特開 2024-721 燃料電池スタック

(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】P2024000721

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】燃料電池スタック

(51)【国際特許分類】

   H01M 8/2483 20160101AFI20231226BHJP

   H01M 8/2465 20160101ALI20231226BHJP

   H01M 8/10 20160101ALN20231226BHJP

【ＦＩ】

H01M8/2483

H01M8/2465

H01M8/10 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099583

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000241500

【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(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】小▲柳▼ 壮矩

【テーマコード（参考）】

5H126

【Ｆターム（参考）】

5H126AA23

5H126BB06

5H126DD05

5H126EE11

(57)【要約】

【課題】ガスマニホールド内で水蒸気の凝縮によって発生する液水を円滑に排出することが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１１は、燃料ガスを用いて発電する複数の発電セル１２が鉛直方向Ｚに積層されている。各発電セル１２は、膜電極接合体１８を支持した支持フレーム１９と、支持フレーム１９を挟む一対のセパレータ２０とを備える。各発電セル１２には、鉛直方向Ｚに延びて燃料ガスが流れる燃料ガス供給通路２８を形成する燃料ガス供給孔２１が形成されている。燃料ガス供給通路２８の上壁面となる下面３３の一部には、下面３３に付着する水が集まる凸部３４が設けられている。燃料ガス供給通路２８における凸部３４の下側には、凸部３４から落下する水を排出する排出路５１を形成する鉛直方向Ｚに延びる筒状の排出路形成部材５０が配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスを用いて発電する複数の発電セルが鉛直方向に積層された燃料電池スタックであって、
前記発電セルは、膜電極接合体を支持した支持フレームと、前記支持フレームを挟む一対のセパレータとを備え、
前記発電セルには、鉛直方向に延びて前記ガスが流れるガスマニホールドを形成するガス孔が形成され、
前記ガスマニホールドの上壁面の一部には、当該上壁面に付着する水が集まる集水部が設けられ、
前記ガスマニホールドにおける前記集水部の下側には、前記集水部から落下する前記水を排出する排出路を形成する鉛直方向に延びる筒状の排出路形成部材が配置されていることを特徴とする燃料電池スタック。

【請求項2】

前記集水部は、前記排出路形成部材側に向かうほど高さが低くなる傾斜面を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池スタック。

【請求項3】

前記集水部は、前記上壁面における前記集水部以外の部分よりも親水性を高くした親水部によって構成されていることを特徴とする請求項１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】

従来、燃料電池スタックとして、例えば、特許文献１に示すものが知られている。こうした燃料電池スタックは、複数の矩形板状の発電セルを水平方向に積層することによって形成されている。各発電セルは、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体と、樹脂枠付き電解質膜・電極構造体を挟持する第１金属セパレータ及び第２金属セパレータと、を備えている。電解質膜・電極構造体は、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を挟持するアノード電極及びカソード電極とを備えている。

【0003】

燃料電池スタックには、水平方向に延びるガスマニホールドと、ガスマニホールドよりも下側で水平方向に延びるドレン（通路）とが各発電セルを貫通して形成されている。ガスマニホールドとドレンとは、互いに水平方向の一端側で連通している。ドレンは、燃料電池スタックの運転時に生じた生成水を排出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１２１５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述のような燃料電池スタックでは、ガスマニホールドとドレンとが水平方向に延びて一端側で互いに連通するとともに、ガスマニホールドがドレンよりも上側に配置された構成になっている。このため、燃料電池スタックが運転されて高温になっても、ガスマニホールド内のガスに含まれる水蒸気はほとんどドレンに流れない。

