JP2013182818A

JP2013182818A - 燃料電池スタック

Info

Publication number: JP2013182818A
Application number: JP2012046851A
Authority: JP
Inventors: Eri Terada; 江利寺田; Kazuya Sasamoto; 和也佐々本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2013-09-12
Anticipated expiration: 2032-03-02
Also published as: US20130230785A1; JP5806956B2; US8962205B2

Abstract

【課題】簡単且つ経済的な構成で、絶縁性カラー部材を所望のシール性を有するとともに、積層方向の位置変動を良好に吸収してエンドプレートに良好に装着することを可能にする。
【解決手段】燃料電池スタック１０は、エンドプレート１８ａの冷却媒体供給マニホールド孔５４ａに配設される絶縁性カラー部材５８ａを備え、前記絶縁性カラー部材５８ａは、筒状部６０と前記筒状部６０の一端に設けられるフランジ部６２とを有している。フランジ部６２は、第２セパレータ２４の第２シール部材４０ｂを介して絶縁プレート１６ａに当接するとともに、筒状部６０の他端は、Ｏリング６４を介して冷却媒体供給マニホールド７２の内周面に摺動可能な状態で当接している。
【選択図】図５

Description

本発明は、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、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。

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両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を配設した電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。燃料電池は、通常、所定の数（例えば、数百）の発電セルを積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。

上記の燃料電池では、一方のセパレータの面内に、アノード電極に燃料ガスを流すための燃料ガス流路が設けられるとともに、他方のセパレータの面内に、カソード電極に酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路が設けられている。さらに、各発電セル間又は所定数の発電セル間には、冷却媒体を流すための冷却媒体流路がセパレータの面方向に沿って設けられている。

その際、燃料電池の内部には、燃料ガス流路に燃料ガスを供給する燃料ガス供給連通孔、前記燃料ガス流路から使用済みの燃料ガスを排出する燃料ガス排出連通孔、酸化剤ガス流路に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔、前記酸化剤ガス流路から使用済みの酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス排出連通孔、冷却媒体流路に冷却媒体を供給する冷却媒体供給連通孔、及び前記冷却媒体流路から使用済みの冷却媒体を排出する冷却媒体排出連通孔が、それぞれ積層方向に貫通して形成されることにより、所謂、内部マニホールドを構成する場合がある。

この種の内部マニホールド型燃料電池では、少なくとも一方のエンドプレートには、各連通孔を外部マニホールド部材に連通するための連結構造が採用されている。例えば、特許文献１に開示されている燃料電池は、図９に示すように、セル１の積層体を備えている。セル１の一方の積層端部には、ターミナル２、インシュレータ３及びプレッシャプレート４が配設されている。

セル１は、ＭＥＡ５を有するとともに、前記ＭＥＡ５の両外側には、第１セパレータ６と第２セパレータ７とが配置されている。導管部材８は、プレッシャプレート４の出入口孔を挿通する管部８ｂを有し、前記プレッシャプレート４のセル積層体側に鍔部８ａを有している。鍔部８ａは、ターミナル２及びインシュレータ３の収容部に収容され、端面シール９を介してセル１の積層体に対し流路として接続されている。

特開２００５−２５９４２７号公報

ところで、上記の燃料電池では、導管部材８の鍔部８ａが、ターミナル２及びインシュレータ３の収容部に収容されている。このため、インシュレータ３の厚さが変動すると、鍔部８ａの厚さを調整する必要がある。従って、導管部材８の製造コストが高騰してしまい、経済的ではないという問題があるとともに、燃料電池全体を製造する際の作業性が低下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、簡単且つ経済的な構成で、絶縁性カラー部材を所望のシール性を有するとともに、積層方向の位置変動を良好に吸収してエンドプレートに良好に装着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、電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも一方の前記エンドプレートには、積層方向に流通する冷却媒体又は反応ガスである流体を外部マニホールド部材に対して供給又は排出させる流体マニホールド孔が形成される燃料電池スタックに関するものである。

