JP2004200132A

JP2004200132A - 燃料電池スタック

Info

Publication number: JP2004200132A
Application number: JP2002370836A
Authority: JP
Inventors: Motoharu Obika; 基治小比賀; Hiroshi Miyakubo; 博史宮窪
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】積層した複数の単位電池への燃料ガス，酸化剤ガスまたは冷却媒体の分配性を均一化する。
【解決手段】電解質膜７をアノード側電極９とカソード側電極１１とで挟んで単位電池（ＭＥＡ）１３を構成し、ＭＥＡ１３の両側にセパレータ１５，１７を配置する。これらＭＥＡ１３およびセパレータ１５，１７を貫通する燃料ガス分配流路６３を形成する。ＭＥＡ１３の上流側に位置するセパレータ１５の燃料ガス分配流路６３を形成する連通孔１５ａの内壁の上流側角部に面取部６７を形成し、同下流側角部には面取部６７より大きな面取部６９を形成する。これにより、セパレータ１５の連通孔１５ａにおける下流側の流路断面積が同上流側の流路断面積より大きくなり、ＭＥＡ１３への燃料ガスの流入特性が向上する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟んで単位電池を構成し、この単位電池を、セパレータを介して複数積層して構成した燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体高分子電解質型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）の両側に、アノード側電極およびカソード側電極をそれぞれ配置して構成した単位電池を、セパレータによって挟持することにより構成している。
【０００３】
このような固体高分子電解質型燃料電池は、通常、上記した単位電池およびセパレータを複数積層することにより、燃料電池スタックとして使用する。
【０００４】
上記した燃料電池スタックにおいて、アノード側電極に供給した燃料ガス（水素含有ガス）は、アノード側電極上で水素イオン化され、適度に加湿された高分子イオン交換膜を介してカソード側電極へと移動する。このとき、アノード側電極に生じた電子を外部回路に取り出し、直流の電気エネルギとして利用する。
【０００５】
一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスあるいは空気を供給し、前記アノード側電極から移動した水素イオン、前記電子および酸素ガスが反応して水を生成する。
【０００６】
ところで、燃料電池スタックは、上記したように複数の単位電池をセパレータを介して積層しており、この燃料電池スタック内には、各単位電池に、燃料ガス，酸化剤ガスおよび冷却媒体を供給するための分配流路を、複数の単位電池を一体的に貫通して形成している。
【０００７】
その際、燃料電池を効率よく運転するには、各単位電池に燃料ガスなどの流体を均等に供給する必要がある。
【０００８】
そこで、例えば、特許文献１には、燃料電池スタック内における燃料ガスの各単位電池への分配流路に整流部材を設けている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平８−２１３０４４号公報
また、特許文献２には、燃料電池スタック内における燃料ガスの各単位電池への分配流路に、複数の単位電池に跨って整流用の楔部材を挿入している。
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−１４９９７７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した整流部材や整流用の楔部材を使用しても、各単位電池への流体の分配性の均一化は不充分である。
【００１２】
なぜなら、燃料電池スタックでは、単位電池を複数積層しているため、分配流路内では、複数のセパレータ相互で燃料ガスの流れ方向に沿って段差が生じてしまい、したがって、各単位電池への燃料ガス入口にも段差が生じ、燃料ガスの分配性に不均一性が生じる。
【００１３】
そこで、この発明は、各単位電池への燃料ガス，酸化剤ガスまたは冷却媒体の少なくとも一つの流体の分配性を均一化することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明は、電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟んで単位電池を構成し、この単位電池を、セパレータを介して複数積層して構成した燃料電池スタックにおいて、前記各単位電池へ、燃料ガス，酸化剤ガスまたは冷却媒体の少なくともいずれか一つの流体を分配供給する分配流路を、前記積層方向に沿って設け、前記分配流路における前記セパレータの前記単位電池へ通じる入口部分の内壁に、前記分配流路に対する凹部となる切欠を設けた構成としてある。
