(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023123117
(43)【公開日】2023-09-05
(54)【発明の名称】燃料電池スタック
(51)【国際特許分類】
H01M 8/0267 20160101AFI20230829BHJP
H01M 8/0247 20160101ALI20230829BHJP
H01M 8/0258 20160101ALI20230829BHJP
H01M 8/2465 20160101ALI20230829BHJP
H01M 8/10 20160101ALN20230829BHJP
【ＦＩ】
H01M8/0267
H01M8/0247
H01M8/0258
H01M8/2465
H01M8/10 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022027000
(22)【出願日】2022-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】青野 晴之
(72)【発明者】
【氏名】河邉 聡
(72)【発明者】
【氏名】松原 直大
【テーマコード（参考）】
5H126
【Ｆターム（参考）】
5H126AA11
5H126AA23
5H126BB06
5H126DD05
5H126EE03
5H126EE06
5H126EE11
(57)【要約】
【課題】冷却媒体の脇流れを抑制できる燃料電池スタックを提供する。
【解決手段】燃料電池スタックは、ＭＥＡと、第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０とを備える単セル９０を複数積層して形成されている。第１セパレータ３０は、当該単セル９０と隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０に当接する第１凸部５０を有している。第１凸部５０は、外側溝流路の外側に設けられ、第２方向Ｙにおいて複数並んで設けられている。第２セパレータ４０は、第１凸部５０と当接する複数の第２凸部６０を有している。第１凸部５０の先端部５１の中央部には、第３方向に延在する窪み部５２が設けられている。第２凸部６０の先端部６１は、窪み部５２内に位置し、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有する。
【選択図】図３
【解決手段】燃料電池スタックは、ＭＥＡと、第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０とを備える単セル９０を複数積層して形成されている。第１セパレータ３０は、当該単セル９０と隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０に当接する第１凸部５０を有している。第１凸部５０は、外側溝流路の外側に設けられ、第２方向Ｙにおいて複数並んで設けられている。第２セパレータ４０は、第１凸部５０と当接する複数の第２凸部６０を有している。第１凸部５０の先端部５１の中央部には、第３方向に延在する窪み部５２が設けられている。第２凸部６０の先端部６１は、窪み部５２内に位置し、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発電部と、前記発電部を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータと、を備える単セルを第１方向において複数積層して形成され、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの各々において前記発電部と対向する面とは反対側の面には、第２方向において延在するとともに冷却媒体が流れる複数の溝流路が並んで設けられている燃料電池スタックであって、
前記第１セパレータは、前記第１方向において当該単セルと隣接する他の前記単セルの前記第２セパレータに向かって突出するとともに、前記第２セパレータに当接する第１凸部を有しており、
前記第１凸部は、前記第１方向及び前記第２方向の双方と交差する第３方向において最も外側に位置する前記溝流路の外側に設けられ、前記第２方向において複数並んで設けられており、
前記第２セパレータは、前記第１方向において前記第１凸部に向かってそれぞれ突出するとともに、前記第１凸部と当接する複数の第２凸部を有しており、
前記第１凸部の先端部の前記第２方向における中央部には、前記第３方向に延在する窪み部が設けられており、
前記第２凸部の先端部は、前記窪み部内に位置し、前記窪み部の底面に向かって突出する突出部を有する、
燃料電池スタック。
前記第１セパレータは、前記第１方向において当該単セルと隣接する他の前記単セルの前記第２セパレータに向かって突出するとともに、前記第２セパレータに当接する第１凸部を有しており、
前記第１凸部は、前記第１方向及び前記第２方向の双方と交差する第３方向において最も外側に位置する前記溝流路の外側に設けられ、前記第２方向において複数並んで設けられており、
前記第２セパレータは、前記第１方向において前記第１凸部に向かってそれぞれ突出するとともに、前記第１凸部と当接する複数の第２凸部を有しており、
前記第１凸部の先端部の前記第２方向における中央部には、前記第３方向に延在する窪み部が設けられており、