この燃料電池スタックでは、流体マニホールド孔に配設される絶縁性カラー部材を備え、前記絶縁性カラー部材は、前記流体マニホールド孔に挿入される筒状部と前記筒状部の一端に設けられるフランジ部とを有している。そして、フランジ部は、端面シール部材を介して絶縁プレートに当接するとともに、筒状部の他端は、流体マニホールド孔の外部に突出し、外周面シール部材を介して外部マニホールド部材の内周面に摺動可能な状態で当接している。

また、この燃料電池スタックでは、エンドプレートと絶縁プレートとの間には、積層方向の厚さを調整するスペーサ部材が介装されることが好ましい。

本発明によれば、絶縁性カラー部材を構成する筒状部は、外周面シール部材、すなわち、ラジアルシールを介して外部マニホールド部材の内周面に摺動可能な状態で当接している。このため、燃料電池スタックの内部で、積層方向の位置変動が発生しても、筒状部と外部マニホールド部材の内周面とは、外周面シール部材の摺動作用下に、前記位置変動を吸収することができる。

従って、寸法の異なる複数の絶縁性カラー部材を作製する必要がなく、簡単且つ経済的な構成で、前記絶縁性カラー部材を所望のシール性を有するとともに、エンドプレートに良好に装着することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解斜視説明図である。前記燃料電池スタックの概略断面説明図である。前記燃料電池スタックを構成する燃料電池の要部分解斜視説明図である。前記燃料電池スタックを構成する一方のエンドプレート側の要部分解斜視説明図である。前記一方のエンドプレート側の、図４中、Ｖ−Ｖ線断面図である。前記燃料電池スタックを構成する他方のエンドプレート側の要部分解斜視説明図である。前記他方のエンドプレート側の、図６中、ＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する絶縁性カラー部材の斜視説明図である。特許文献１に開示されている燃料電池の断面説明図である。

図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０は、例えば、燃料電池電気自動車等の燃料電池車両（図示せず）に搭載される車載用燃料電池スタックを構成する。

燃料電池スタック１０は、複数の燃料電池１２が矢印Ａ方向（水平方向）に積層されて積層体１３を構成する。なお、複数の燃料電池１２は、矢印Ｃ方向（鉛直方向）に積層してもよい。図２に示すように、積層体１３の積層方向一端には、ターミナルプレート１４ａ、絶縁プレート１６ａ及びエンドプレート１８ａが配設される。積層体１３の積層方向他端には、ターミナルプレート１４ｂ、絶縁プレート１６ｂ及びエンドプレート１８ｂが配設される。

絶縁プレート１６ａ、１６ｂには、凹部１６ａｕ、１６ｂｕが形成され、前記凹部１６ａｕ、１６ｂｕにターミナルプレート１４ａ、１４ｂが収容される。ターミナルプレート１４ａ、１４ｂから積層方向に端子１７ａ、１７ｂが延在するとともに、前記端子１７ａ、１７ｂは、エンドプレート１８ａ、１８ｂから外部に露呈する（図１参照）。エンドプレート１８ａと絶縁プレート１６ａとの間には、積層体１３への積層方向の締め付け力を調整するための厚さ調整用スペーサ部材（シム部材）１９が介装される（図２参照）。

図３に示すように、燃料電池１２は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）２０が、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４に挟持される。第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４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縦長形状の金属板により構成される。第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４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。なお、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４は、例えば、カーボンセパレータにより構成してもよい。

燃料電池１２の矢印Ｃ方向（図３中、鉛直方向）の上端縁部には、積層方向である矢印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２６ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔２８ａが、矢印Ｂ方向（水平方向）に配列して設けられる。

燃料電池１２の矢印Ｃ方向の下端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔２６ｂ、及び燃料ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔２８ｂが、矢印Ｂ方向に配列して設けられる。酸化剤ガス供給連通孔２６ａ、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂ、燃料ガス供給連通孔２８ａ及び燃料ガス排出連通孔２８ｂは、開口形状が略三角形状（略台形状）を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、長方形状、多角形状、長円形状又は楕円形状等を有していてもよい。

燃料電池１２の矢印Ｂ方向の両端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３０ａ、及び前記冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３０ｂが、例えば、それぞれ上下に設けられる。一対の冷却媒体供給連通孔３０ａ及び一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂは、開口形状が長方形状を有しているが、これに限定されるものではなく、例えば、長円形状や楕円形状等を有していてもよい。