【0006】

一方、燃料電池スタックの運転が停止されて低温になると、ガスマニホールド内で水蒸気が凝縮することによってガスマニホールド内に液水が発生する。ガスマニホールド内に液水が発生すると、寒冷地などでは当該液水がガスマニホールドに接続される配管などに流れ込んで凍結する。このため、当該配管に設けられた弁などの動作不良が発生するおそれがある。したがって、ガスマニホールド内で水蒸気の凝縮によって発生する液水を排出できるようにすることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する燃料電池スタックは、ガスを用いて発電する複数の発電セルが鉛直方向に積層された燃料電池スタックであって、前記発電セルは、膜電極接合体を支持した支持フレームと、前記支持フレームを挟む一対のセパレータとを備え、前記発電セルには、鉛直方向に延びて前記ガスが流れるガスマニホールドを形成するガス孔が形成され、前記ガスマニホールドの上壁面の一部には、当該上壁面に付着する水が集まる集水部が設けられ、前記ガスマニホールドにおける前記集水部の下側には、前記集水部から落下する前記水を排出する排出路を形成する鉛直方向に延びる筒状の排出路形成部材が配置されていることを要旨とする。

【0008】

通常、燃料電池スタックの温度が高い状態においてガスマニホールドに存在する水蒸気の一部は、燃料電池スタックの温度が下がった場合に、凝縮して液水となってガスマニホールドの上壁面に付着する。上壁面に付着した液水は、落下してガスマニホールドに接続される配管内に溜まる。そして、燃料電池スタックを寒冷地などの気温が氷点下になる場所で使用した場合、ガスマニホールドに接続される配管内に溜まった液水が凍結するので、当該配管が詰まるなどの問題が生じる。この点、上記構成によれば、ガスマニホールドの上壁面に付着した液水は、集水部に集まってから排出路形成部材内に落下して排出される。したがって、ガスマニホールド内で水蒸気の凝縮によって発生する液水を円滑に排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態の燃料電池スタックの端面図。

【図2】発電セルの分解斜視図。

【図3】ダミーセルの分解斜視図。

【図4】図１の要部拡大図。

【図5】変更例の燃料電池スタックの要部拡大断面図。

【図6】別の変更例の燃料電池スタックの要部拡大断面図。

【図7】さらに別の変更例の燃料電池スタックの要部拡大断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、燃料電池スタックの一実施形態を図面に従って説明する。
＜燃料電池スタック１１＞
図１に示すように、燃料電池スタック１１は、水素を含む燃料ガス及び酸素を含む酸化剤ガスを用いて発電する複数の矩形板状の発電セル１２及び発電しない１つの矩形板状のダミーセル１３がそれらの厚さ方向に積層されたセル積層体１４を備えている。複数の発電セル１２及び１つのダミーセル１３は、鉛直方向Ｚに積層されている。

【0011】

ダミーセル１３は、積層された複数の発電セル１２のうちの上端部に位置する発電セル１２の上に積層されている。すなわち、ダミーセル１３は、セル積層体１４の上端部に位置している。セル積層体１４の上下の両端には、集電を行うターミナルプレート１５及び絶縁を行う絶縁プレート１６を介してエンドプレート１７がそれぞれ配置されている。

【0012】

＜発電セル１２＞
図１及び図２に示すように、各発電セル１２は、枠状に形成されて中央の開口部に矩形シート状をなす膜電極接合体１８（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を支持した合成樹脂製の支持フレーム１９と、一対の金属製のセパレータ２０とを有している。一対のセパレータ２０は、膜電極接合体１８及び支持フレーム１９を鉛直方向Ｚにおいて挟んでいる。

【0013】

各発電セル１２は、膜電極接合体１８における鉛直方向Ｚの一方側（アノード側）の部分に燃料ガスが供給され且つ他方側（カソード側）の部分に酸化剤ガスが供給されると、燃料ガス及び酸化剤ガスの膜電極接合体１８での電気化学反応に基づき発電を行う。各発電セル１２の長手方向の両端部、すなわち各支持フレーム１９及び各セパレータ２０の長手方向の両端部には、複数（本例では６つ）の孔が貫通して形成されている。