前記第２凸部の先端部は、前記窪み部内に位置し、前記窪み部の底面に向かって突出する突出部を有する、
燃料電池スタック。
【請求項2】
前記窪み部は、前記第２方向に延びる仮想直線に対して湾曲しており、
前記突出部は、前記窪み部に沿って湾曲するとともに前記窪み部に当接している、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
前記突出部は、前記窪み部に沿って湾曲するとともに前記窪み部に当接している、
請求項１に記載の燃料電池スタック。
【請求項3】
複数の前記第１凸部及び複数の前記第２凸部は、前記第２方向において前記溝流路が形成されている範囲の全体にわたって設けられている、
請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
請求項１または請求項２に記載の燃料電池スタック。
【請求項4】
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータは、金属板製である、
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池スタック。
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池スタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料電池スタックに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、燃料電池スタックが開示されている。この燃料電池スタックは、積層された複数の単セルを備えている。単セルは、２つのセパレータを備えている。２つのセパレータ同士の間には、膜電極接合体と、膜電極接合体を単セルの積層方向において挟む２つのガス拡散層とが設けられている。
【0003】
各セパレータにおいてガス拡散層と対向する対向面には、反応媒体を導くための溝状の流路が設けられている。各セパレータにおいて対向面とは反対側の面には、互いに隣り合う単セルのセパレータ同士の間において冷却媒体を導くための空洞を形成する溝状の流路が設けられている。
【0004】
また、各セパレータの対向面には、凸状のビードと、ビードと流路との間に形成された凹部とが設けられている。
ビードは、流路の周辺において全周にわたって設けられている。
ビードは、流路の周辺において全周にわたって設けられている。
【0005】
各セパレータに形成された凹部の底壁同士は、互いに接触している（特許文献１の図６Ａ参照）。
こうしたセパレータを備える燃料電池スタックでは、上記空洞を流れる冷却媒体がビードに向かって流れること、所謂脇流れが、互いに接触している凹部同士によって抑制される。
こうしたセパレータを備える燃料電池スタックでは、上記空洞を流れる冷却媒体がビードに向かって流れること、所謂脇流れが、互いに接触している凹部同士によって抑制される。
【0006】
また、特許文献２には、金属板材から燃料電池用のセパレータを成形する成形方法が開示されている。この成形方法では、固定側のダイの窪み部及び突出部と、可動側のパンチの突出部及び窪み部との間において、金属板材に連続する張出し部、すなわちセパレータの流路が成形される。ダイ及びパンチの窪み部は、中央部が凸状に湾曲した底部を有している。そのため、成形された張出し部の中央部は、凹状に湾曲する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特表２０２０－５２２０８９号公報
【特許文献2】特開２０１８－８９６７９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、特許文献１に記載の燃料電池用のセパレータを成形すべく例えば特許文献２に記載の成形方法を適用する場合、以下のような問題が生じる。すなわち、上記凹部の底壁同士の対向面の中央部が凹状に湾曲する。そのため、各セパレータの凹部の底壁同士の間に、隙間が形成される。その結果、上記空洞から脇流れした冷却媒体が上記隙間を介して漏れ出すようになるため、凹部による脇流れの抑制効果が低減する。したがって、冷却媒体による冷却効率の低下、ひいては燃料電池の発電効率の低下を招くおそれがある。
【0009】
なお、こうした問題は、特許文献２に記載の成形方法を適用する場合に限定されない。例えば、成形収縮などにより凹部の底壁に窪み部を有するものであれば、同様に生じ得る。
【0010】
本発明の目的は、冷却媒体の脇流れを抑制できる燃料電池スタックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記目的を達成するための燃料電池スタックは、発電部と、前記発電部を挟持する第１セパレータ及び第２セパレータと、を備える単セルを第１方向において複数積層して形成され、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの各々において前記発電部と対向する面とは反対側の面には、第２方向において延在するとともに冷却媒体が流れる複数の溝流路が並んで設けられている燃料電池スタックであって、前記第１セパレータは、前記第１方向において当該単セルと隣接する他の前記単セルの前記第２セパレータに向かって突出するとともに、前記第２セパレータに当接する第１凸部を有しており、前記第１凸部は、前記第１方向及び前記第２方向の双方と交差する第３方向において最も外側に位置する前記溝流路の外側に設けられ、前記第２方向において複数並んで設けられており、前記第２セパレータは、前記第１方向において前記第１凸部に向かってそれぞれ突出するとともに、前記第１凸部と当接する複数の第２凸部を有しており、前記第１凸部の先端部の前記第２方向における中央部には、前記第３方向に延在する窪み部が設けられており、前記第２凸部の先端部は、前記窪み部内に位置し、前記窪み部の底面に向かって突出する突出部を有する。
