特許 6236103 燃料電池スタック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6236103

(24)【登録日】2017年11月2日

(45)【発行日】2017年11月22日

(54)【発明の名称】燃料電池スタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/247 20160101AFI20171113BHJP

   H01M 8/10 20160101ALI20171113BHJP

   H01M 8/24 20160101ALI20171113BHJP

【ＦＩ】

   H01M8/24 T

   H01M8/10

   H01M8/24 E

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-38960(P2016-38960)

(22)【出願日】2016年3月1日

(65)【公開番号】特開2017-157371(P2017-157371A)

(43)【公開日】2017年9月7日

【審査請求日】2017年1月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100149261

【弁理士】

【氏名又は名称】大内 秀治

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(72)【発明者】

【氏名】山野 尚紀

(72)【発明者】

【氏名】池田 佑太

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１３２５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５７２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１０４６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ８／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電解質膜の両面に電極が設けられた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された積層体の積層方向両端に、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、
前記セパレータ及び前記絶縁プレートは、長方形状を有し、ノックピンが一体に挿入されて互いに位置決めされるとともに、
前記セパレータの互いに対向する短辺には、円形の開口形状を有し、前記ノックピンが挿入される第１ノックピン挿入孔が形成される一方、
前記絶縁プレートの互いに対向する短辺には、長円の開口形状を有し且つ該絶縁プレートの長辺方向に長尺状を有し、前記ノックピンが挿入される第２ノックピン挿入孔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であって、前記ノックピンは、一対の前記エンドプレート間を一体に貫通して配置されることを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項3】

請求項１又は２記載の燃料電池スタックであって、前記セパレータは、各短辺にそれぞれ２つの連通孔が形成されるとともに、
各ノックピンは、各短辺で前記２つ連通孔の間に配置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、電解質膜の両面に電極が設けられた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有し、複数の前記発電セルが積層された積層体の積層方向両端に、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電解質膜の一方の面にアノード電極が、他方の面にカソード電極が、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（単位セル）が構成されている。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、多数の発電セルが積層されており、前記発電セル同士を正確に位置決めする必要がある。燃料電池スタック全体として、所望のシール性を確保するためである。

【0004】

そこで、例えば、特許文献１に開示されている燃料電池の組立方法が知られている。この組立方法では、スタック加圧用の加圧板にセル組立用位置決め穴が穿設され、前記セル組立用位置決め穴にノックピンが直立姿勢で挿入される。次に、各平板部品に穿設されたセル位置決め穴に、ノックピンが順次、嵌合されてセルが構成される。

【0005】

さらに、上記の作業を繰り返すことにより、所定数の発電セルが積層されてスタックが構成される。その後、加圧プレートを用いて締め付け固定することにより、燃料電池が組み立てられる。

【0006】

このため、燃料電池を構成する平板部品を、位置ずれすることがなく積層して発電セルを構成し、前記発電セルも位置ずれすることがなく積層して、高精度にシールすることができる、としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平０９−１３４７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、燃料電池スタックでは、通常、発電セルの積層方向両端に、ターミナルプレート、絶縁プレート（インシュレータ）及びエンドプレートが配置されている。このため、絶縁プレートは、発電セルと同様にノックピンを介して位置決めする必要があり、前記絶縁プレートには、発電セルのセル位置決め穴と同軸上にプレート位置決め穴が形成されている。

【0009】

ここで、セパレータは、金属部材で形成される一方、絶縁プレートは、樹脂部材で形成される場合がある。従って、発電セルの発電時の温度（高温及び／又は低温）環境下において、セパレータの線膨張と絶縁プレートの線膨張とに、差が発生し易い。

【0010】

その際、セパレータと絶縁プレートとが、同一のノックピンにより位置決めされ、セル位置決め穴とプレート位置決め穴とが同一径で且つ同一位置に設定されると、両プレート間の線膨張差によって前記ノックピンからの応力が発生する。これにより、セル位置決め穴及びプレート位置決め穴には、圧縮応力や引張応力が惹起され易く、所望の位置決め機能が得られないという問題がある。

【0011】

本発明は、この種の課題を解決するものであり、温度変化によりノックピンを介してノックピン挿入孔に付与される応力を良好に低減させるとともに、ノックピン自身に反力として付与される応力を良好に低減させることができ、所望の位置決め機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】

【0012】

本発明に係る燃料電池スタックは、電解質膜の両面に電極が設けられた電解質膜・電極構造体とセパレータとが積層される発電セルを有している。複数の発電セルが積層された積層体の積層方向両端に、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されている。

