JP2005251604A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つコンパクトな構成で、適正な水蒸気を含有する反応ガスを確実に供給することを可能にする。
【解決手段】積層体１４の外方に配置されるインシュレータ部１８ａは、第１絶縁プレート５０、中間絶縁プレート５２及び第２絶縁プレート５４を備える。第１絶縁プレート５０には、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとを繋ぐバイパス流路５６が形成される。バイパス流路５６には、酸化剤ガス供給連通孔３０ａに近接してオリフィス５７が配設され、このオリフィス５７によって前記バイパス流路５６の圧損は、積層体内の酸化剤ガス通路の圧損よりも大きく設定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介して複数積層された燃料電池スタックに関する。

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（電解質）を採用している。この電解質膜の両側にアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。アノード側電極及びカソード側電極は、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合している。

この燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。

燃料電池スタックは、通常、反応ガスである酸化剤ガス及び燃料ガスを、カソード側電極及びアノード側電極に供給するために、前記燃料電池スタックを積層方向に貫通して形成される酸化剤ガス供給連通孔及び燃料ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）と、前記酸化剤ガス及び燃料ガスを前記カソード側電極及び前記アノード側電極から排出するために、前記燃料電池スタックを積層方向に貫通して形成される酸化剤ガス排出連通孔及び燃料ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）とを備えている。

ところで、特に、酸化剤ガス排出連通孔には、電極発電面で反応により生成された生成水が導入され易く、この酸化剤ガス排出連通孔に滞留水が存在する場合が多い。一方、燃料ガス排出連通孔では、結露等により滞留水が発生するおそれがある。さらに、燃料電池スタックに供給される酸化剤ガスや燃料ガスは、電解質膜の乾燥を阻止するために予め加湿されている場合がある。これにより、酸化剤ガス排出連通孔や燃料ガス排出連通孔が、滞留水によって縮小又は閉塞され易く、酸化剤ガスや燃料ガスの流れが妨げられて発電性能が低下するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示された燃料電池が知られている。この燃料電池は、図１１に示すように、セパレータ１を備え、このセパレータ１には、ガス入口マニホールド２及びガス出口マニホールド３が貫通形成される。セパレータ１に埋め込まれた各セルの発電部４と、ガス入口マニホールド２及びガス出口マニホールド３とは、ガス入口流路２ａ及びガス出口流路３ａを介して連通している。

各セル毎に、ガス入口流路２ａとガス出口流路３ａとを連通するバイパス流路５が設けられるとともに、このバイパス流路５の内部には、圧力調整弁６が設けられている。圧力調整弁６は、バイパス流路５の内径を絞るバルブシート部７ａと、弁体７ｂと、前記弁体７ｂを前記バルブシート部７ａに押し付けるコイルばね７ｃと、前記コイルばね７ｃの端部を固定する突起部７ｄとにより構成されている。

そして、発電部４のガス流路に水滴の結露等が発生すると、ガス入口流路２ａとガス出口流路３ａとの圧力差が大きくなる。このため、コイルばね７ｃが押圧され、前記圧力差が前記コイルばね７ｃの力を上回ると、圧力調整弁６が開放されてバイパス流路５に沿ってガスが流れる。一方、ガス入口流路２ａとガス出口流路３ａとの圧力差が小さくなると圧力調整弁６が閉塞される。従って、この圧力調整弁６による開閉動作が繰り返されることによって、発電部４に供給されるガス圧力が変化し、ガス流路を塞いでいた水滴を排出することができる、としている。

特開２００２−１５１１１３号公報（図１）

しかしながら、上記の特許文献１では、セパレータ１毎にバイパス流路５が設けられるため、発電部４の発電面積が前記セパレータ１の有効面積に比べて相当に狭小なものとなっている。このため、セパレータ１の面内を発電面として有効に活用することができず、前記セパレータ１全体が相当に大型化してしまい、燃料電池を効率的に小型化することができないという問題がある。

しかも、各セパレータ１毎にバイパス流路５を設けるとともに、前記バイパス流路５に圧力調整弁６が組み込まれている。従って、セパレータ１の製造コストが高騰するとともに、特に、車載用燃料電池等のように数百枚の単セルを積層する際には、セパレータ１の枚数が増大し、燃料電池全体の製造費が高騰するという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、コンパクト且つ経済的な構成で、適正な水蒸気を含有する反応ガスを積層体に供給するとともに、前記反応ガスを効率低に使用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。