【0014】

これら６つの孔は、ガス孔の一例としての燃料ガス供給孔２１、燃料ガス排出孔２３、酸化剤ガス供給孔２４、酸化剤ガス排出孔２５、冷却媒体供給孔２６、及び冷却媒体排出孔２７とされている。燃料ガス供給孔２１は、発電セル１２における他の孔よりも発電セル１２の長手方向の幅が広くなっている。複数の発電セル１２の燃料ガス供給孔２１は、鉛直方向Ｚに延びてガスの一例としての燃料ガスが供給されるガスマニホールドの一例としての燃料ガス供給通路２８を形成する。

【0015】

複数の発電セル１２の燃料ガス排出孔２３は、鉛直方向Ｚに延びて燃料ガスが排出される燃料ガス排出通路３０を形成する。複数の発電セル１２の酸化剤ガス供給孔２４は、鉛直方向Ｚに延びて酸化剤ガスが供給される酸化剤ガス供給通路（図示略）を形成する。複数の発電セル１２の酸化剤ガス排出孔２５は、鉛直方向Ｚに延びて酸化剤ガスが排出される酸化剤ガス排出通路（図示略）を形成する。

【0016】

複数の発電セル１２の冷却媒体供給孔２６は、鉛直方向Ｚに延びて例えば冷却水などの冷却媒体が供給される冷却媒体供給通路（図示略）を形成する。複数の発電セル１２の冷却媒体排出孔２７は、鉛直方向Ｚに延びて冷却媒体が排出される冷却媒体排出通路（図示略）を形成する。燃料ガス排出通路３０、酸化剤ガス供給通路（図示略）、酸化剤ガス排出通路（図示略）、冷却媒体供給通路（図示略）、及び冷却媒体排出通路（図示略）は、燃料ガス供給通路２８よりも発電セル１２の長手方向の幅が狭くなっている。

【0017】

＜ダミーセル１３＞
図１及び図３に示すように、ダミーセル１３は、発電セル１２において膜電極接合体１８を矩形シート状の導電体３１に変更し且つ上側のセパレータ２０をダミーセパレータ２０ａに変更したものである。ダミーセル１３は、下側のセパレータ２０が発電セル１２と共通になっている。すなわち、ダミーセル１３は、中央の開口部に導電体３１を支持した支持フレーム１９、ダミーセパレータ２０ａ、及びセパレータ２０を有している。ダミーセル１３における導電体３１を支持した支持フレーム１９は、鉛直方向Ｚにおいてダミーセパレータ２０ａとセパレータ２０とによって挟まれている。

【0018】

ダミーセパレータ２０ａは、発電セル１２のセパレータ２０から燃料ガス供給孔２１を省略し且つ下面３３の一部に凸部３４を設けたものであって、これ以外はセパレータ２０と同一の構成になっている。ダミーセル１３は、膜電極接合体１８を有していないので、燃料ガス及び酸化剤ガスが供給されても発電しない。ダミーセパレータ２０ａの下面３３は、燃料ガス供給通路２８の上壁面を構成している。

【0019】

＜凸部３４及び排出路形成部材５０＞
凸部３４は、下面３３に付着する水が集まる集水部を構成している。凸部３４は、燃料ガス供給通路２８内におけるダミーセパレータ２０ａの下面３３の一部に設けられている。燃料ガス供給通路２８内における膜電極接合体１８側とは反対側の端部には、燃料ガス供給通路２８のほぼ全体にわたって鉛直方向Ｚに延びる筒状の排出路形成部材５０が配置されている。排出路形成部材５０は、燃料ガス供給通路２８内に、固定部（図示略）によって固定されている。

【0020】

排出路形成部材５０は、燃料ガス供給通路２８内における凸部３４の下側に配置されている。排出路形成部材５０は、内部に凸部３４から落下する水を排出するための排出路５１を形成する。凸部３４は、断面視三角形状をなすとともに、排出路形成部材５０に向かうほど高さが低くなる傾斜面３５を有している。傾斜面３５における最も低い部分は、鉛直方向Ｚにおいて排出路５１に対応している。傾斜面３５における最も高い部分は、燃料ガス供給通路２８における膜電極接合体１８側の端部に位置している。排出路形成部材５０の上端と凸部３４の下端との間には、僅かな隙間が形成されている。

