力方向（矢印Ｃ方向）に積層された積層体１４を備える。
【００１６】
積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、インシュレータ（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（図２参照）。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、インシュレータ（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。
【００１７】
図１に示すように、エンドプレート２０ａ、２０ｂは、横長（縦長でもよい）の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー２４が配置される。各連結バー２４は、両端をエンドプレート２０ａ、２０ｂの内面にボルト２６を介して固定され、複数の積層された発電セル１２に積層方向（矢印Ａ方向）の締め付け荷重を付与する。なお、燃料電池スタック１０では、エンドプレート２０ａ、２０ｂを端板とする筐体を備え、前記筐体内に積層体１４を収容するように構成してもよい。
【００１８】
発電セル１２は、図３及び図４に示すように、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８が、第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２により挟持される。第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２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薄板を波形にプレス成形して構成される。第１セパレータ３０及び第２セパレータ３２は、金属セパレータに代えて、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。
【００１９】
発電セル１２の長辺方向である矢印Ｂ方向（図４中、水平方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向（積層方向）に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔３４ａ、冷却媒体入口連通孔３６ａ及び燃料ガス出口連通孔３８ｂは、矢印Ｃ方向に配列して設けられ、前記酸化剤ガス入口連通孔３４ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。冷却媒体入口連通孔３６ａは、冷却媒体を供給し、燃料ガス出口連通孔３８ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
【００２０】
発電セル１２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、燃料ガス入口連通孔３８ａ、冷却媒体出口連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス出口連通孔３４ｂが、矢印Ｃ方向に配列して設けられる。燃料ガス入口連通孔３８ａは、燃料ガスを供給し、冷却媒体出口連通孔３６ｂは、冷却媒体を排出するとともに、酸化剤ガス出口連通孔３４ｂは、酸化剤ガスを排出する。
【００２１】
第１セパレータ３０の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に向かう面３０ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する燃料ガス流路４０が形成される。燃料ガス流路４０は、入口通路部４１ａを介して燃料ガス入口連通孔３８ａに連通するとともに、出口通路部４１ｂを介して燃料ガス出口連通孔３８ｂに連通する。入口通路部４１ａは、後述する第１シール部材４６により一体成形される島状部を有し、該島状部間に燃料ガス入口連通路が形成される。出口通路部４１ｂは、同様に第１シール部材４６により一体成形される島状部を有し、該島状部間に燃料ガス出口連通路が形成される。
【００２２】
第２セパレータ３２の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に向かう面３２ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する酸化剤ガス流路４２が設けられる。酸化剤ガス流路４２は、入口通路部４３ａを介して酸化剤ガス入口連通孔３４ａと連通するとともに、出口通路部４３ｂを介して酸化剤ガス出口連通孔３４ｂとに連通する。入口通路部４３ａは、後述する第２シール部材４８により一体成形される島状部を有し、該島状部間に酸化剤ガス入口連通路が形成される。出口通路部４３ｂは、同様に第２シール部材４８により一体成形される島状部を有し、該島状部間に酸化剤ガス出口連通路が形成される。