【0013】

セパレータ及び絶縁プレートは、長方形状を有し、ノックピンが一体に挿入されて互いに位置決めされている。そして、セパレータの互いに対向する短辺には、円形の開口形状を有し、ノックピンが挿入される第１ノックピン挿入孔が形成されている。一方、絶縁プレートの互いに対向する短辺には、長円の開口形状を有し且つ該絶縁プレートの長辺方向に長尺状を有し、ノックピンが挿入される第２ノックピン挿入孔が形成されている。

【0014】

また、この燃料電池スタックでは、ノックピンは、一対のエンドプレート間を一体に貫通して配置されることが好ましい。

【0015】

さらに、この燃料電池スタックでは、セパレータは、各短辺にそれぞれ２つの連通孔が形成されるとともに、各ノックピンは、各短辺で前記２つ連通孔の間に配置されることが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、セパレータには、円形の開口形状を有する第１ノックピン挿入孔が形成される一方、絶縁プレートには、長円の開口形状を有し且つ該絶縁プレートの長辺方向に長尺な第２ノックピン挿入孔が形成されている。このため、燃料電池スタックの温度変化により、セパレータが収縮又は膨張する際、ノックピンは、前記セパレータの形状変化に倣って第２ノックピン挿入孔内を移動することができる。

【0017】

従って、燃料電池スタックの温度変化により、ノックピンを介して第２ノックピン挿入孔に付与される応力を良好に低減させるとともに、ノックピン自身に反力として付与される応力を良好に低減させることができる。これにより、簡単な構成で、所望の位置決め機能を確保することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの第１エンドプレート側から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斜視説明図である。

【図3】前記燃料電池スタックを構成する発電セルの要部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第１絶縁プレートの正面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、図示しない燃料電池電気自動車（燃料電池車両）に搭載される車載用燃料電池スタックである。

【0020】

燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２が電極面を立位姿勢にして水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。なお、燃料電池スタック１０は、複数の発電セル１２を重力方向（矢印Ｃ方向）に積層してもよい。

【0021】

発電セル１２の積層方向一端（積層体１４の一端）には、第１ターミナルプレート１６ａ、第１絶縁プレート１８ａ及び第１エンドプレート２０ａが、外方に向かって、順次、配設される。発電セル１２の積層方向他端（積層体１４の他端）には、第２ターミナルプレート１６ｂ、第２絶縁プレート１８ｂ及び第２エンドプレート２０ｂが、外方に向かって、順次、配設される。

【0022】

第１絶縁プレート１８ａ及び第２絶縁プレート１８ｂは、絶縁性を有する樹脂材で構成される。第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂは、金属材で構成される。

【0023】

図３に示すように、発電セル１２は、矢印Ｂ方向に長尺な長方形状を有する。発電セル１２は、電解質膜・電極構造体２２と、前記電解質膜・電極構造体２２を挟持するカソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６とを備える。カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６は、横長（又は縦長）の長方形状を有する。

【0024】

カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６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により構成される。カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。

【0025】

発電セル１２の長辺方向（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、それぞれ積層方向である矢印Ａ方向に個別に連通して、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ及び燃料ガス排出連通孔３０ｂが設けられる。酸化剤ガス供給連通孔２８ａは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス排出連通孔３０ｂは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。

【0026】

発電セル１２の長辺方向の他端縁部には、それぞれ積層方向である矢印Ａ方向に個別に連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔３０ａと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとが設けられる。

【0027】

発電セル１２の短辺方向（矢印Ｃ方向）の両端縁部一方側（水平方向一端側）には、すなわち、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ及び燃料ガス排出連通孔３０ｂ側には、冷却媒体供給連通孔３２ａが上下に設けられる。冷却媒体供給連通孔３２ａは、冷却媒体を供給するために、矢印Ａ方向にそれぞれ個別に連通しており、対向する辺に上下に１個ずつ（２個ずつでもよい）設けられる。

【0028】

発電セル１２の短辺方向の両端縁部他方側（水平方向他端側）には、すなわち、燃料ガス供給連通孔３０ａ及び酸化剤ガス排出連通孔２８ｂ側には、冷却媒体排出連通孔３２ｂが上下に設けられる。冷却媒体排出連通孔３２ｂは、冷却媒体を排出するために、矢印Ａ方向にそれぞれ個別に連通しており、対向する辺に上下に１個ずつ（２個ずつでもよい）設けられる。