【0012】
同構成によれば、第１凸部の窪み部内に第２凸部の先端部が位置した状態で、第１凸部と第２凸部とが当接する。ここで、第２凸部の先端部の突出部が、窪み部の底面に向かって突出している。そのため、第２凸部の先端部に窪み部が設けられている場合や、第２凸部の先端部が平坦な場合に比べて、第１凸部の窪み部と第２凸部との間に隙間が形成されにくくなる。これにより、冷却媒体が隙間を介して第１凸部及び第２凸部の外側に流れにくくなる。したがって、冷却媒体の脇流れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、図１～図３を参照して、燃料電池スタックの一実施形態について説明する。なお、各図面では、説明の便宜上、構成の一部を誇張または簡略化して示しているため、各構成の寸法比率が実際とは異なる場合がある。また、以降の説明における「直交」は厳密に直交の場合のみでなく、各実施形態における作用効果を奏する範囲内で概ね垂直に交差する場合も含まれる。
【0015】
【0016】
なお、以降では、単セル９０の積層方向を第１方向Ｘとして説明する。また、第１方向Ｘと直交する方向のうち、単セル９０の長手方向を第２方向Ｙとして説明する。また、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙの双方に直交する方向を第３方向Ｚとして説明する。
【0017】
単セル９０は、反応ガスまたは冷却媒体を単セル９０内に導入するための入口側マニホールド９１，９３，９５と、単セル９０内の反応ガス及び冷却媒体を外部へ導出するための出口側マニホールド９２，９４，９６とを有している。なお、本実施形態では、入口側マニホールド９１及び出口側マニホールド９２は、燃料ガスが流通するマニホールドである。燃料ガスは、例えば水素ガスである。また、入口側マニホールド９３及び出口側マニホールド９４は、冷却媒体が流通するマニホールドである。冷却媒体は、例えば冷却水である。また、入口側マニホールド９５及び出口側マニホールド９６は、酸化剤ガスが流通するマニホールドである。酸化剤ガスは、例えば空気である。
【0018】
入口側マニホールド９１，９３，９５及び出口側マニホールド９２，９４，９６は、平面視矩形状であり、単セル９０を第１方向Ｘに貫通している。
入口側マニホールド９１及び出口側マニホールド９４，９６は、第２方向Ｙにおける単セル９０の一側（図１の左右方向における左側）の端部に設けられている。入口側マニホールド９１及び出口側マニホールド９４，９６は、第３方向Ｚの一側（図１の紙面奥側）から他側（図１の紙面手前側）に向かって順に並んでいる。
入口側マニホールド９１及び出口側マニホールド９４，９６は、第２方向Ｙにおける単セル９０の一側（図１の左右方向における左側）の端部に設けられている。入口側マニホールド９１及び出口側マニホールド９４，９６は、第３方向Ｚの一側（図１の紙面奥側）から他側（図１の紙面手前側）に向かって順に並んでいる。
【0019】
出口側マニホールド９２及び入口側マニホールド９３，９５は、第２方向Ｙにおける単セル９０の他側（図１の右側）の端部に設けられている。出口側マニホールド９２及び入口側マニホールド９３，９５は、第３方向Ｚの他側（図１の紙面手前側）から一側（図１の紙面奥側）に向かって順に並んでいる。
【0020】
単セル９０は、膜電極接合体（以下、ＭＥＡ１０）と、ＭＥＡ１０を保持する枠部材２０と、ＭＥＡ１０及び枠部材２０を挟持する第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０とを有している。
【0021】
以下、各構成について詳細に説明する。
＜ＭＥＡ１０＞
図１に示すように、ＭＥＡ１０は、図示しない固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）と、電解質膜の両面に設けられた電極１１，１２とを有している。なお、本実施形態では、第１方向Ｘにおける電解質膜の一側（図１の上下方向における上側）の面に接合された電極が、カソード電極１１である。また、第１方向Ｘにおける電解質膜の他側（図１の下側）の面に接合された電極が、アノード電極１２である。
＜ＭＥＡ１０＞
図１に示すように、ＭＥＡ１０は、図示しない固体高分子電解質膜（以下、電解質膜）と、電解質膜の両面に設けられた電極１１，１２とを有している。なお、本実施形態では、第１方向Ｘにおける電解質膜の一側（図１の上下方向における上側）の面に接合された電極が、カソード電極１１である。また、第１方向Ｘにおける電解質膜の他側（図１の下側）の面に接合された電極が、アノード電極１２である。
【0022】
各電極１１，１２は、電解質膜に接合された触媒層と、触媒層に接合されたガス拡散層（いずれも図示略）とを有している。
なお、ＭＥＡ１０が、本発明に係る燃料電池の発電部に相当する。
なお、ＭＥＡ１０が、本発明に係る燃料電池の発電部に相当する。