本発明は、電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介装して複数積層された積層体を備え、前記積層体は、反応ガスを対応する前記電極に供給するために積層方向に貫通して形成される反応ガス供給連通孔と、前記反応ガスを対応する前記電極から排出するために前記積層方向に貫通して形成される反応ガス排出連通孔とを設ける燃料電池スタックである。

積層体の積層方向外方には、反応ガス供給連通孔と反応ガス排出連通孔とを繋ぐバイパス流路が設けられるとともに、前記バイパス流路の圧損は、前記反応ガス供給連通孔及び前記反応ガス排出連通孔を含む前記積層体内の反応ガス通路の圧損よりも大きく設定されている。

また、バイパス流路の圧損は、０．５ｋＰａ〜１５ｋＰａの範囲内に設定されることが好ましい。

本発明では、積層体の積層方向外方にバイパス流路が設けられるため、反応ガスが前記積層体に導入される前に、前記反応ガス中の水分が、前記バイパス流路から前記反応ガス排出連通孔に排出される。従って、簡単且つコンパクトな構成で、電極発電面が水滴で覆われることを確実に阻止することができ、燃料電池スタックの発電性能を有効に維持することが可能になる。

しかも、バイパス流路の圧損は、積層体内の反応ガス流路の圧損よりも大きく設定されるため、反応ガスがバイパス流路に流れることを有効に阻止することができる。これにより、反応ガスが無駄に排出されることがなく、該反応ガスを効率的に使用することが可能になる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０の概略全体斜視図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部断面側面図である。

燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が矢印Ａ方向に積層された積層体１４を備え、前記積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）両端には、それぞれ負極側ターミナル端子板１６ａ及び正極側ターミナル端子板１６ｂと、インシュレータ部１８ａ、１８ｂと、エンドプレート２０ａ、２０ｂとが外方に向かって、順次、配設される。

図３に示すように、各単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極接合体）２４と、前記電解質膜・電極構造体２４を挟持する第１及び第２セパレータ２６、２８とを備える。第１及び第２セパレータ２６、２８は、例えば、金属製の板材やカーボン部材等により構成されている。

単位セル１２の長辺（矢印Ｂ方向）側の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）３０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）３４ｂが設けられる。

単位セル１２の長辺側の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス供給連通孔）３４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス排出連通孔）３０ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体２４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３６と、該固体高分子電解質膜３６を挟持するアノード側電極３８及びカソード側電極４０とを備える。

アノード側電極３８及びカソード側電極４０は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布された電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜３６の両面に接合されている。

図３及び図４に示すように、第１セパレータ２６の電解質膜・電極構造体２４に向かう面２６ａには、燃料ガス供給連通孔３４ａと燃料ガス排出連通孔３４ｂとを連通する燃料ガス流路４２が形成される。この燃料ガス流路４２は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成されている。

図３に示すように、第１セパレータ２６の面２６ｂには、冷却媒体供給連通孔３２ａと冷却媒体排出連通孔３２ｂとを連通する冷却媒体流路４４が形成される。この冷却媒体流路４４は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成されている。第１セパレータ２６の両面２６ａ、２６ｂには、シール部材４５が一体的に設けられる。

第２セパレータ２８の電解質膜・電極構造体２４に向かう面２８ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路４６が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路４６は、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとに連通する。第２セパレータ２８の両面２８ａ、２８ｂには、シール部材４７が一体的に設けられる。

図５に示すように、負極側ターミナル端子板１６ａの外方に配置されているインシュレータ部１８ａは、第１絶縁プレート５０、中間絶縁プレート５２及び第２絶縁プレート５４を矢印Ａ方向に積層して構成される。第１絶縁プレート５０の中間絶縁プレート５２に対向する面５０ａには、図５及び図６に示すように、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとを繋ぐバイパス流路５６が形成される。

バイパス流路５６には、酸化剤ガス供給連通孔３０ａに近接してオリフィス５７が配設される。オリフィス５７は、バイパス流路５６の圧損を酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、酸化剤ガス流路４６及び酸化剤ガス排出連通孔３０ｂを含む積層体１４内の酸化剤ガス通路（反応ガス通路）の圧損よりも大きくするために用いられる。

具体的には、積層体１４内の圧損が０．１ｋＰａ〜１０ｋＰａである際に、バイパス流路５６の圧損が０．５ｋＰａ〜１５ｋＰａの範囲内に設定される。バイパス流路５６の圧損が０．５ｋＰａ以下では、反応に供されることなく排出される反応ガスが増加し、利用率が低下してしまう。一方、バイパス流路５６の圧損が１５ｋＰａを超えると、塵埃等により閉塞され易く、水滴を円滑に排出させることができない。オリフィス５７では、開口径が０．３ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されることにより、上記の圧損が得られる。