【0029】

電解質膜・電極構造体２２は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である固体高分子電解質膜３４と、前記固体高分子電解質膜３４を挟持するカソード電極３６及びアノード電極３８とを備える。固体高分子電解質膜３４は、陽イオン交換膜であり、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。

【0030】

カソード電極３６及びアノード電極３８は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）を有する。白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子は、ガス拡散層の表面に一様に塗布されることにより、電極触媒層（図示せず）が形成される。電極触媒層は、固体高分子電解質膜３４の両面に形成される。

【0031】

カソードセパレータ２４の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２４ａには、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとを連通する酸化剤ガス流路４０が形成される。酸化剤ガス流路４０は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

【0032】

アノードセパレータ２６の電解質膜・電極構造体２２に向かう面２６ａには、燃料ガス供給連通孔３０ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとを連通する燃料ガス流路４２が形成される。燃料ガス流路４２は、矢印Ａ方向に延在する複数本の波状流路溝（又は直線状流路溝）により形成される。

【0033】

互いに隣接するアノードセパレータ２６の面２６ｂとカソードセパレータ２４の面２４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３２ａ、３２ａと冷却媒体排出連通孔３２ｂ、３２ｂ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、水平方向に延在しており、電解質膜・電極構造体２２の電極範囲にわたって冷却媒体を流通させる。

【0034】

カソードセパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、このカソードセパレータ２４の外周端縁部を周回して第１シール部材４６が一体成形される。アノードセパレータ２６の面２６ａ、２６ｂには、このアノードセパレータ２６の外周端縁部を周回して第２シール部材４８が一体成形される。

【0035】

第１シール部材４６及び第２シール部材４８としては、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。

【0036】

発電セル１２の互いに対向する短辺には、円形の開口形状を有する第１ノックピン挿入孔５０ａ、５０ｂが形成される。第１ノックピン挿入孔５０ａは、一方の短辺で酸化剤ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとの間に配置される。第１ノックピン挿入孔５０ｂは、他方の短辺で燃料ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとの間に配置される。

【0037】

第１ノックピン挿入孔５０ａ、５０ｂには、第１エンドプレート２０ａと第２エンドプレート２０ｂとの間に一体に貫通して配置される円形断面のノックピン５２ａ、５２ｂが嵌合する（図１及び図２参照）。

【0038】

図２に示すように、第１ターミナルプレート１６ａ、第２ターミナルプレート１６ｂ、第１絶縁プレート１８ａ、第２絶縁プレート１８ｂ、第１エンドプレート２０ａ及び第２エンドプレート２０ｂは、矢印Ｂ方向に長尺な長方形状を有する。第１絶縁プレート１８ａの中央部には、第１ターミナルプレート１６ａを収容する凹部５４ａが形成され、第２絶縁プレート１８ｂの中央部には、第２ターミナルプレート１６ｂを収容する凹部５４ｂが形成される。

【0039】

第１ターミナルプレート１６ａの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、外方に向かって第１電力出力端子５６ａが延在する。第１電力出力端子５６ａは、第１絶縁プレート１８ａに形成された孔部５８ａ及び第１エンドプレート２０ａに形成された孔部６０ａを貫通して、前記第１エンドプレート２０ａの外部に突出する。

【0040】

第２ターミナルプレート１６ｂの略中央部（中央部から偏心していてもよい）からは、外方に向かって第２電力出力端子５６ｂが延在する。第２電力出力端子５６ｂは、第２絶縁プレート１８ｂに形成された孔部５８ｂ及び第２エンドプレート２０ｂに形成された孔部６０ｂを貫通して、前記第２エンドプレート２０ｂの外部に突出する。

【0041】

第１絶縁プレート１８ａ及び第１エンドプレート２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔２８ａ、燃料ガス排出連通孔３０ｂ、燃料ガス供給連通孔３０ａ及び酸化剤ガス排出連通孔２８ｂが形成される。第２絶縁プレート１８ｂ及び第２エンドプレート２０ｂには、一対の冷却媒体供給連通孔３２ａ及び一対の冷却媒体排出連通孔３２ｂが形成される。

【0042】

図２及び図４に示すように、第１絶縁プレート１８ａの一方の短辺には、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとの間に位置して第２ノックピン挿入孔６２ａが形成される。第２ノックピン挿入孔６２ａは、長円の開口形状を有する。