【0023】
【0024】
枠部材２０は、マニホールド９１，９２，９３，９４，９５，９６の各々を構成する貫通孔２１，２２，２３，２４，２５，２６を有している。
枠部材２０は、中央に開口部２７を有している。開口部２７の周縁には、第１方向Ｘの一側（図１の上側）からＭＥＡ１０が接合されている。
枠部材２０は、中央に開口部２７を有している。開口部２７の周縁には、第１方向Ｘの一側（図１の上側）からＭＥＡ１０が接合されている。
【0025】
【0026】
第１セパレータ３０は、マニホールド９１，９２，９３，９４，９５，９６の各々を構成する貫通孔３１，３２，３３，３４，３５，３６を有している。
第１セパレータ３０は、第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０のアノード電極１２と対向する対向面３０ａを有する第１面３０Ａと、対向面３０ａとは反対側の面３０ｂを有する第２面３０Ｂとを有している。
第１セパレータ３０は、第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０のアノード電極１２と対向する対向面３０ａを有する第１面３０Ａと、対向面３０ａとは反対側の面３０ｂを有する第２面３０Ｂとを有している。
【0027】
第１面３０Ａには、燃料ガスが流れる複数の溝流路３７Ａ及び一対の接続部３７Ｂが設けられている。なお、図１では、溝流路３７Ａ及び接続部３７Ｂを簡略化して図示している。
【0028】
複数の溝流路３７Ａは、対向面３０ａに設けられている。複数の溝流路３７Ａの各々は、第２方向Ｙにおいて直線状に延在している（図１参照）。複数の溝流路３７Ａの各々は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる（図２参照）。
【0029】
図１に示すように、一対の接続部３７Ｂは、第２方向Ｙにおいて複数の溝流路３７Ａの両側から貫通孔３１，３２の各々に向かって延びている。燃料ガスは、入口側マニホールド９１から一方の接続部３７Ｂを介して複数の溝流路３７Ａへ導入される。また、複数の溝流路３７Ａを流れる燃料ガスは、他方の接続部３７Ｂを介して出口側マニホールド９２へ排出される。
【0030】
図１及び図２に示すように、第２面３０Ｂには、冷却媒体が流れる複数の溝流路３８Ａ及び一対の接続部３８Ｂと、第１凸部５０とが設けられている。なお、図１では、溝流路３８Ａ及び接続部３８Ｂを簡略化して図示している。
【0031】
複数の溝流路３８Ａは、面３０ｂに設けられている。複数の溝流路３８Ａの各々は、第２方向Ｙにおいて直線状に延在している（図１参照）。複数の溝流路３８Ａの各々は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる（図２参照）。
【0032】
図２に示すように、第３方向Ｚにおいて隣り合う溝流路３８Ａ同士の間に位置する凸部の裏側によって、溝流路３７Ａが構成されている。また、第３方向Ｚにおいて隣り合う溝流路３７Ａ同士の間に位置する凸部の裏側によって、溝流路３８Ａが構成されている。
【0033】
図１にて破線で示す一対の接続部３８Ｂは、第２方向Ｙにおいて複数の溝流路３８Ａの両側から貫通孔３３，３４の各々に向かって延びている。冷却媒体は、入口側マニホールド９３から一方の接続部３８Ｂを介して複数の溝流路３８Ａへ導入される。また、複数の溝流路３８Ａを流れる冷却媒体は、他方の接続部３８Ｂを介して出口側マニホールド９４へ排出される。
【0034】
＜第１凸部５０＞
図１及び図２に示すように、第１凸部５０は、複数の溝流路３８Ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する一対の外側溝流路３８ａの外側に設けられている。本実施形態では、第１凸部５０は、一対の外側溝流路３８ａの双方の外側に設けられている（図１参照）。ここで、第３方向Ｚにおける「外側」とは、第３方向Ｚにおいて単セル９０の中央から離れる側のことである。なお、図２には、一対の外側溝流路３８ａのうち第３方向Ｚの一側（図１の紙面奥側）に位置する外側溝流路３８ａと、当該外側溝流路３８ａの外側に位置する第１凸部５０とを図示している。
図１及び図２に示すように、第１凸部５０は、複数の溝流路３８Ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する一対の外側溝流路３８ａの外側に設けられている。本実施形態では、第１凸部５０は、一対の外側溝流路３８ａの双方の外側に設けられている（図１参照）。ここで、第３方向Ｚにおける「外側」とは、第３方向Ｚにおいて単セル９０の中央から離れる側のことである。なお、図２には、一対の外側溝流路３８ａのうち第３方向Ｚの一側（図１の紙面奥側）に位置する外側溝流路３８ａと、当該外側溝流路３８ａの外側に位置する第１凸部５０とを図示している。
【0035】
第１凸部５０は、第１方向Ｘにおいて単セル９０と隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０に向かって突出している（図２参照）。
第１凸部５０は、第３方向Ｚに延びている。
第１凸部５０は、第３方向Ｚに延びている。
【0036】