【0021】

＜燃料電池スタック１１における配管との接続構造＞
図１に示すように、燃料電池スタック１１において、ターミナルプレート１５とセパレータ２０との間、支持フレーム１９とセパレータ２０との間、支持フレーム１９とダミーセパレータ２０ａとの間、及びセパレータ２０同士の間は、ガスケット３６によってシールされている。

【0022】

燃料電池スタック１１の下端部に位置するターミナルプレート１５、絶縁プレート１６、及びエンドプレート１７には、これらを貫通してなる燃料ガス供給口３７及び燃料ガス排出口３８がそれぞれ形成されている。燃料ガス供給口３７の一部には、排出路形成部材５０の下端部が挿入されている。燃料ガス供給口３７及び燃料ガス排出口３８は、燃料ガス供給通路２８及び燃料ガス排出通路３０とそれぞれ連通している。

【0023】

燃料ガス供給口３７には、燃料ガスが収容されたガスタンク４０から延びるガス供給配管４１が接続されている。ガス供給配管４１の途中位置には、ガスタンク４０からガス供給配管４１を介して燃料ガス供給口３７に供給される燃料ガスの圧力を調整する圧力調整弁４２が設けられている。

【0024】

燃料ガス排出口３８には、鉛直方向Ｚに延びる第１排出配管４３の上端側が接続されている。第１排出配管４３には、燃料ガス排出口３８から水分を含む未反応の燃料ガスが排出される。第１排出配管４３の途中位置には、燃料ガス排出口３８から排出された未反応の燃料ガスから水分を分離する気液分離器４４と、第１開閉弁４５とが設けられている。

【0025】

第１開閉弁４５は、第１排出配管４３における気液分離器４４よりも下側の位置に配置されている。第１開閉弁４５は、常時閉弁されるとともに、気液分離器４４で未反応の燃料ガスから分離された水を排出するときに開弁される。気液分離器４４の側部とガス供給配管４１における圧力調整弁４２と燃料ガス供給口３７との間の位置とは、水平方向に延びる連結管４６によって連結されている。

【0026】

連結管４６の途中位置には、気液分離器４４で水分が分離された後の未反応の燃料ガスをガス供給配管４１側へ向かって送出するポンプ４７が設けられている。排出路形成部材５０の下端部には、鉛直方向Ｚに延びる第２排出配管４８の上端側が接続されている。排出路形成部材５０内の排出路５１と、第２排出配管４８内とは連通している。第２排出配管４８の途中位置には、第２開閉弁４９が設けられている。第２開閉弁４９は、常時閉弁されるとともに、排出路５１及び第２排出配管４８内に溜まった水を排出するときに開弁される。

【0027】

燃料電池スタック１１の下端部に位置するターミナルプレート１５、絶縁プレート１６、及びエンドプレート１７には、これらを貫通してなる酸化剤ガス供給口（図示略）及び酸化剤ガス排出口（図示略）がそれぞれ形成されている。これら酸化剤ガス供給口及び酸化剤ガス排出口は、上記酸化剤ガス供給通路（図示略）及び上記酸化剤ガス排出通路（図示略）とそれぞれ連通している。上記酸化剤ガス供給口及び上記酸化剤ガス排出口には、それぞれ配管（図示略）が接続される。

【0028】

燃料電池スタック１１の下端部に位置するターミナルプレート１５、絶縁プレート１６、及びエンドプレート１７には、これらを貫通してなる冷却媒体供給口（図示略）及び冷却媒体排出口（図示略）がそれぞれ形成されている。これら冷却媒体供給口及び冷却媒体排出口は、上記冷却媒体供給通路（図示略）及び上記冷却媒体排出通路（図示略）とそれぞれ連通している。上記冷却媒体供給口及び上記冷却媒体排出口には、それぞれ配管（図示略）が接続される。