図５に示すように、第２絶縁プレート５４の中間絶縁プレート５２に対向する面５４ａには、燃料ガス供給連通孔３４ａと燃料ガス排出連通孔３４ｂとを繋ぐバイパス流路５８が形成される。バイパス流路５８には、燃料ガス供給連通孔３４ａに近接してオリフィス６０が配設される。

このオリフィス６０は、上記のオリフィス５７と同様に構成されており、バイパス流路５８の圧損が、積層体１４内の燃料ガス供給連通孔３４ａ、燃料ガス流路４２及び燃料ガス排出連通孔３４ｂを含む積層体１４内の燃料ガス通路（反応ガス通路）の圧損よりも大きくなるように設定されている。

なお、インシュレータ部１８ｂは、上記のインシュレータ部１８ａと同様に構成されており、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。その際、インシュレータ部１８ｂは、オリフィス５７、６０を使用していない。

図１に示すように、エンドプレート２０ａの長辺側（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、冷却媒体供給連通孔３２ａ及び燃料ガス排出連通孔３４ｂが設けられる。エンドプレート２０ａの長辺側の他端縁部には、燃料ガス供給連通孔３４ａ、冷却媒体排出連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔３０ｂが設けられる。

このように構成される第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

燃料電池スタック１０内には、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３０ａから酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔３４ａから水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給口６２ａから純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数の単位セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印Ａ１方向に供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３０ａから第２セパレータ２８の酸化剤ガス流路４６に導入され、電解質膜・電極構造体２４を構成するカソード側電極４０に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔３４ａから第１セパレータ２６の燃料ガス流路４２に導入され、電解質膜・電極構造体２４を構成するアノード側電極３８に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体２４では、カソード側電極４０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極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、発電が行われる。

次いで、カソード側電極４０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに沿って矢印Ａ２方向に流動した後、エンドプレート２０ａから排出される。同様に、アノード側電極３８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔３４ｂに排出されて矢印Ａ２方向に流動した後、エンドプレート２０ａから排出される。

また、冷却媒体供給口６２ａに供給された冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔３２ａから第１及び第２セパレータ２６、２８間の冷却媒体流路４４に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２４を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３２ｂを矢印Ａ２方向に移動し、エンドプレート２０ａから排出される。

ところで、燃料電池スタック１０の始動時や、この燃料電池スタック１０の発電を一時的に停止した後、再度、運転を開始する際、酸化剤ガスや燃料ガスを前記燃料電池スタック１０に供給する配管（図示せず）の温度が低下し、前記配管内に結露水が発生する場合がある。

ここで、第１の実施形態では、積層体１４の外方に位置して、負極側ターミナル端子板１６ａとエンドプレート２０ａとの間にインシュレータ部１８ａが介装されている。このため、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３０ａに供給された酸化剤ガスが、図５に示すように、第１絶縁プレート５０から中間絶縁プレート５２に導入される際に、前記第１絶縁プレート５０の面５０ａに形成されているバイパス流路５６に水分（結露水）が移動する。この水分は、バイパス流路５６から酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに送られた後、エンドプレート２０ａから排出される。

一方、エンドプレート２０ａの燃料ガス供給連通孔３４ａに供給された燃料ガスは、第１絶縁プレート５０及び中間絶縁プレート５２を介して第２絶縁プレート５４の燃料ガス供給連通孔３４ａに導入される。その際、水分は、第２絶縁プレート５４の面５４ａに形成されているバイパス流路５８に移動する。この水分は、バイパス流路５８から燃料ガス排出連通孔３４ｂに送られた後、エンドプレート２０ａから排出される。

さらに、第１の実施形態では、図５及び図６に示すように、第１絶縁プレート５０には、バイパス流路５６の入口側に位置してオリフィス５７が設けられている。このため、バイパス流路５６の圧損は、酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、酸化剤ガス流路４６及び酸化剤ガス排出連通孔３０ｂを含む積層体１４内の酸化剤ガス通路の圧損よりも大きく設定されている。