図１に示すように、第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて複数並んでいる。複数の第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路３８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。
【0037】
図３に示すように、各第１凸部５０の先端部５１には、窪み部５２が設けられている。
窪み部５２は、第２方向Ｙにおける先端部５１の中央部に位置している。
図２に示すように、窪み部５２は、第３方向Ｚに延びている。
窪み部５２は、第２方向Ｙにおける先端部５１の中央部に位置している。
図２に示すように、窪み部５２は、第３方向Ｚに延びている。
【0038】
図３に示すように、窪み部５２は、断面視において第２方向Ｙに延びる仮想直線（図示略）に対して湾曲している。
第１方向Ｘにおける第１凸部５０の高さＨ１は、本実施形態では０．２ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
第１方向Ｘにおける第１凸部５０の高さＨ１は、本実施形態では０．２ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
【0039】
第２方向Ｙにおける先端部５１の幅Ｗは、本実施形態では０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲内に設定されている。
第１方向Ｘにおける窪み部５２の深さＤは、本実施形態では１０μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内に設定されている。
第１方向Ｘにおける窪み部５２の深さＤは、本実施形態では１０μｍ以上、５０μｍ以下の範囲内に設定されている。
【0040】
【0041】
第２セパレータ４０は、マニホールド９１，９２，９３，９４，９５，９６の各々を構成する貫通孔４１，４２，４３，４４，４５，４６を有している。
第２セパレータ４０は、第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０のカソード電極１１と対向する対向面４０ａを有する第１面４０Ａと、対向面４０ａとは反対側の面４０ｂを有する第２面４０Ｂとを有している。
第２セパレータ４０は、第１方向ＸにおいてＭＥＡ１０のカソード電極１１と対向する対向面４０ａを有する第１面４０Ａと、対向面４０ａとは反対側の面４０ｂを有する第２面４０Ｂとを有している。
【0042】
第１面４０Ａには、酸化剤ガスが流れる複数の溝流路４７Ａ及び一対の接続部４７Ｂが設けられている。なお、図１では、溝流路４７Ａ及び接続部４７Ｂを簡略化して図示している。
【0043】
複数の溝流路４７Ａは、対向面４０ａに設けられている。複数の溝流路４７Ａの各々は、第２方向Ｙにおいて直線状に延在している（図１参照）。複数の溝流路４７Ａの各々は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる（図２参照）。
【0044】
図１にて破線で示す一対の接続部４７Ｂは、第２方向Ｙにおいて複数の溝流路４７Ａの両側から貫通孔４５，４６の各々に向かって延びている。酸化剤ガスは、入口側マニホールド９５から一方の接続部４７Ｂを介して複数の溝流路４７Ａへ導入される。また、複数の溝流路４７Ａを流れる酸化剤ガスは、他方の接続部４７Ｂを介して出口側マニホールド９６へ排出される。
【0045】
図１及び図２に示すように、第２面４０Ｂには、冷却媒体が流れる複数の溝流路４８Ａ及び一対の接続部４８Ｂと、第２凸部６０とが設けられている。なお、図１では、溝流路４８Ａ及び接続部４８Ｂを簡略化して図示している。
【0046】
複数の溝流路４８Ａは、面４０ｂに設けられている。複数の溝流路４８Ａの各々は、第２方向Ｙにおいて直線状に延在している（図１参照）。複数の溝流路４８Ａの各々は、第３方向Ｚにおいて互いに間隔をあけて並んでいる（図２参照）。
【0047】
図２に示すように、第３方向Ｚにおいて隣り合う溝流路４８Ａ同士の間に位置する凸部の裏側によって、溝流路４７Ａが構成されている。また、第３方向Ｚにおいて隣り合う溝流路４７Ａ同士の間に位置する凸部の裏側によって、溝流路４８Ａが構成されている。
【0048】
図１に示すように、一対の接続部４８Ｂは、第２方向Ｙにおいて複数の溝流路４８Ａの両側から貫通孔４３，４４の各々に向かって延びている。冷却媒体は、入口側マニホールド９３から一方の接続部４８Ｂを介して複数の溝流路４８Ａへ導入される。また、複数の溝流路４８Ａを流れる冷却媒体は、他方の接続部４８Ｂを介して出口側マニホールド９４へ排出される。
【0049】
＜第２凸部６０＞
図１及び図２に示すように、第２凸部６０は、複数の溝流路４８Ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する一対の外側溝流路４８ａの外側に設けられている。本実施形態では、第２凸部６０は、一対の外側溝流路４８ａの双方の外側に設けられている（図１参照）。なお、図２には、一対の外側溝流路４８ａのうち第３方向Ｚの一側に位置する外側溝流路４８ａと、当該外側溝流路４８ａの外側に位置する第２凸部６０とを図示している。