【0043】

図４に示すように、第２ノックピン挿入孔６２ａでは、第１絶縁プレート１８ａの長辺方向（矢印Ｂ方向）の寸法Ｌ１が、前記第１絶縁プレート１８ａの短辺方向（矢印Ｃ方向）の寸法Ｌ２よりも長尺に設定される（Ｌ１＞Ｌ２）。なお、長円の直径である寸法Ｌ２は、ノックピン５２ａの直径と同一寸法に設定されることが好ましい。

【0044】

図２及び図４に示すように、第１絶縁プレート１８ａの他方の短辺には、燃料ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとの間に位置して第２ノックピン挿入孔６２ｂが形成される。第２ノックピン挿入孔６２ｂは、長円の開口形状を有する。

【0045】

図４に示すように、第２ノックピン挿入孔６２ｂでは、第１絶縁プレート１８ａの長辺方向（矢印Ｂ方向）の寸法Ｌ３が、前記第１絶縁プレート１８ａの短辺方向（矢印Ｃ方向）の寸法Ｌ４よりも長尺に設定される（Ｌ３＞Ｌ４）。なお、長円の直径である寸法Ｌ４は、ノックピン５２ｂの直径と同一寸法に設定されることが好ましい。また、第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂの少なくとも一方のみを、長円の開口形状に設定し、他方を円形の開口形状に設定してもよい。

【0046】

図２に示すように、第２絶縁プレート１８ｂの一方の短辺には、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとの間に位置して第２ノックピン挿入孔６２ａが形成される。第２絶縁プレート１８ｂの他方の短辺には、燃料ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとの間に位置して第２ノックピン挿入孔６２ｂが形成される。第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂは、上記の第１絶縁プレート１８ａに設けられた第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂと同様に構成され、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。

【0047】

第１エンドプレート２０ａの一方の短辺には、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとの間に位置して、ノックピン嵌合穴６４ａが所定の深さまで（又は貫通して）形成される。ノックピン嵌合穴６４ａは、円形の開口形状を有し、ノックピン５２ａの端部が嵌合する。

【0048】

第１エンドプレート２０ａの他方の短辺には、燃料ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとの間に位置して、ノックピン嵌合穴６４ｂが所定の深さまで（又は貫通して）形成される。ノックピン嵌合穴６４ｂは、円形の開口形状を有し、ノックピン５２ｂの端部が嵌合する。

【0049】

第２エンドプレート２０ｂは、第１エンドプレート２０ａと同様に、一方の短辺にノックピン嵌合穴６４ａが形成されるとともに、他方の短辺にノックピン嵌合穴６４ｂが形成される。

【0050】

図１に示すように、第１エンドプレート２０ａには、酸化剤ガス入口マニホールド６６ａ、酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂ、燃料ガス入口マニホールド６８ａ及び燃料ガス出口マニホールド６８ｂが設けられる。酸化剤ガス入口マニホールド６６ａと酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂとは、酸化剤ガス供給連通孔２８ａと酸化剤ガス排出連通孔２８ｂとに連通する。燃料ガス入口マニホールド６８ａと燃料ガス出口マニホールド６８ｂとは、燃料ガス供給連通孔３０ａと燃料ガス排出連通孔３０ｂとに連通する。

【0051】

図２に示すように、第２エンドプレート２０ｂには、冷却媒体入口マニホールド７０ａと冷却媒体出口マニホールド７０ｂとが設けられる。冷却媒体入口マニホールド７０ａは、上下に一対の冷却媒体供給連通孔３２ａに連通するとともに、冷却媒体出口マニホールド７０ｂは、上下に一対の冷却媒体排出連通孔３２ｂに連通する。

【0052】

図１に示すように、第１エンドプレート２０ａと第２エンドプレート２０ｂの各辺間には、連結バー７２の両端がねじ７４により固定され、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。

【0053】

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。

【0054】

まず、図１に示すように、第１エンドプレート２０ａの酸化剤ガス入口マニホールド６６ａから酸化剤ガス供給連通孔２８ａには、酸素含有ガス（例えば、空気）等の酸化剤ガスが供給される。第１エンドプレート２０ａの燃料ガス入口マニホールド６８ａから燃料ガス供給連通孔３０ａには、水素含有ガス（例えば、水素ガス）等の燃料ガスが供給される。

【0055】

一方、図２に示すように、第２エンドプレート２０ｂでは、冷却媒体入口マニホールド７０ａから一対の冷却媒体供給連通孔３２ａには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。

【0056】

このため、図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔２８ａからカソードセパレータ２４の酸化剤ガス流路４０に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４０に沿って矢印Ｂ方向に流動し、電解質膜・電極構造体２２のカソード電極３６に供給される。