【0029】

＜燃料電池スタック１１の作用＞
図１及び図４に示すように、燃料電池スタック１１において発電を行う際には、ガスタンク４０の燃料ガスがガス供給配管４１及び燃料ガス供給口３７を介して燃料ガス供給通路２８に供給される。この場合、燃料ガス供給通路２８に供給される燃料ガスは、圧力調整弁４２で圧力が調整される。燃料ガス供給通路２８に供給された燃料ガスは、ダミーセル１３よりも下側にある各発電セル１２の膜電極接合体１８におけるアノード側の面に供給される。

【0030】

一方、各発電セル１２の膜電極接合体１８におけるカソード側の面には、酸化剤ガス供給口（図示略）から酸化剤ガス供給通路（図示略）を介して酸化剤ガスが供給される。そして、各発電セル１２の膜電極接合体１８におけるカソード側の面に供給された酸化剤ガスと、各発電セル１２の膜電極接合体１８におけるアノード側の面に供給された燃料ガスとの膜電極接合体１８での電気化学反応に基づいて発電がなされる。

【0031】

膜電極接合体１８での未反応の燃料ガスは、水分を含むとともに、燃料ガス排出通路３０及び燃料ガス排出口３８を介して第１排出配管４３に排出される。第１排出配管４３に排出された水分を含む未反応の燃料ガスは、気液分離器４４で水分が分離された後、ポンプ４７により連結管４６を介してガス供給配管４１に送出される。ガス供給配管４１に送出された未反応の燃料ガスは、ガスタンク４０からの燃料ガスと一緒に、再び燃料ガス供給通路２８に供給される。なお、膜電極接合体１８での未反応の酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出通路（図示略）を介して酸化剤ガス供給口（図示略）から排出される。

【0032】

また、燃料電池スタック１１の運転中には燃料電池スタック１１の温度が高くなっているため、燃料電池スタック１１内の水分は水蒸気になっている。特に、燃料ガス供給通路２８に供給される燃料ガスには水分が含まれているため、燃料ガス供給通路２８には水蒸気が存在する。この場合、排出路形成部材５０の上端開口は開放されているため、燃料ガス供給通路２８の水蒸気の一部は排出路形成部材５０の上端開口から排出路５１へ流れ込む。

【0033】

そして、燃料電池スタック１１の運転が停止されると燃料電池スタック１１の温度が下がるため、排出路５１の水蒸気及び燃料ガス供給通路２８の水蒸気は凝縮して液水Ｗとなる。このとき、燃料ガス供給通路２８の水蒸気は、燃料ガス供給通路２８の上端部に溜まり易いので、ダミーセパレータ２０ａの下面３３及び傾斜面３５に付着した状態で凝縮して液水Ｗとなる。

【0034】

すると、この液水Ｗは、重力により傾斜面３５を伝って排出路形成部材５０側に流動して排出路５１に滴下（落下）する。このため、燃料ガス供給通路２８内で水蒸気の凝縮によって発生する液水Ｗが排出路５１を通じて円滑に排出される。したがって、ダミーセパレータ２０ａの下面３３から燃料ガス供給通路２８における排出路形成部材５０の外側に滴下される液水Ｗの量が低減される。

【0035】

因みに、燃料電池スタック１１において排出路形成部材５０（排出路５１）が存在しない場合には、燃料ガス供給通路２８に水蒸気の凝縮による液水Ｗが多量に発生する。すると、この液水Ｗは、重力によって燃料ガス供給通路２８から燃料ガス供給口３７を介してガス供給配管４１に流れ込む。

【0036】

このため、燃料電池スタック１１を寒冷地などの気温が氷点下になる場所で使用した場合、ガス供給配管４１に流れ込んだ液水Ｗが凍るため、ガス供給配管４１内が詰まったり、圧力調整弁４２が凍結したりしてしまう。この結果、ガスタンク４０から燃料ガス供給通路２８に燃料ガスが供給され難くなるので、燃料電池スタック１１の始動が困難になるという問題がある。