図１及び図２に示すように、第２凸部６０は、複数の溝流路４８Ａのうち第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する一対の外側溝流路４８ａの外側に設けられている。本実施形態では、第２凸部６０は、一対の外側溝流路４８ａの双方の外側に設けられている（図１参照）。なお、図２には、一対の外側溝流路４８ａのうち第３方向Ｚの一側に位置する外側溝流路４８ａと、当該外側溝流路４８ａの外側に位置する第２凸部６０とを図示している。
【0050】
第２凸部６０は、第１方向Ｘにおいて第１凸部５０に向かって突出している（図２参照）。
第２凸部６０は、第３方向Ｚに延びている。
第２凸部６０は、第３方向Ｚに延びている。
【0051】
図１に示すように、第２凸部６０は、第２方向Ｙにおいて互いに間隔をあけて複数並んでいる。複数の第２凸部６０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路４８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。本実施形態では、複数の第１凸部５０の各々と第１方向Ｘにおいて対応する位置に、１つずつ第２凸部６０が設けられている。
【0052】
図３に示すように、第２凸部６０の先端部６１は、断面視において窪み部５２に沿って湾曲している。
先端部６１は、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有している。本実施形態では、先端部６１のうち、窪み部５２内に位置するとともに、当該窪み部５２に当接している部分が、突出部６２である。すなわち、突出部６２は、断面視において窪み部５２に沿って湾曲している。突出部６２は、窪み部５２に隙間なく嵌合している。
先端部６１は、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有している。本実施形態では、先端部６１のうち、窪み部５２内に位置するとともに、当該窪み部５２に当接している部分が、突出部６２である。すなわち、突出部６２は、断面視において窪み部５２に沿って湾曲している。突出部６２は、窪み部５２に隙間なく嵌合している。
【0053】
【0054】
図２に示すように、第３方向Ｚにおいて第１凸部５０及び第２凸部６０よりも外側には、単セル９０のセパレータ３０と、当該単セル９０と第１方向Ｘにおいて隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０との間をシールするガスケット７０が設けられている。複数の第１凸部５０と、複数の第２凸部６０とは、第３方向Ｚにおいてガスケット７０と外側溝流路３８ａ，４８ａとの間に形成される空間Ｓを部分的に埋めるように構成されている。
【0055】
次に、本実施形態の作用について説明する。
第１凸部５０の窪み部５２内に第２凸部６０の先端部６１が位置した状態で、第１凸部５０と第２凸部６０とが当接する。ここで、第２凸部６０の先端部６１の突出部６２が、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出している。そのため、第２凸部６０の先端部６１に窪み部が設けられている場合や、第２凸部６０の先端部６１が平坦な場合に比べて、第１凸部５０の窪み部５２と第２凸部６０との間に隙間が形成されにくくなる。これにより、冷却媒体が隙間を介して第１凸部５０及び第２凸部６０の外側に流れにくくなる。
第１凸部５０の窪み部５２内に第２凸部６０の先端部６１が位置した状態で、第１凸部５０と第２凸部６０とが当接する。ここで、第２凸部６０の先端部６１の突出部６２が、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出している。そのため、第２凸部６０の先端部６１に窪み部が設けられている場合や、第２凸部６０の先端部６１が平坦な場合に比べて、第１凸部５０の窪み部５２と第２凸部６０との間に隙間が形成されにくくなる。これにより、冷却媒体が隙間を介して第１凸部５０及び第２凸部６０の外側に流れにくくなる。
【0056】
次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）第１セパレータ３０は、第１方向Ｘにおいて単セル９０と隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０に向かって突出するとともに、第２セパレータ４０に当接する第１凸部５０を有している。第１凸部５０は、第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する外側溝流路３８ａの外側に設けられている。第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて複数並んで設けられている。第２セパレータ４０は、第１方向Ｘにおいて第１凸部５０に向かってそれぞれ突出するとともに、第１凸部５０と当接する複数の第２凸部６０を有している。第１凸部５０の先端部５１の第２方向Ｙにおける中央部には、第３方向Ｚに延在する窪み部５２が設けられている。第２凸部６０の先端部６１は、窪み部５２内に位置し、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有する。