【００２３】
互いに隣接する第１セパレータ３０の面３０ｂと第２セパレータ３２の面３２ｂとの間には、冷却媒体入口連通孔３６ａと冷却媒体出口連通孔３６ｂとに連通する冷却媒体流路４４が形成される。冷却媒体流路４４は、燃料ガス流路４０が形成された第１セパレータ３０の裏面形状と、酸化剤ガス流路４２が形成された第２セパレータ３２の裏面形状とが重なり合って形成される。
【００２４】
第１セパレータ３０の面３０ａ、３０ｂには、この第１セパレータ３０の外周端部を周回して、第１シール部材４６が一体化される。第２セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第２セパレータ３２の外周端部を周回して、第２シール部材４８が一体化される。
【００２５】
図３に示すように、第１シール部材４６は、面３０ａ側に設けられて樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８を構成する樹脂枠部材５６（後述する）に当接する第１凸状シール４６ａを有する。第１シール部材４６は、面３０ｂ側に設けられて隣接する第２セパレータ３２の第２シール部材４８に当接する二重シールである第２凸状シール４６ｂ及び第３凸状シール４６ｃを有する。第２シール部材４８は、面３２ａ側に設けられて第１シール部材４６に当接する第４凸状シール４８ａを有する。なお、第４凸状シール４８ａに代えて、第１シール部材４６に凸状シール（図示せず）を設けてもよい。
【００２６】
第１シール部材４６及び第２シール部材４８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。
【００２７】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８は、段差ＭＥＡである電解質膜・電極構造体２８ａを備える。電解質膜・電極構造体２８ａ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（陽イオン交換膜）５０と、前記固体高分子電解質膜５０を挟持するアノード電極５２及びカソード電極５４とを有する。固体高分子電解質膜５０は、フッ素系電解質の他、ＨＣ（炭化水素）系電解質を使用してもよい。
【００２８】
カソード電極５４は、固体高分子電解質膜５０及びアノード電極５２よりも小さな平面寸法（外形寸法）を有する。なお、上記の構成に代えて、アノード電極５２は、固体高分子電解質膜５０及びカソード電極５４よりも小さな平面寸法を有するように構成してもよい。
【００２９】
アノード電極５２は、固体高分子電解質膜５０の一方の面５０ａに接合される第１電極触媒層５２ａと、前記第１電極触媒層５２ａに積層される第１ガス拡散層５２ｂとを設ける。第１電極触媒層５２ａ及び第１ガス拡散層５２ｂは、同一の（又は異なる）外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜５０と同一（又は同一未満）の外形寸法に設定される。
【００３０】
カソード電極５４は、固体高分子電解質膜５０の面５０ｂに接合される第２電極触媒層５４ａと、前記第２電極触媒層５４ａに積層される第２ガス拡散層５４ｂとを設ける。第２電極触媒層５４ａ及び第２ガス拡散層５４ｂは、同一の（又は異なる）外形寸法を有するとともに、固体高分子電解質膜５０の外形寸法よりも小さな外形寸法に設定される。
【００３１】
第１電極触媒層５２ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が第１ガス拡散層５２ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第２電極触媒層５４ａは、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が第２ガス拡散層５４ｂの表面に一様に塗布されて形成される。第１ガス拡散層５２ｂ及び第２ガス拡散層５４ｂは、カーボンペーパ、カーボンクロス等からなる。第１電極触媒層５２ａ及び第２電極触媒層５４ａは、固体高分子電解質膜５０の両面に形成される。
【００３２】
樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８は、固体高分子電解質膜５０の外周を周回するとともに、アノード電極５２及びカソード電極５４に接合される枠形状の樹脂枠部材５６を備える。樹脂枠部材５６は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＬＣＰ（リキッドクリスタルポリマー）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、又はｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル樹脂）等で構成される。樹脂枠部材５６は、その他、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）又は変性ポリオレフィンで構成してもよい。
【００３３】
樹脂枠部材５６は、固体高分子電解質膜５０の外周縁部が接合される薄肉状の内側膨出部５６ａと、第１シール部材４６の第１凸状シール４６ａが当接する薄肉状の外側膨出部５６ｂとを有する。
【００３４】
図３に示すように、積層体１４の積層方向両端には、発電セル１２が端部セルユニット１２Ａ、１２Ｂとして配置される。端部セルユニット１２Ａでは、インシュレータ１８ａに当接する第１セパレータ３０が端部セパレータ３０endとして配置される。端部セパレータ３０endは、ターミナルプレート１６ａから離間する方向に窪む凹部３０ｒと、前記ターミナルプレート１６ａ側に突出する凸部３０ｐとを、矢印Ｃ方向に交互に形成する。樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に対向して燃料ガス流路４０を形成するためである。
【００３５】
端部セルユニット１２Ｂでは、インシュレータ１８ｂに当接する第２セパレータ３２が端部セパレータ３２endとして配置される。端部セパレータ３２endは、ターミナルプレート１６ｂから離間する方向に窪む凹部３２ｒと、前記ターミナルプレート１６ｂ側に突出する凸部３２ｐとを、矢印Ｃ方向に交互に形成する。樹脂枠付き電解質膜・電極構造体２８に対向して酸化剤ガス流路４２を形成するためである。
【００３６】
図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの略中央には、積層方向外方に延在する端子部５８ａ、５８ｂが設けられる。端子部５８ａ、５８ｂは、絶縁性筒体６０ａ、６０ｂに挿入されてインシュレータ１８ａ、１８ｂの孔部６２ａ、６２ｂ及びエンドプレート２０ａ、２０ｂの孔部６４ａ、６４ｂを貫通して前記エンドプレート２０ａ、２０ｂの外部に突出する。
【００３７】
インシュレータ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。インシュレータ１８ａ、１８ｂの中央部には、積層体１４に向かって開口される凹部６６ａ、６６ｂが形成され、前記凹部６６ａ、６６ｂは、孔部６２ａ、６２ｂに連通する。
【００３８】
図２及び図３に示すように、凹部６６ａには、ターミナルプレート１６ａ及び断熱部材（集電部材）６８ａが収容される一方、凹部６６ｂには、ターミナルプレート１６ｂ及び断熱部材（集電部材）６８ｂが収容される。断熱部材６８ａは、ターミナルプレート１６ａ側から積層方向内方に向かって配置される第１断熱部材７０ａ、第２断熱部材７２ａ及び第３断熱部材７４ａを備える。
【００３９】
第１断熱部材７０ａは、例えば、平坦な形状を有する多孔性カーボンプレートで構成されるとともに、第２断熱部材７２ａは、例えば、波板状の金属製の導電プレートで構成される。なお、第２断熱部材７２ａは、第１断熱部材７０ａと同一の材料で構成してもよい。
【００４０】
図２、図３及び図５に示すように、第３断熱部材７４ａは、多孔性カーボンプレートで構成される平板部７４ａｆを有し、前記平板部７４ａｆには、端部セパレータ３０endの凹部３０ｒの一部に当接する複数本の凸状部７４ａｐが形成される。凸状部７４ａｐは、矢印Ｂ方向に延在するとともに、矢印Ｃ方向に互いに並列される。
【００４１】
図３に示すように、凸状部７４ａｐの幅寸法ｔ１は、凹部３０ｒの幅寸法ｔ２よりも小さな寸法に設定される（ｔ１＜ｔ２）。第３断熱部材７４ａは、隣接する凸状部７４ａｐの間に形成される凹状部７４ａｒを有する。各凹状部７４ａｒには、端部セパレータ３０endの各凸部３０ｐが当接する。
【００４２】
断熱部材６８ｂは、ターミナルプレート１６ｂ側から積層方向内方に向かって配置される第１断熱部材７０ｂ、第２断熱部材７２ｂ及び第３断熱部材７４ｂを備える。第１断熱部材７０ｂは、例えば、平坦な形状を有する多孔性カーボンプレートで構成されるとともに、第２断熱部材７２ｂは、例えば、波板状の金属製の導電プレートで構成される。なお、第２断熱部材７２ｂは、第１断熱部材７０ｂと同一の材料で構成してもよい。
【００４３】