第１セパレータ２２の電解質膜・電極構造体２０に向かう面２２ａには、酸化剤ガス供給連通孔２６ａと酸化剤ガス排出連通孔２６ｂとに連通する酸化剤ガス流路３２が設けられる。酸化剤ガス流路３２は、酸化剤ガスを矢印Ｃ方向下方に流通させる。

第２セパレータ２４の電解質膜・電極構造体２０に向かう面２４ａには、燃料ガス供給連通孔２８ａと燃料ガス排出連通孔２８ｂとに連通する燃料ガス流路３４が設けられる。燃料ガス流路３４は、燃料ガスを矢印Ｃ方向下方に流通させる。

互いに隣接する燃料電池１２を構成する第１セパレータ２２の面２２ｂと、第２セパレータ２４の面２４ｂとの間には、冷却媒体供給連通孔３０ａと冷却媒体排出連通孔３０ｂとを連通する冷却媒体流路３６が設けられる。冷却媒体流路３６は、冷却媒体を矢印Ｃ方向下方に流通させるとともに、前記冷却媒体流路３６の上下（上流及び下流）には、バッファ部（エンボス形状）３８ａ、３８ｂが設けられる。

第１セパレータ２２の面２２ａ、２２ｂには、第１シール部材４０ａが、一体的に又は個別に設けられるとともに、第２セパレータ２４の面２４ａ、２４ｂには、第２シール部材４０ｂが、一体的に又は個別に設けられる。第１シール部材４０ａ及び第２シール部材４０ｂは、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、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を使用する。

電解質膜・電極構造体２０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４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するカソード電極４４及びアノード電極４６とを備える。

カソード電極４４及びアノード電極４６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て形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成されている。

図１に示すように、エンドプレート１８ａとエンドプレート１８ｂとの間には、複数本の連結部材５０が架け渡される。連結部材５０は、長尺な板状を有し、燃料電池スタック１０の長辺側に２本ずつで、且つ、前記燃料電池スタック１０の短辺側に１本ずつ配設される。連結部材５０の矢印Ａ方向の両端部は、ボルト５２を介してエンドプレート１８ａ及びエンドプレート１８ｂの側部に固定される。

エンドプレート１８ａ、１８ｂ間には、積層方向に所定の締め付け荷重が付与されるとともに、前記エンドプレート１８ａ、１８ｂ間の距離が一定に保持される。

図４に示すように、エンドプレート１８ａには、一対の冷却媒体供給連通孔３０ａに連通する冷却媒体供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）５４ａと、一対の冷却媒体排出連通孔３０ｂに連通する冷却媒体排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）５４ｂとが形成される。スペーサ部材１９には、同様に一対の冷却媒体供給マニホールド孔５６ａと一対の冷却媒体排出マニホールド孔５６ｂとが形成される。

エンドプレート１８ａには、図１及び図４に示すように、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａに一体に挿入されて絶縁性カラー部材５８ａが配設されるとともに、冷却媒体排出マニホールド孔５４ｂ、５６ｂに一体に挿入されて絶縁性カラー部材５８ｂが配置される。

図４及び図５に示すように、絶縁性カラー部材５８ａは、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａに挿入される筒状部６０と前記筒状部６０の一端に設けられる大径なフランジ部６２とを一体に有する。筒状部６０は、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａの形状に対応して長円形状又は楕円形状を有するとともに、前記冷却媒体供給マニホールド孔５４ａ、５６ａ内に隙間を設けて配設される。なお、隙間は無く密着していてもよい。

筒状部６０の先端６０ａは、エンドプレート１８ａの端面から外部に露呈しており、前記先端６０ａの外周には、ラジアルシールであるＯリング（外周面シール部材）６４が周溝６０ａｄに配置されて装着される。Ｏリング６４は、長円形状又は楕円形状を有する。なお、Ｏリング６４は、例えば、後述する冷却媒体供給マニホールド７２の内周面に形成された溝７２ｄに設けてもよい（図５参照）。