（１）第１セパレータ３０は、第１方向Ｘにおいて単セル９０と隣接する他の単セル９０の第２セパレータ４０に向かって突出するとともに、第２セパレータ４０に当接する第１凸部５０を有している。第１凸部５０は、第３方向Ｚにおいて最も外側に位置する外側溝流路３８ａの外側に設けられている。第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて複数並んで設けられている。第２セパレータ４０は、第１方向Ｘにおいて第１凸部５０に向かってそれぞれ突出するとともに、第１凸部５０と当接する複数の第２凸部６０を有している。第１凸部５０の先端部５１の第２方向Ｙにおける中央部には、第３方向Ｚに延在する窪み部５２が設けられている。第２凸部６０の先端部６１は、窪み部５２内に位置し、窪み部５２の底面５２ａに向かって突出する突出部６２を有する。
【0057】
こうした構成によれば、上述した作用を奏する。したがって、冷却媒体の脇流れを抑制できる。
（２）窪み部５２は、第２方向Ｙに延びる仮想直線に対して湾曲している。突出部６２は、窪み部５２に沿って湾曲するとともに窪み部５２に当接している。
（２）窪み部５２は、第２方向Ｙに延びる仮想直線に対して湾曲している。突出部６２は、窪み部５２に沿って湾曲するとともに窪み部５２に当接している。
【0058】
こうした構成によれば、第１凸部５０の窪み部５２と第２凸部６０との間に隙間がほとんど形成されない。したがって、冷却媒体の脇流れを一層抑制できる。
（３）複数の第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路３８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。複数の第２凸部６０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路４８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。
（３）複数の第１凸部５０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路３８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。複数の第２凸部６０は、第２方向Ｙにおいて外側溝流路４８ａが形成されている範囲の全体にわたって設けられている。
【0059】
こうした構成によれば、第２方向Ｙにおいて外側溝流路３８ａ，４８ａが形成されている範囲の全体にわたって、上記効果が発揮される。したがって、冷却媒体の脇流れをより一層抑制できる。
【0060】
（４）第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０は、金属板製である。
金属板製のセパレータ３０は、成形時において第１凸部５０の先端部５１に窪み部５２が形成されやすい。また、金属板製のセパレータ４０は、成形時において第２凸部６０の先端部６１に窪み部が形成されやすい。
金属板製のセパレータ３０は、成形時において第１凸部５０の先端部５１に窪み部５２が形成されやすい。また、金属板製のセパレータ４０は、成形時において第２凸部６０の先端部６１に窪み部が形成されやすい。
【0061】
この点、上記構成によれば、上記窪み部に起因した冷却媒体の脇流れを抑制できる。
＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
＜変更例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
【0062】
・入口側マニホールド９１，９３，９５及び出口側マニホールド９２，９４，９６の形状は、本実施形態で例示したような平面視矩形状に限定されず、例えば、平面視長円形状としてもよい。
【0063】
・マニホールド９１，９２，９３，９４，９５，９６における反応ガス及び冷却媒体の流れは、本実施形態で例示したものに限定されない。例えば、マニホールド９６を酸化剤ガスの入口側マニホールドとし、マニホールド９５を酸化剤ガスの出口側マニホールドとしてもよい。また、これに伴ってマニホールド９４を冷却媒体の入口側マニホールドとし、マニホールド９３を冷却媒体の出口側マニホールドとしてもよい。すなわち、溝流路４７Ａを流れる酸化剤ガスと、溝流路３８Ａ，４８Ａを流れる冷却媒体とが、溝流路３７Ａを流れる燃料ガスと同方向に流れるようにしてもよい。
【0064】
・溝流路３７Ａ（３８Ａ）は、本実施形態で例示したように、第２方向Ｙにおいて直線状に延在するものに限定されない。例えば、溝流路３７Ａ（３８Ａ）は、対向面３０ａ（面３０ｂ）の面方向において波状に延在するものであってもよい。
【0065】
・溝流路４７Ａ（４８Ａ）は、本実施形態で例示したように、第２方向Ｙにおいて直線状に延在するものに限定されない。例えば、溝流路４７Ａ（４８Ａ）は、対向面４０ａ（面４０ｂ）の面方向において波状に延在するものであってもよい。
【0066】
・第１凸部５０の形状は、本実施形態で例示した形状に限定されない。例えば、第１凸部５０の高さＨ１は、０．２ｍｍよりも小さくてもよいし、０．８ｍｍよりも大きくてもよい。この場合、第２凸部６０の高さＨ２も０．２ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下の範囲内に限定されず、第１凸部５０の高さＨ１に合わせて適宜変更すればよい。また、第１凸部５０の幅Ｗは、０．５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲内に限定されず、本発明の効果を奏する範囲内であれば、０．５ｍｍより小さくてもよいし、２ｍｍより大きくてもよい。