【0037】

この点、本実施形態の燃料電池スタック１１では、上述したように、燃料ガス供給通路２８内で水蒸気の凝縮によって発生する液水Ｗが排出路５１を通じて円滑に排出される。したがって、燃料電池スタック１１の運転停止により温度が低くなった際に燃料ガス供給通路２８に存在する液水Ｗの量が低減されるので、重力によって燃料ガス供給通路２８から燃料ガス供給口３７を介してガス供給配管４１に流れ込む液水Ｗの量も低減される。

【0038】

この結果、燃料電池スタック１１を寒冷地などの気温が氷点下になる場所で使用した場合でも、液水Ｗの凍結によってガス供給配管４１内が詰まったり圧力調整弁４２が凍結したりすることが抑制される。よって、寒冷地などの気温が氷点下になる場所での燃料電池スタック１１の始動性が向上する。

【0039】

なお、排出路５１に溜まった液水Ｗは、燃料電池スタック１１が使用される場所の温度が液水Ｗの凍らない温度であるときに第２開閉弁４９を開くことで、第２排出配管４８から外部へ円滑に排出される。

【0040】

＜実施形態の効果＞
以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）燃料電池スタック１１は、燃料ガスを用いて発電する複数の発電セル１２が鉛直方向Ｚに積層されている。発電セル１２は、膜電極接合体１８を支持した支持フレーム１９と、支持フレーム１９を挟む一対のセパレータ２０とを備える。発電セル１２には、鉛直方向Ｚに延びて燃料ガスが流れる燃料ガス供給通路２８を形成する燃料ガス供給孔２１が形成されている。燃料ガス供給通路２８の上壁面となるダミーセパレータ２０ａの下面３３の一部には、下面３３に付着する水が集まる凸部３４が設けられている。凸部３４は、排出路形成部材５０側に向かうほど高さが低くなる傾斜面３５を有している。燃料ガス供給通路２８における凸部３４の下側には、凸部３４から滴下（落下）する液水Ｗを排出する排出路５１を形成する鉛直方向Ｚに延びる筒状の排出路形成部材５０が配置されている。

【0041】

通常、燃料電池スタック１１の温度が高い状態において燃料ガス供給通路２８に存在する水蒸気の一部は、燃料電池スタック１１の温度が下がった場合に、凝縮して液水Ｗとなって燃料ガス供給通路２８における下面３３に付着する。燃料ガス供給通路２８における下面３３に付着した液水Ｗは、落下して燃料ガス供給通路２８に接続されるガス供給配管４１内に溜まる。そして、燃料電池スタック１１を寒冷地などの気温が氷点下になる場所で使用した場合、ガス供給配管４１内に溜まった液水Ｗが凍結するので、ガス供給配管４１が詰まるなどの問題が生じる。この点、上記構成によれば、燃料ガス供給通路２８における下面３３に付着した液水Ｗは、重力によって凸部３４の傾斜面３５を伝って排出路形成部材５０側へ流動した後、排出路形成部材５０内の排出路５１に落下して排出される。したがって、燃料ガス供給通路２８内で水蒸気の凝縮によって発生する液水Ｗを円滑に排出することができる。

【0042】

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記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。

【0043】

・図５に示すように、排出路形成部材５０の上端部に、排出路形成部材５０における排出路５１の径を大きくした拡径部５２を設けてもよい。このようにすれば、凸部３４から滴下する液水Ｗが排出路５１から零れることを抑制できる。

【0044】

・図６に示すように、凸部３４の下端部を排出路形成部材５０の上端開口から排出路５１に挿入させるようにしてもよい。このようにすれば、凸部３４から滴下する液水Ｗが排出路５１から零れることをより一層抑制できる。