従って、バイパス流路５８内の抵抗は、酸化剤ガス通路内の抵抗よりも大きくなり、酸化剤ガスは、前記バイパス流路５６に流れ難くなる。これにより、酸化剤ガスは、積層体１４内に円滑に供給され、前記酸化剤ガスがバイパス流路５６に無駄に排出されることを有効に阻止することができ、該酸化剤ガスを効率的に使用することが可能になるという効果が得られる。

一方、第２絶縁プレート５４では、同様に、バイパス流路５８の入口側にオリフィス６０が設けられるため、このバイパス流路５８の圧損は、燃料ガス供給連通孔３４ａ、燃料ガス流路４２及び燃料ガス排出連通孔３４ｂを含む積層体１４内の燃料ガス通路の圧損よりも大きく設定されている。従って、燃料ガスがバイパス流路５８に洩れることを有効に阻止することができ、前記燃料ガスを効率的且つ経済的に消費することが可能になる。

なお、燃料電池スタック１０では、正極側ターミナル端子板１６ｂとエンドプレート２０ｂとの間にインシュレータ部１８ｂが介装されている。このため、積層体１４の奥側（エンドプレート２０ｂ側）に滞留し易い生成水が良好に押し出され、前記生成水や結露水の排出性が有効に向上する。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック７０の一部断面側面図である。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。なお、以下に示す第３の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

燃料電池スタック７０は、負極側ターミナル端子板１６ａ及び正極側ターミナル端子板１６ｂの外方に、インシュレータ板７２ａ、７２ｂを介装してエンドプレート７４ａ、７４ｂが積層されるとともに、前記エンドプレート７４ａ、７４ｂに蓋プレート７６ａ、７６ｂが取り付けられる。

図８に示すように、エンドプレート７４ａの蓋プレート７６ａに対向する面７８ａには、酸化剤ガス供給連通孔３０ａと酸化剤ガス排出連通孔３０ｂとを繋ぐバイパス流路８０が形成される。エンドプレート７４ａのインシュレータ板７２ａに対向する面７８ｂには、燃料ガス供給連通孔３４ａと燃料ガス排出連通孔３４ｂとを繋ぐバイパス流路８２が形成される。

バイパス流路８０には、燃料ガス供給連通孔３０ａに近接してオリフィス５７が配設されるとともに、バイパス流路８２には、燃料ガス供給連通孔３４ａに近接してオリフィス６０が配設される。なお、エンドプレート７４ｂは、オリフィス５７、６０を用いない点を除き、上記のエンドプレート７４ａと同様に構成されている。

このように構成される第２の実施形態では、バイパス流路８０、８２にそれぞれオリフィス５７、６０が設けられており、前記バイパス流路８０、８２の圧損が、積層体１４内の酸化剤ガス通路及び燃料ガス通路の圧損よりも大きく設定されている。このため、積層体１４に供給される前の酸化剤ガス及び燃料ガスが、バイパス流路８０、８２に流れることを有効に阻止することができ、効率的且つ経済的な発電が遂行される等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック１００の概略全体斜視図である。

燃料電池スタック１００を構成するエンドプレート２０ａには、酸化剤ガス供給連通孔３０ａ、冷却媒体供給連通孔３２ａ及び燃料ガス排出連通孔３４ｂに対応してそれぞれ酸化剤ガス供給管１０２ａ、冷却媒体供給管１０４ａ及び燃料ガス排出管１０６ｂが接続される。エンドプレート２０ａには、さらに燃料ガス供給連通孔３４ａ、冷却媒体排出連通孔３２ｂ及び酸化剤ガス排出連通孔３０ｂに対応してそれぞれ燃料ガス供給管１０６ａ、冷却媒体排出管１０４ｂ及び酸化剤ガス排出管１０２ｂが取り付けられる。

酸化剤ガス供給管１０２ａと酸化剤ガス排出管１０２ｂとには、バイパス管１０８が接続されるとともに、燃料ガス供給管１０６ａと燃料ガス排出管１０６ｂとには、同様にバイパス管１１０が接続される。

図１０に示すように、酸化剤ガス供給管１０２ａ及び燃料ガス供給管１０６ａには、邪魔板であるリング状壁板部１１２が酸化剤ガス及び燃料ガスの流路内に突出して設けられる。この壁板部１１２よりも流れ方向後方（矢印Ａ２方向）に所定距離だけ離間した位置には、バイパス管１０８、１１０の一端が連結される。バイパス管１０８、１１０には、それぞれオリフィス１１４ａ、１１４ｂが取り付けられている。なお、酸化剤ガス排出管１０２ｂ及び燃料ガス排出管１０６ｂ内には、壁板部１１２は設けられていない。