図２及び図３に示すように、第３断熱部材７４ｂは、多孔性カーボンプレートで構成される平板部７４ｂｆを有し、前記平板部７４ｂｆには、端部セパレータ３２endの凹部３２ｒの一部に当接する複数本の凸状部７４ｂｐが形成される。凸状部７４ｂｐは、矢印Ｂ方向に延在するとともに、矢印Ｃ方向に互いに並列される。
【００４４】
図３に示すように、凸状部７４ｂｐの幅寸法ｔ３は、凹部３２ｒの幅寸法ｔ４よりも小さな寸法に設定される（ｔ３＜ｔ４）。第３断熱部材７４ｂは、隣接する凸状部７４ｂｐの間に形成される凹状部７４ｂｒを有する。各凹状部７４ｂｒには、端部セパレータ３２endの各凸部３２ｐが当接する。
【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３４ａ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。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２０ａの冷却媒体入口連通孔３６ａに供給される。
【００４７】
酸化剤ガスは、図４に示すように、酸化剤ガス入口連通孔３４ａから第２セパレータ３２の酸化剤ガス流路４２に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２８ａのカソード電極５４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セパレータ３０の燃料ガス流路４０に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路４０に沿って矢印Ｂ方向に移動し、電解質膜・電極構造体２８ａのアノード電極５２に供給される。
【００４９】
従って、各電解質膜・電極構造体２８ａでは、カソード電極５４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極５２に供給される燃料ガスとが、第２電極触媒層５４ａ及び第１電極触媒層５２ａ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５４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３４ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。同様に、アノード電極５２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、冷却媒体入口連通孔３６ａに供給された冷却媒体は、第１セパレータ３０と第２セパレータ３２との間の冷却媒体流路４４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２８ａを冷却した後、冷却媒体出口連通孔３６ｂから排出される。
【００５２】
この場合、第１の実施形態では、図３に示すように、第３断熱部材７４ａに設けられた凸状部７４ａｐは、端部セパレータ３０endの凹部３０ｒの一部に当接している。このため、例えば、電解質膜・電極構造体２８ａが膨潤又は収縮した際にも、端部セパレータ３０endを前記電解質膜・電極構造体２８ａに対して確実に押圧保持することができる。
【００５３】
従って、端部セパレータ３０endには、均一な荷重を印加することが可能になり、前記端部セパレータ３０endの偏荷重を確実に抑制することができる。これにより、端部セルユニット１２Ａでは、他の発電セル１２と同様に、適切な面圧を発電面に付与することが可能になるという効果が得られる。
【００５４】
しかも、第３断熱部材７４ａに設けられた凸状部７４ａｐは、端部セパレータ３０endの凹部３０ｒの一部に当接している。すなわち、凸状部７４ａｐの幅寸法ｔ１は、凹部３０ｒの幅寸法ｔ２よりも小さな寸法に設定されている。このため、第３断熱部材７４ａと端部セパレータ３０endとの接触面積を減少させることができ、熱伝導による放熱を有効に抑制することが可能になる。一方、第３断熱部材７４ｂでは、上記の第３断熱部材７４ａと同様の効果が得られる。
【００５５】
なお、第１の本実施形態では、断熱部材６８ａ、６８ｂを備えているが、これに限定されるものではなく、前記断熱部材６８ａ、６８ｂを用いなくてもよい。その際、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂに、端部セパレータ３０end、３２endに当接する凸状部及び凹状部を直接形成すればよい。以下に説明する第２の実施形態でも、同様である。
【００５６】