【００１５】
【発明の効果】
この発明によれば、分配流路におけるセパレータの単位電池へ通じる入口部分の内壁に、分配流路に対する凹部となる切欠を設けたので、この切欠を経て各単位電池への流体の流入が容易となり、流体の各単位電池への分配性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１７】
まず、この発明の全実施形態にわたって共通するか、または類似する部分の基本となる構成および作用を、図１〜３を用いて説明する。この発明に係わる燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池（以下、単に燃料電池とする。）であり、例えば燃料電池自動車に搭載する。ただし、自動車以外に用いてもよい。
【００１８】
図1は燃料電池スタックの全体を示す斜視図である。この燃料電池スタックは、１Ｖ程度の起電力を生じる単位電池１を、複数積層して積層体３を形成する。この積層体３を構成する複数の単位電池１は、それぞれが燃料電池として機能する。そして、この燃料電池スタックは、後述するが、四隅に配置して内部を貫通する図示しないテンションロッドなどを用いて締結する。なお、ここでテンションロッドの本数は４本（四隅）とは限らず、所望の締結力が確保できる仕様であるならばその限りではない。
【００１９】
図２は単位電池１の構造を示す分解斜視図である。この単位電池１は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜７と、この電解質膜７の一方の面に配置した触媒層および拡散層からなるアノード側電極９（燃料極）と、電解質膜７の他方の面に配置した触媒層および拡散層からなるカソード側電極１１（空気極）とで、膜−電極アッセンブリ（MEA）１３を構成している。
【００２０】
このＭＥＡ１３の両側には、アノード側電極９に燃料ガス（水素）を、カソード側電極１１に酸化ガス（酸素、通常は空気）をそれぞれ供給するための流体通路を形成するセパレータ１５および１７を、ガスケット１９および２１を介してそれぞれ配置する。
【００２１】
電解質膜７は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成したプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜７の表面には、触媒としての白金または、白金と他の金属からなる合金を担持させてある。
【００２２】
アノード側電極９およびカソード側電極１１は、ガス拡散電極である。これら各電極９，１１は、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスや、カーボンペーパ、あるいはカーボンフェルトなど、充分なガス拡散性および導電性を有する部材によって構成する。
【００２３】
セパレータ１５，１７は、充分な導電性と強度と耐食性とを有する材料によって形成する。例えば、カーボン材料をプレス成形したり、また、充分な耐食性が実現可能であれば、金属など他の材料によって形成してもよい。
【００２４】
上記したセパレータ１５のアノード側電極９側には図示しない燃料ガス流路を、セパレータ１７のカソード側電極１１側には酸化剤ガス流路２５を、それぞれ形成し、また、セパレータ１５のアノード側電極９と反対側に、必要に応じて冷却媒体流路２７を形成する。
【００２５】
ガスケット１９，２１は、シリコンゴム、ＥＰＤＭまたはフッ素ゴムなどのゴム状弾性材料によって形成する。
【００２６】
上記した燃料電池スタックは、複数の単位電池１からなる積層体３の積層方向両端に、図１に示すように集電板２９，３１、絶縁板３３，３５、エンドプレート３７，３９をそれぞれ配置する。そして、この燃料電池スタックの、例えば四隅に、前述したテンションロッドを貫通させ、テンションロッドの端部に形成した雄ねじ部に、ナット４１を螺合締結することで、締め付ける。
【００２７】
テンションロッドは、剛性を備えた材料、例えば鋼などの金属材料によって形成し、また単位電池１同士の電気的短絡を防止するため、表面には絶縁処理を施す。
【００２８】
集電板２９，３１は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成し、絶縁板３３，３５は、ゴムや樹脂などの絶縁性部材によって形成する。
【００２９】
エンドプレート３７，３９は、剛性を備えた材料、例えば鋼などの金属材料によって形成する。また、２枚の集電板２９，３１には、それぞれ出力端子４３，４５を設けており、燃料電池スタックで生じた起電力を、この出力端子４３，４５を介して出力する。
【００３０】