【0045】

・図７に示すように、燃料ガス供給通路２８における下面３３に、凸部３４の代わりに集水部の一例としての親水部５３を設けてもよい。すなわち、集水部は、親水部５３によって構成してもよい。親水部５３は、下面３３における親水部５３以外の部分よりも親水性を高くした部分である。具体的には、下面３３における親水部５３を構成する部分の材料の親水性を、下面３３における親水部５３以外の部分を構成する材料の親水性よりも高くしてもよい。あるいは、ダミーセパレータ２０ａを構成する材料の親水性よりも高い親水性を有したコーティング材を下面３３の一部に塗布することによって親水部５３を設けるようにしてもよい。このようにすれば、下面３３における親水部５３以外の部分に水蒸気が付着した状態で凝縮して液水Ｗになった際に、当該液水Ｗを親水部５３へ流動し易くすることができる。なお、下面３３における親水部５３以外の部分に撥水性を付与してもよい。

【0046】

・凸部３４は、ダミーセパレータ２０ａの下面３３に一体形成してもよいし、ダミーセパレータ２０ａとは別体で形成してダミーセパレータ２０ａの下面３３に取り付けるようにしてもよい。

【0047】

・凸部３４は、円錐状または角錐状に形成してもよい。
・発電セル１２において、燃料ガス供給孔２１は、任意の形状に変更してもよい。
・排出路形成部材５０の内径及び外径は、適宜変更してもよい。排出路形成部材５０の断面形状は、円形に限らず、例えば楕円形や多角形であってもよい。

【0048】

・燃料電池スタック１１において、ガスを酸化剤ガスとし、ガス孔を酸化剤ガス供給孔２４とし、ガスマニホールドを鉛直方向Ｚに延びて酸化剤ガスが供給される酸化剤ガス供給通路（図示略）とする。そして、当該酸化剤ガス供給通路の上壁面に凸部３４を設けるとともに酸化剤ガス供給通路内における凸部３４の下側に排出路形成部材５０を配置してもよい。つまり、凸部３４及び排出路形成部材５０は、ガスマニホールドとして酸化剤ガス供給孔２４に適用してもよい。あるいは、凸部３４及び排出路形成部材５０は、ガスマニホールドとして燃料ガス排出通路３０や酸化剤ガス排出通路（図示略）に適用してもよい。

【0049】

・燃料電池スタック１１において、ダミーセル１３を省略し、上側のターミナルプレート１５の下面を、ダミーセパレータ２０ａの下面３３の代わりに、燃料ガス供給通路２８（ガスマニホールド）の上壁面としてもよい。この場合、凸部３４は、上側のターミナルプレート１５の下面に設けられる。

【0050】

・燃料電池スタック１１は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載される燃料電池システムに用いてもよいし、屋外に設置される据え置き型の燃料電池システムに用いてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１１…燃料電池スタック
１２…発電セル
１３…ダミーセル
１４…セル積層体
１５…ターミナルプレート
１６…絶縁プレート
１７…エンドプレート
１８…膜電極接合体
１９…支持フレーム
２０…セパレータ
２０ａ…ダミーセパレータ
２１…ガス孔の一例としての燃料ガス供給孔
２３…燃料ガス排出孔
２４…酸化剤ガス供給孔
２５…酸化剤ガス排出孔
２６…冷却媒体供給孔
２７…冷却媒体排出孔
２８…ガスマニホールドの一例としての燃料ガス供給通路
３０…燃料ガス排出通路
３１…導電体
３３…上壁面の一例としての下面
３４…集水部の一例としての凸部
３５…傾斜面
３６…ガスケット
３７…燃料ガス供給口
３８…燃料ガス排出口
４０…ガスタンク
４１…ガス供給配管
４２…圧力調整弁
４３…第１排出配管
４４…気液分離器
４５…第１開閉弁
４６…連結管
４７…ポンプ
４８…第２排出配管
４９…第２開閉弁
５０…排出路形成部材
５１…排出路
５２…拡径部
５３…集水部の一例としての親水部
Ｗ…液水（水）
Ｚ…鉛直方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】