フランジ部６２には、１つ以上、例えば、２つの位置決め孔部６６が形成される。位置決め孔部６６には、位置決めピン６８が挿入されるとともに、前記位置決めピン６８は、スペーサ部材１９からエンドプレート１８ａに形成された位置決め孔部７０ａ及び位置決め穴部７０ｂに一体に挿入される。フランジ部６２の端面と絶縁プレート１６ａとの間には、端面シール７１を設けてもよい。

図５に示すように、絶縁性カラー部材５８ａのフランジ部６２は、スペーサ部材１９の端面に当接するとともに、前記フランジ部６２は、例えば、第２セパレータ２４の第２シール部材（端面シール部材）４０ｂにより絶縁プレート１６ａに押圧保持される。

絶縁性カラー部材５８ｂは、上記の絶縁性カラー部材５８ａ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。

図１に示すように、エンドプレート１８ａには、冷却媒体供給マニホールド（外部マニホールド部材）７２と冷却媒体排出マニホールド（外部マニホールド部材）７４とが、上下に取り付けられる。

冷却媒体供給マニホールド７２は、下向きのコ字状を有し、左右両端には、絶縁性カラー部材５８ａに設けられる筒状部６０の先端６０ａが嵌合する連結孔部７２ａを設ける。連結孔部７２ａは、開口断面長円形状又は楕円形状を有し、内周面にＯリング６４が当接することにより、筒状部６０が摺動可能に配置される（図５参照）。

冷却媒体供給マニホールド７２は、外周に設けられるフランジ部７２ｂに形成された孔部７２ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ａに形成されたねじ穴７８に螺合する（図４及び図５参照）。

図１に示すように、冷却媒体排出マニホールド７４は、冷却媒体供給マニホールド７２と同様に、絶縁性カラー部材５８ｂに設けられる筒状部６０の先端６０ａが嵌合する連結孔部７４ａを設ける。冷却媒体排出マニホールド７４は、外周に設けられるフランジ部７４ｂに形成された孔部７４ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ａに形成されたねじ穴７８に螺合する。

図６に示すように、エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給連通孔２６ａに連通する酸化剤ガス供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）８０ａ、酸化剤ガス排出連通孔２６ｂに連通する酸化剤ガス排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）８０ｂ、燃料ガス供給連通孔２８ａに連通する燃料ガス供給マニホールド孔（流体マニホールド孔）８２ａ及び燃料ガス排出連通孔２８ｂに連通する燃料ガス排出マニホールド孔（流体マニホールド孔）８２ｂが形成される。

酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド孔８０ｂ、燃料ガス供給マニホールド孔８２ａ及び燃料ガス排出マニホールド孔８２ｂは、それぞれ略三角形状（略台形状）を有する。

エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ、酸化剤ガス排出マニホールド孔８０ｂに挿入されて絶縁性カラー部材８４ａ、８４ｂが配設されるとともに、燃料ガス供給マニホールド孔８２ａ、燃料ガス排出マニホールド孔８２ｂに挿入されて絶縁性カラー部材８６ａ、８６ｂが配置される。

図６及び図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａは、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａに挿入される筒状部８８と前記筒状部８８の一端に設けられる大径なフランジ部９０とを一体に有する。筒状部８８は、酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａの形状に対応して略三角形状（略台形状）を有するとともに、前記酸化剤ガス供給マニホールド孔８０ａ内に隙間を設けて配設される。なお、隙間は無く密着していてもよい。

筒状部８８の先端８８ａは、エンドプレート１８ｂの端面から外部に露呈しており、前記先端８８ａの外周には、ラジアルシールであるＯリング（外周面シール部材）９２が周溝８８ａｄに配置されて装着される。Ｏリング９２は、略三角形状又は略台形状を有する。なお、Ｏリング９２は、例えば、後述する酸化剤ガス供給マニホールド１００の内周面に形成された溝１００ｄに設けてもよい（図７参照）。