上記したテンションロッドによる燃料電池スタックの締付方法は、テンションロッドを積層体３の内部に貫通させる必要はなく、図３の正面図に示すように、スタック外部でエンドプレート３７，３９同士をテンションロッド５により締め付けるようにしてもよい。
【００３１】
また、図３に示すように、燃料電池スタックの積層方向一端側のエンドプレート３９と、このエンドプレート３９の積層方向内側に設けた絶縁板３５との間に、内側エンドプレート４７を配置し、エンドプレート３９と内側エンドプレート４７との間に、ばねなどからなる加圧機構４９を設置する構造であってもよい。
【００３２】
なお、テンションロッドによる締付機構は、ナット４１を使用する必要はなく、一方のエンドプレートにねじ孔を形成し、このねじ孔にテンションロッドの一端に形成したねじ部を螺合締結するようにしてもよい。この場合、テンションロッドの他端にはボルトの頭部を形成する。
【００３３】
また、上記した燃料電池スタックの一方の端部のエンドプレート３７には、図１に示すように、燃料ガス入口５１および同出口５３、酸化剤ガス入口５５および同出口５７、冷却水（冷却媒体）入口５９および同出口６１を、それぞれ設けてある。
【００３４】
上記した各入口５１，５５，５９に連通する燃料ガス，酸化剤ガス，冷却水の各分配流路および、各出口５３，５７，６１に連通する燃料ガス，酸化剤ガス，冷却水の各集合流路を、集電板２９，絶縁板３３および積層体３を貫通して形成する。
【００３５】
上記した各分配流路および集合流路は、前記したセパレータ１５のアノード側電極９側に形成した燃料ガス流路、セパレータ１７のカソード側電極１１側に形成した酸化剤ガス流路２５、冷却媒体流路２７のそれぞれの対応する流路にそれぞれ連通している。
【００３６】
上記した積層体３に分配流路を形成するために、図２に示すように、セパレータ１５，ガスケット１９，電解質膜７，ガスケット２１，セパレータ１７には、図１に示した燃料ガス入口５１に対応する位置に、燃料ガス入口用連通孔１５ａ，１９ａ，７ａ，２１ａ，１７ａをそれぞれ形成してある。
【００３７】
同様に、図１に示してある燃料ガス出口５３，酸化剤ガス入口５５および同出口５７，冷却水入口５９および同出口６１についても、それぞれ対応する連通孔を、セパレータ１５，ガスケット１９，電解質膜７，ガスケット２１，セパレータ１７に設けてある。
【００３８】
図４（ａ），（ｂ）は、この発明の第１の実施形態を示す、図１の燃料ガス入口５１に連通する燃料電池スタック内の燃料ガス分配流路６３を、一つの単位電池１に相当するＭＥＡ１３とその両側のセパレータ１５，１７について示した概略的な断面図である。
【００３９】
燃料ガス分配流路６３を流れる燃料ガスは、セパレータ１５のアノード側電極９に対向して形成してある燃料ガス流路６５に分配する。他の図示しない酸化剤ガス分配流路を流れる酸化剤ガスは、セパレータ１７のカソード側電極１１に対向して形成してある酸化剤ガス流路２５に分配する。また、図示しない冷却水分配流路を流れる冷却水は、セパレータ１７の酸化剤ガス流路２５と反対側に形成してある冷却媒体流路２７に分配する。
【００４０】
図４（ａ）は、単位電池１を構成するＭＥＡ１３に対して上流側のセパレータ１５の燃料ガス分配流路６３を構成する連通孔１７ａの上流側角部に面取部６７を形成するとともに、同下流側角部には面取部６７より大きな面取部６９を形成する。
【００４１】
上記した各面取部６７，６９は、燃料ガス分配流路６３におけるセパレータ１５のＭＥＡ１３に通じる入口部分の連通孔１５ａの内壁に、分配流路６３に対する凹部７３，７５となる切欠を設けることにより形成する。
【００４２】
図４（ｂ）は、図４（ａ）の面取部６７，６９に代えて、セパレータ１５の連通孔１５ａの内壁における下流側角部のみに、面取部７７を形成している。この面取部７７は、セパレータ１５の厚さ方向（図４中で左右方向）全域に設けてある。
【００４３】
上記した図４（ａ），（ｂ）の場合は、連通孔１５ａの内壁に面取部６７，６９および７７を設けることで、セパレータ１５の燃料ガス分配流路６３に向けて突出する部分の先端を、楔状に形成したことになる。また、この面取部６７，６９および７７によって、連通孔１５ａにおける下流側の流路断面積が、上流側の流路断面積より大きくなる。
【００４４】
一方、ＭＥＡ１３の下流側のセパレータ１７については、図４（ａ），（ｂ）ともに、下流側ほど流路断面積が大きくなるような傾斜面７１を形成してある。この傾斜面７１については、特に必要なく、図４中で水平となる面に形成してもよい。
【００４５】
図４（ａ），（ｂ）に示す形状のセパレータ１５を用いることで、燃料ガスのＭＥＡ１３への入口面積が大きくなり、また、楔状突出部の頂部（先端）Ｐを、連通孔１５ａにおけるガス流れの上流側に配置することによって、ガス流れの向きが、矢印Ａで示すようにアノード側電極９となることで向上する。これにより、各セパレータ１５，１７の流路への燃料ガスの流入性が向上し、各セパレータ１５，１７の流路への燃料ガスの分配性が向上する。