【0057】

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔３０ａからアノードセパレータ２６の燃料ガス流路４２に供給される。燃料ガスは、燃料ガス流路４２に沿って矢印Ｂ方向に流動し、電解質膜・電極構造体２２のアノード電極３８に供給される。

【0058】

従って、電解質膜・電極構造体２２では、カソード電極３６に供給される酸化剤ガスと、アノード電極３８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。

【0059】

次いで、電解質膜・電極構造体２２のカソード電極３６に供給されて一部が消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、電解質膜・電極構造体２２のアノード電極３８に供給されて一部が消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。図１に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口マニホールド６６ｂから排出されるとともに、燃料ガスは、燃料ガス出口マニホールド６８ｂから排出される。

【0060】

また、図３に示すように、上下の冷却媒体供給連通孔３２ａに供給された冷却媒体は、互いに隣接するカソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６間の冷却媒体流路４４に導入される。冷却媒体は、上下の冷却媒体供給連通孔３２ａから一旦、互いに近接する方向に、すなわち、矢印Ｃ方向内方に沿って流動した後、矢印Ｂ方向に移動して電解質膜・電極構造体２２を冷却する。冷却媒体は、矢印Ｃ方向外方に互いに離間する方向に移動した後、上下の冷却媒体排出連通孔３２ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

【0061】

図２に示すように、冷却媒体は、上下の冷却媒体排出連通孔３２ｂから冷却媒体出口マニホールド７０ｂ内に排出される。冷却媒体は、冷却媒体出口マニホールド７０ｂ内で合流された後、外部に排出される。

【0062】

この場合、本実施形態では、図３に示すように、カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６には、円形の開口形状を有する第１ノックピン挿入孔５０ａ、５０ｂが形成されている。一方、図２及び図４に示すように、第１絶縁プレート１８ａには、長円の開口形状を有し且つ前記第１絶縁プレート１８ａの長辺方向に長尺状を有する第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂが形成されている。

【0063】

カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６と第１絶縁プレート１８ａとは、構成する材料が異なる。カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６は、例えば、金属板により構成されるとともに、第１絶縁プレート１８ａは、例えば、樹脂材で構成されており、異なった線膨張率を有している。このため、燃料電池スタック１０が温度変化する際、カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６の線膨張と第１絶縁プレート１８ａの線膨張とに差が発生する。

【0064】

従って、カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６が収縮又は膨張する際、ノックピン５２ａ、５２ｂは、前記カソードセパレータ２４及び前記アノードセパレータ２６と一体にセパレータ面方向に移動する。特に、カソードセパレータ２４及びアノードセパレータ２６は、矢印Ｂ方向に長尺な長方形状を有しており、ノックピン５２ａ、５２ｂは、矢印Ｂ方向に移動し易い。

【0065】

ここで、第１絶縁プレート１８ａには、長辺方向に長尺な第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂが形成されており、ノックピン５２ａ、５２ｂは、前記第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂ内を矢印Ｂ方向に移動することが可能になる。

【0066】

これにより、燃料電池スタック１０の温度変化により、ノックピン５２ａ、５２ｂを介して第２ノックピン挿入孔６２ａ、６２ｂに付与される応力を良好に低減させる。しかも、ノックピン５２ａ、５２ｂ自身に反力として付与される応力を良好に低減させることができる。このため、簡単な構成で、所望の位置決め機能を確保することが可能になるという効果が得られる。なお、第２絶縁プレート１８ｂは、上記の第１絶縁プレート１８ａと同様に構成されており、同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0067】

１０…燃料電池スタック １２…発電セル
１４…積層体 １８ａ、１８ｂ…絶縁プレート
２０ａ、２０ｂ…エンドプレート ２２…電解質膜・電極構造体
２４…カソードセパレータ ２６…アノードセパレータ
２８ａ…酸化剤ガス供給連通孔 ２８ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
３０ａ…燃料ガス供給連通孔 ３０ｂ…燃料ガス排出連通孔
３２ａ…冷却媒体供給連通孔 ３２ｂ…冷却媒体排出連通孔
３４…固体高分子電解質膜 ３６…カソード電極
３８…アノード電極 ４０…酸化剤ガス流路
４４…冷却媒体流路
５０ａ、５０ｂ、６２ａ、６２ｂ…ノックピン挿入孔
５２ａ、５２ｂ…ノックピン ６４ａ、６４ｂ…ノックピン嵌合穴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】