このように構成される第３の実施形態では、燃料電池スタック１００の外部に酸化剤ガス供給管１０２ａ及び酸化剤ガス排出管１０２ｂが設けられるとともに、前記酸化剤ガス供給管１０２ａと前記酸化剤ガス排出管１０２ｂとを連結するバイパス管１０８にオリフィス１１４ａが取り付けられる。

従って、バイパス管１０８内の圧損は、燃料電池スタック１００内（すなわち、積層体１４内）の酸化剤ガス通路の圧損よりも大きく設定される。このため、酸化剤ガス供給管１０２ａに供給される酸化剤ガスは、バイパス管１０８に洩れることがなく、燃料電池スタック１００内に確実に供給される。

一方、燃料電池スタック１００の外部に燃料ガス供給管１０６ａ及び燃料ガス排出管１０６ｂを設けるとともに、前記燃料ガス供給管１０６ａと前記燃料ガス排出管１０６ｂとを繋ぐバイパス管１１０には、オリフィス１１４ｂが取り付けられる。

従って、バイパス管１１０内の圧損は、燃料電池スタック１００内（すなわち、積層体１４内）の燃料ガス通路の圧損よりも大きく設定され、燃料ガス供給管１０６ａに供給される燃料ガスは、バイパス管１１０に洩れることがなく、前記燃料電池スタック１００内に確実に供給される。

これにより、第３の実施形態では、酸化剤ガス及び燃料ガスがバイパス管１０８、１１０に無駄に排出されることがなく、効率的且つ経済的な発電が遂行される等、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの概略全体斜視図である。 前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。 前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視図である。 前記単位セルを構成する第１セパレータの一方の面の説明図である。 前記燃料電池スタックを構成するインシュレータ部の分解斜視説明図である。 前記インシュレータ部を構成する第１絶縁プレートの一方の面の説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの一部断面側面図である。 前記燃料電池スタックを構成するエンドプレートの分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの概略全体斜視図である。 前記燃料電池スタックを構成する反応ガス供給管の一部断面説明図である。 特許文献１の燃料電池を構成するセパレータの正面図である。

符号の説明

１０、７０、１００…燃料電池スタック
１２…単位セル １４…積層体
１８ａ、１８ｂ…インシュレータ部
２０ａ、２０ｂ、７４ａ、７４ｂ…エンドプレート
２４…電解質膜・電極構造体 ２６、２８…セパレータ
３０ａ…酸化剤ガス供給連通孔 ３０ｂ…酸化剤ガス排出連通孔
３２ａ…冷却媒体供給連通孔 ３２ｂ…冷却媒体排出連通孔
３４ａ…燃料ガス供給連通孔 ３４ｂ…燃料ガス排出連通孔
３６…固体高分子電解質膜 ３８…アノード側電極
４０…カソード側電極 ４２…燃料ガス流路
４４…冷却媒体流路 ４６…酸化剤ガス流路
５０、５４…絶縁プレート ５２…中間絶縁プレート
５６、５８、８０、８２…バイパス流路
５７、６０、１１４ａ、１１４ｂ…オリフィス
７２ａ、７２ｂ…インシュレータ板
１０２ａ…酸化剤ガス供給管 １０２ｂ…酸化剤ガス排出管
１０４ａ…冷却媒体供給管 １０４ｂ…冷却媒体排出管
１０６ａ…燃料ガス供給管 １０６ｂ…燃料ガス排出管
１０８、１１０…バイパス管

Claims (3)

1. 電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解質・電極接合体が、セパレータを介装して複数積層された積層体を備え、前記積層体は、反応ガスを対応する前記電極に供給するために積層方向に貫通して形成される反応ガス供給連通孔と、前記反応ガスを対応する前記電極から排出するために前記積層方向に貫通して形成される反応ガス排出連通孔とを設ける燃料電池スタックであって、
   前記積層体の積層方向外方には、前記反応ガス供給連通孔と前記反応ガス排出連通孔とを繋ぐバイパス流路が設けられるとともに、
   前記バイパス流路の圧損は、前記反応ガス供給連通孔及び前記反応ガス排出連通孔を含む前記積層体内の反応ガス通路の圧損よりも大きく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記バイパス流路の圧損は、０．５ｋＰａ〜１５ｋＰａの範囲内に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項１又は２記載の燃料電池スタックにおいて、前記バイパス流路には、オリフィスが配設されることを特徴とする燃料電池スタック。
   
   

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