【００４６】
ただし、上記した楔状突出部の頂部Ｐはガス流れの上流側にある必要性はなく、下流側に位置してもよい。
【００４７】
図５は、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第１の実施形態のもの（実線図示）と、後述する図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００４８】
これによれば、第１の実施形態のものは、各単位電池１への燃料ガスの分配性が、比較例に比べて向上することで、各単位電池１の電圧の均一性が向上しており、燃料電池の運転効率が向上する。
【００４９】
上記した図６に示すセパレータ形状は、ＭＥＡ１３の両側のセパレータ１５０，１７０の燃料ガス分配流路６３を形成する連通孔１５０ａ，１７０ａの内壁を、図６中で水平な平坦に形成してある。この場合、単位電池１を複数積層することで、燃料ガス分配流路６３に沿って、複数のセパレータ相互で段差（凹凸）が形成されやすく、ＭＥＡ１３への燃料ガスの流入性にばらつきが生じ、前記図５に示したように、各単位電池の電圧に、上記した第１の実施形態に比べて大きなばらつきが生じる。
【００５０】
図７は、この発明の第２の実施形態を示す。この実施形態は、セパレータ１５の燃料ガス分配流路６３を構成する連通孔１５ａの内壁における下流側角部のみに面取部７７を形成している点が、前記図４（ｂ）に示した第１の実施形態と同様である。
【００５１】
図４（ｂ）の第１の実施形態と異なる点は、上記した面取部７７による燃料ガス分配流路６３への突出部の断面三角形状の先端角度αを、３０〜６０度としていることである。
【００５２】
上記した先端角度αを、３０度以上とすることで、面取部７７の加工性が、３０度未満とした場合と比べて良好となる。一方、先端角度αが６０を超えると、ＭＥＡ１３への燃料ガスの流入性が確保しにくくなる。
【００５３】
図８は、前記した図５と同様に、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第２の実施形態のもの（実線示）と、前記図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００５４】
これによれば、第２の実施形態のセパレータ形状とすることで、各単位電池１への燃料ガスの分配性が向上することで、各単位電池の電圧の均一性が、図６のものに比べて向上し、燃料電池の運転効率が向上する。
【００５５】
図９は、この発明の第３の実施形態を示す。この実施形態は、セパレータ１５の燃料ガス分配流路６３を構成する連通孔１５ａの内壁における下流側角部のみに面取部７７を形成するとともに、この面取部７７の上流側端部および下流側端部の各角部８１，８３を円弧状に形成している。
【００５６】
また、ここでは、ＭＥＡ１３に対して下流側のセパレータ１７の傾斜面７１についても、その上流側端部および下流側端部の各角部８５，８７を円弧状に形成している。なお、この場合、角部８１，８３，８５，８７のすべてを円弧状に形成する必要はない。
【００５７】
このように、各角部８１，８３，８５，８７、特にＭＥＡ１３の上流側のセパレータ１５の角部８１，８３を円弧状とすることで、各セパレータ１５，１７の流路への燃料ガスの流入がさらに向上し、各単位電池１への燃料ガスの分配特性がさらに向上する。
【００５８】
また、角部８１，８３，８５，８７を円弧状に形成することで、ガス流れ方向の流速分布が安定化する。
【００５９】
図１０は、前記した図５と同様に、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第３の実施形態のもの（実線示）と、前記図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００６０】
これによれば、第３の実施形態のセパレータ形状とすることで、各単位電池１への燃料ガスの分配性が向上することで、各単位電池の電圧の均一性が、図６のものに比べて向上し、燃料電池の運転効率が向上する。
【００６１】
図１１は、この発明の第４の実施形態を示す。この実施形態は、前記図７に示した第２の実施形態における面取部７７上に円弧状部分８９を形成している。また、下流側のセパレータ１７の燃料ガス分配流路６３を形成する連通路１７ａの内壁にも円弧状部分９１を形成しているが、この円弧状部分９１は、特に設ける必要はない。
【００６２】
このように、各セパレータ１５，１７、特にＭＥＡ１３の上流側のセパレータ１５に円弧状部分８９を設けることで、ＭＥＡ１３への燃料ガスの流入特性がさらに向上し、各単位電池１への燃料ガスの分配特性がさらに向上する。
【００６３】
また、円弧状部分８９，９１を設けることで、ガス流れ方向の流速分布が安定化する。
【００６４】