【0067】
・第１セパレータ３０及び第２セパレータ４０は、本実施形態で例示したように、第１凸部５０の窪み部５２と第２凸部６０の突出部６２とが隙間なく嵌合するものに限定されない。例えば、図４に示すように、セパレータ３０及びセパレータ４０は、互いの間に隙間Ｇを形成する窪み部１５２及び突出部１６２を有する第１凸部１５０及び第２凸部１６０を有するものであってもよい。この場合、突出部１６２は、窪み部１５２内に位置するとともに、窪み部１５２に当接するものであればよい。
【0068】
・第２凸部６０は、本実施形態で例示したように、先端部６１が断面視において窪み部５２に沿って湾曲するものに限定されない。例えば、第２凸部６０の先端部６１は、第２面４０Ｂの面方向に延びる平坦部と、当該平坦部から窪み部５２の底面５２ａに向けて突出する突出部とを有するものであってもよい。
【0069】
・窪み部５２は、本実施形態で例示したように、断面視において第２方向Ｙに延びる仮想直線に対して湾曲するものに限定されない。例えば、窪み部５２は、第２面３０Ｂの面方向に延びる平坦な底面を有するものであってもよい。
【0070】
・第１凸部５０は、本実施形態で例示したように、一対の外側溝流路３８ａの双方の外側に設けられるものに限定されない。第１凸部５０は、一対の外側溝流路３８ａのうちいずれか一方のみの外側に設けるようにしてもよい。この場合、第２凸部６０は、一対の外側溝流路４８ａの双方の外側に設けられるものに限定されず、その配置を第１凸部５０に合わせて適宜変更すればよい。
【0071】
・燃料電池スタックは、本実施形態で例示したように、複数の第１凸部５０の各々と第１方向Ｘにおいて対応する位置に、１つずつ第２凸部６０が設けられるものに限定されず、第２凸部６０の一部を省略してもよい。この場合、セパレータ３０は、第１方向Ｘにおいて第２凸部６０と対向しない第１凸部５０を含むこととなる。なお、第２凸部６０と対向しない第１凸部５０は、セパレータ４０の第２面４０Ｂと当接するものであればよい。
【0072】
・セパレータ３０，４０は、金属板材をプレス成形することにより形成されるものに限定されず、例えば切削加工やエッチング加工により成形することもできる。
・セパレータ３０，４０の材料としては、チタンやステンレス鋼に限定されず、アルミニウムやカーボンを用いることもできる。
・セパレータ３０，４０の材料としては、チタンやステンレス鋼に限定されず、アルミニウムやカーボンを用いることもできる。
【0073】
・本発明に係る第１セパレータは、本実施形態で例示したようにアノード側のセパレータに限定されず、カソード側のセパレータに適用することもできる。この場合、本発明に係る第２セパレータをアノード側のセパレータに適用すればよい。
【符号の説明】
【0074】
Ｄ…深さ
Ｇ…隙間
Ｈ１，Ｈ２…高さ
Ｓ…空間
Ｗ…幅
Ｘ…第１方向
Ｙ…第２方向
Ｚ…第３方向
１０…ＭＥＡ
１１…アノード電極
１２…カソード電極
２０…枠部材
２１…貫通孔
２２…貫通孔
２３…貫通孔
２４…貫通孔
２５…貫通孔
２６…貫通孔
２７…開口部
３０…第１セパレータ
３０Ａ…第１面
３０ａ…対向面
３０Ｂ…第２面
３０ｂ…面
３１…貫通孔
３２…貫通孔
３３…貫通孔
３４…貫通孔
３５…貫通孔
３６…貫通孔
３７Ａ…溝流路
３７Ｂ…接続部
３８Ａ…溝流路
３８ａ…外側溝流路
３８Ｂ…接続部
４０…第２セパレータ
４０Ａ…第１面
４０ａ…対向面
４０Ｂ…第２面
４０ｂ…面
４１…貫通孔
４２…貫通孔
４３…貫通孔
４４…貫通孔
４５…貫通孔
４６…貫通孔
４７Ａ…溝流路
４７Ｂ…接続部
４８Ａ…溝流路
４８ａ…外側溝流路
４８Ｂ…接続部
５０，１５０…第１凸部
５１…先端部
５２，１５２…窪み部
５２ａ…底面
６０，１６０…第２凸部
６１…先端部
６２，１６２…突出部
７０…ガスケット
９０…単セル
９１…入口側マニホールド
９２…出口側マニホールド
９３…入口側マニホールド
９４…出口側マニホールド
９５…入口側マニホールド
９６…出口側マニホールド
Ｇ…隙間
Ｈ１，Ｈ２…高さ
Ｓ…空間
Ｗ…幅
Ｘ…第１方向
Ｙ…第２方向
Ｚ…第３方向
１０…ＭＥＡ
１１…アノード電極
１２…カソード電極
２０…枠部材
２１…貫通孔
２２…貫通孔
２３…貫通孔
２４…貫通孔
２５…貫通孔
２６…貫通孔
２７…開口部
３０…第１セパレータ
３０Ａ…第１面
３０ａ…対向面
３０Ｂ…第２面
３０ｂ…面
３１…貫通孔
３２…貫通孔
３３…貫通孔
３４…貫通孔
３５…貫通孔
３６…貫通孔
３７Ａ…溝流路
３７Ｂ…接続部
３８Ａ…溝流路
３８ａ…外側溝流路
３８Ｂ…接続部
４０…第２セパレータ
４０Ａ…第１面
４０ａ…対向面
４０Ｂ…第２面
４０ｂ…面
４１…貫通孔
４２…貫通孔
４３…貫通孔
４４…貫通孔
４５…貫通孔
４６…貫通孔
４７Ａ…溝流路
４７Ｂ…接続部
４８Ａ…溝流路
４８ａ…外側溝流路
４８Ｂ…接続部
５０，１５０…第１凸部
５１…先端部
５２，１５２…窪み部
５２ａ…底面
６０，１６０…第２凸部
６１…先端部
６２，１６２…突出部
７０…ガスケット
９０…単セル
９１…入口側マニホールド
９２…出口側マニホールド
９３…入口側マニホールド
９４…出口側マニホールド
９５…入口側マニホールド
９６…出口側マニホールド
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】