また、第１の実施形態では、２枚のセパレータ間に樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を挟持したセルユニットを構成し、各セルユニット間に冷却媒体流路を形成する、所謂、各セル冷却構造を採用しているが、これに限定されるものではない。例えば、３枚以上のセパレータと２枚以上の樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を備え、前記セパレータと前記樹脂枠付き電解質膜・電極構造体とを交互に積層したセルユニットを構成し、各セルユニット間に冷却媒体流路を形成する、所謂、間引き冷却構造を採用してもよい。以下に説明する第２の実施形態でも、同様である。
【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。
【００５８】
燃料電池スタック８０は、インシュレータ１８ａ、１８ｂの凹部６６ａ、６６ｂに収容される断熱部材（集電部材）８２ａ、８２ｂを備える。断熱部材８２ａは、ターミナルプレート１６ａ側から積層方向内方に向かって配置される第１断熱部材７０ａ、第２断熱部材７２ａ及び第３断熱部材８４ａを備える。
【００５９】
図６及び図７に示すように、第３断熱部材８４ａは、多孔性カーボンプレートで構成される平板部８４ａｆを有し、前記平板部８４ａｆには、端部セパレータ３０endの凹部３０ｒの一部に当接する複数本の凸状部８４ａｐ１が形成される。平板部８４ａｆには、凸状部８４ａｐ１間に凹状部８４ａｒが設けられるとともに、前記凹状部８４ａｒには、端部セパレータ３０endの凸部３０ｐの一部に当接する突起部８４ａｐ２が形成される。突起部８４ａｐ２の幅寸法ｔ５は、凸部３０ｐの幅寸法ｔ６よりも小さな寸法に設定される（ｔ５＜ｔ６）。
【００６０】
図６に示すように、断熱部材８２ｂは、ターミナルプレート１６ｂ側から内方に向かって配置される第１断熱部材７０ｂ、第２断熱部材７２ｂ及び第３断熱部材８４ｂを備える。第３断熱部材８４ｂは、多孔性カーボンプレートで構成される平板部８４ｂｆを有し、前記平板部８４ｂｆには、端部セパレータ３２endの凹部３２ｒの一部に当接する複数本の凸状部８４ｂｐ１が形成される。
【００６１】
平板部８４ｂｆには、凸状部８４ｂｐ１間に凹状部８４ｂｒが設けられるとともに、前記凹状部８４ｂｒには、端部セパレータ３２endの凸部３２ｐの一部に当接する突起部８４ｂｐ２が形成される。突起部８４ｂｐ２の幅寸法ｔ７は、凸部３２ｐの幅寸法ｔ８よりも小さな寸法に設定される（ｔ７＜ｔ８）。
【００６２】
このように構成される第２の実施形態では、第３断熱部材８４ａに設けられた突起部８４ａｐ２は、端部セパレータ３０endの凸部３０ｐの一部に当接している。このため、第３断熱部材８４ａと端部セパレータ３０endとの接触面積を一層減少させることができ、熱伝導による放熱を有効に抑制することが可能になる他、上記の第１の実施形態と同様の効果が得られる。一方、第３断熱部材８４ｂでは、上記の第３断熱部材８４ａと同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６３】
１０、８０…燃料電池スタック        １２…発電セル
１２Ａ、１２Ｂ…端部セルユニット    １４…積層体
１６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート  １８ａ、１８ｂ…インシュレータ
２０ａ、２０ｂ…エンドプレート      ２８…樹脂枠付き電解質膜・電極構造体
２８ａ…電解質膜・電極構造体        ３０、３２…セパレータ
３０end、３２end…端部セパレータ    ３０ｐ、３２ｐ…凸部
３０ｒ、３２ｒ…凹部                ３４ａ…酸化剤ガス入口連通孔
３４ｂ…酸化剤ガス出口連通孔        ３６ａ…冷却媒体入口連通孔
３６ｂ…冷却媒体出口連通孔          ３８ａ…燃料ガス入口連通孔
３８ｂ…燃料ガス出口連通孔          ４０…燃料ガス流路
４２…酸化剤ガス流路                ４４…冷却媒体流路
５０…固体高分子電解質膜            ５２…アノード電極
５４…カソード電極                  ５６…樹脂枠部材
６８ａ、６８ｂ、７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ、８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ…断熱部材
７４ａｆ、７４ｂｆ、８４ａｆ、８４ｂｆ…平板部
７４ａｐ、７４ｂｐ、８４ａｐ、８４ａｐ１、８４ｂｐ、８４ｂｐ１…凸状部
７４ａｒ、７４ｂｒ、８４ａｒ、８４ｂｒ…凹状部
８４ａｐ２、８４ｂｐ２…突起部
【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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