図１２は、前記した図５と同様に、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第４の実施形態のもの（実線示）と、前記図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００６５】
これによれば、第４の実施形態のセパレータ形状とすることで、各単位電池１への燃料ガスの分配性が向上することで、各単位電池１の電圧の均一性が、図６のものに比べて向上し、燃料電池の運転効率が向上する。
【００６６】
なお、上記した第１〜第４の各実施形態におけるセパレータ１５，１７の形状は、複数積層する各単位電池１それぞれに同様に適用する。
【００６７】
図１３は、この発明の第５の実施形態を示す。この実施形態は、図１３（ａ）に示す燃料電池スタック（図３の燃料電池スタックと同等）の積層方向に形成する燃料ガス分配流路６３の上流側では、図１３（ｂ）に示すように、前記図４（ａ）に示した第１の実施形態と同様なセパレータ形状とし、同下流側では、図１３（ｃ）に示すように、前記図４（ｂ）に示した第１の実施形態と同様なセパレータ形状としている。
【００６８】
このように、第５の実施形態では、燃料電池スタックの積層方向に沿って複数のセパレータ相互の形状を変化させることで、燃料電池スタックの積層方向に形成されやすい流速および流量分布に対応させることができ、これによって、各単位電池１への燃料ガスの流入性を変化させ、燃料電池スタック全体での、各単位電池１への燃料ガスの分配性を均一化することが可能となる。
【００６９】
なお、上記したセパレータ形状の変化は、第１の実施形態の形状だけでなく、第１の実施形態から第４の実施形態ものを、適宜組み合わせることができる。
【００７０】
図１４は、前記した図５と同様に、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第５の実施形態のもの（実線示）と、前記図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００７１】
これによれば、第５の実施形態のセパレータ形状とすることで、各単位電池１への燃料ガスの分配性が向上することで、各単位電池の電圧の均一性が、図６のものに比べて向上し、燃料電池の運転効率が向上する。
【００７２】
図１５は、この発明の第６の実施形態を示す。この実施形態は、図１５（ａ）に示す燃料電池スタック（図３の燃料電池スタックと同等）の積層方向に形成する燃料ガス分配流路６３の上流側では、図１５（ｂ）に示すように、各セパレータ１５，１７の形状を、連通孔１５ａ，１７ａにおける上流側の流路断面積が同下流側の流路断面積より大きくなるようにしている。
【００７３】
すなわち、セパレータ１５においては、上流側の角部の面取部６７を、下流側の角部の面取部６９より大きくし、また、セパレータ１７においては、下流側ほど流路断面積が小さくなるような傾斜面７１を形成してある。
【００７４】
また、燃料ガス分配流路６３の下流側では、図１５（ｃ）に示すように、セパレータ１５および１７は、図１３に示した第５の実施形態と同様な面取部７７および傾斜面７１を備えている。
【００７５】
上記した第６の実施形態においては、図１５（ｂ）に示すように、セパレータ１５，１７のそれぞれの形状を、燃料ガス分配流路６３の下流側の流路断面積を上流側の流路断面積より小さくし、ＭＥＡ１３への燃料ガス流入特性をあえて悪くすることで、例えば分配流路下流端近傍の位置で格別に流量が多くなる特定箇所の流量を低減することによって、燃料電池スタック全体の燃料ガスの分配特性の向上を図っている。
【００７６】
図１６は、前記した図５と同様に、燃料電池スタックの積層方向（ガス流れ方向）に沿った各単位電池１の電圧の変化を、上記した第６の実施形態のもの（実線示）と、前記図６に示す比較例となるセパレータ形状のもの（破線）とを比較して示している。
【００７７】
これによれば、第６の実施形態のセパレータ形状とすることで、各単位電池１への燃料ガスの分配性が向上することで、各単位電池の電圧の均一性が、図６のものに比べて向上し、燃料電池の運転の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の燃料電池スタックの基本構造を示す斜視図である。
【図２】図１の燃料電池スタックにおける単位電池の分解斜視図である。
【図３】図１の燃料電池スタックの一部を変更した正面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態に係わるセパレータ形状を示す要部の断面図で、（ａ）はセパレータの上下流両端角部に面取部を形成した例を示し、（ｂ）は一方の角部のみに面取部を形成した例を示す。
【図５】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第１の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【図６】図５における比較例に対応するセパレータ形状を示す断面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態に係わるセパレータ形状を示す要部の断面図である。
【図８】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第２の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【図９】この発明の第３の実施形態に係わるセパレータ形状を示す要部の断面図である。
【図１０】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第３の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【図１１】この発明の第４の実施形態に係わるセパレータ形状を示す要部の断面図である。
【図１２】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第４の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【図１３】この発明の第５の実施形態に係わるもので、（ａ）は燃料電池スタック全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の上流側のセパレータ形状を示す断面図、（ｃ）は（ａ）の下流側のセパレータ形状を示す断面図である。
【図１４】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第５の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【図１５】この発明の第６の実施形態に係わるもので、（ａ）は燃料電池スタック全体の断面図、（ｂ）は（ａ）の上流側のセパレータ形状を示す断面図、（ｃ）は（ａ）の下流側のセパレータ形状を示す断面図である。
【図１６】燃料電池スタックにおける積層した複数の単位電池の電圧変化を、第６の実施形態と図６に示す比較例とを比較して示した説明図である。
【符号の説明】
１単位電池
３単位電池の積層体
７電解質膜
９アノード側電極
１１カソード側電極
１５，１７セパレータ
１５ａ連通孔
６３燃料ガス分配流路（分配流路）
６７，６９，７７面取部（切欠）
７３，７５，７９凹部
８１，８３円弧状に形成した角部
α 断面三角形状の先端角度

Claims

電解質膜をアノード側電極とカソード側電極とで挟んで単位電池を構成し、この単位電池を、セパレータを介して複数積層して構成した燃料電池スタックにおいて、前記各単位電池へ、燃料ガス，酸化剤ガスまたは冷却媒体の少なくともいずれか一つの流体を分配供給する分配流路を、前記積層方向に沿って設け、前記分配流路における前記セパレータの前記単位電池へ通じる入口部分の内壁に、前記分配流路に対する凹部となる切欠を設けたことを特徴とする燃料電池スタック。
前記切欠は、前記セパレータの前記積層方向両端角部の少なくとも一方に設けた面取部であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池スタック。
前記面取部を、前記流体流れ方向下流側の角部にのみ設けたことを特徴とする請求項２記載の燃料電池スタック。
前記面取部を、前記積層方向両端角部に設け、前記流体流れ方向下流側の角部の面取部を、同上流側の角部の面取部より大きくしたことを特徴とする請求項２記載の燃料電池スタック。
前記面取部の形成による前記分配流路への突出部の先端を、楔状に形成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料電池スタック。
前記面取部の形成による前記分配流路への突出部の断面三角形状の先端角度を、３０度〜６０度とすることを特徴とする請求項５記載の燃料電池スタック。
前記面取部の角部を、円弧状に形成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の燃料電池スタック。
前記凹部となる切欠の形状を、円弧状としたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池スタック。
前記凹部となる切欠の形状を互いに異ならせた複数のセパレータを組み合わせたことを特徴とする請求項１記載の燃料電池スタック。
前記凹部となる切欠の形状は、前記セパレータの単位電池へ通じる入口部分の分配流路断面積を、上流側より下流側で大きくしたことを特徴とする請求項９記載の燃料電池スタック。
前記凹部となる切欠の形状は、前記セパレータの単位電池へ通じる入口部分の分配流路断面積を、下流側より上流側で大きくしたものを含んでいることを特徴とする請求項９記載の燃料電池スタック。