フランジ部９０には、１つ以上、例えば、２つの位置決め孔部９４が形成される。位置決め孔部９４には、位置決めピン９６が挿入されるとともに、前記位置決めピン９６は、エンドプレート１８ｂに形成された位置決め穴部９８に挿入される。図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａのフランジ部９０は、エンドプレート１８ｂの端面に当接するとともに、前記フランジ部９０は、例えば、第１セパレータ２２の第１シール部材（端面シール部材）４０ａにより押圧保持される。

絶縁性カラー部材８４ｂ、８６ａ及び８６ｂは、上記の絶縁性カラー部材８４ａ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。

エンドプレート１８ｂには、酸化剤ガス供給マニホールド（外部マニホールド部材）１００、酸化剤ガス排出マニホールド（外部マニホールド部材）１０２、燃料ガス供給マニホールド（外部マニホールド部材）１０４及び燃料ガス排出マニホールド（外部マニホールド部材）１０６が取り付けられる。

酸化剤ガス供給マニホールド１００は、図７に示すように、絶縁性カラー部材８４ａに設けられる筒状部８８の先端８８ａが嵌合する連結孔部１００ａを設ける。連結孔部１００ａは、開口断面略三角形状（略台形状）を有し、内周面にＯリング９２が当接することにより、筒状部８８が摺動可能に配置される。

酸化剤ガス供給マニホールド１００は、外周に設けられるフランジ部１００ｂに形成された孔部１００ｃにねじ７６が挿入されるとともに、前記ねじ７６の先端は、エンドプレート１８ｂに形成されたねじ穴７８に螺合する。

酸化剤ガス排出マニホールド１０２、燃料ガス供給マニホールド１０４及び燃料ガス排出マニホールド１０６は、上記の酸化剤ガス供給マニホールド１００と同様に構成されており、その詳細な説明は省略する。

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。

先ず、図６及び図７に示すように、エンドプレート１８ｂの酸化剤ガス供給マニホールド１００には、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、図６に示すように、燃料ガス供給マニホールド１０４には、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、図１に示すように、エンドプレート１８ａの冷却媒体供給マニホールド７２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。

このため、図７に示すように、酸化剤ガスは、絶縁性カラー部材８４ａから酸化剤ガス供給連通孔２６ａを通って第１セパレータ２２の酸化剤ガス流路３２に導入される。図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路３２に沿って矢印Ｃ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体２０を構成するカソード電極４４に供給される。

一方、燃料ガスは、図６に示すように、絶縁性カラー部材８６ａから燃料ガス供給連通孔２８ａを通って第２セパレータ２４の燃料ガス流路３４に導入される（図３参照）。この燃料ガスは、燃料ガス流路３４に沿って矢印Ｃ方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体２０を構成するアノード電極４６に供給される。

従って、電解質膜・電極構造体２０では、カソード電極４４に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４６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、カソード電極４４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２６ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。一方、アノード電極４６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２８ｂに沿って矢印Ａ方向に排出される。

また、冷却媒体は、図１及び図３に示すように、絶縁性カラー部材５８ａから冷却媒体供給連通孔３０ａに供給され、第１セパレータ２２及び第２セパレータ２４間の冷却媒体流路３６に導入され、矢印Ｃ方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体２０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３０ｂに排出される。

この場合、第１の実施形態では、例えば、図５に示すように、冷却媒体供給マニホールド孔５４ａに絶縁性カラー部材５８ａが挿入されるとともに、前記絶縁性カラー部材５８ａを構成する筒状部６０は、外周面シール部材、すなわち、Ｏリング（ラジアルシール）６４を介して冷却媒体供給マニホールド（外部マニホールド部材）７２の内周面に摺動可能な状態で当接している。

このため、スペーサ部材１９の厚さを調整することにより、燃料電池スタック１０の内部で、積層方向の位置変動が発生しても、筒状部６０と冷却媒体供給マニホールド７２の内周面とは、Ｏリング６４の摺動作用下に、前記位置変動を吸収することができる。

従って、例えば、スペーサ部材１９の厚さが変動する毎に、寸法の異なる複数の絶縁性カラー部材５８ａを作製する必要がない。これにより、簡単且つ経済的な構成で、単一の絶縁性カラー部材５８ａを用いて所望のシール性を有するとともに、エンドプレート１８ａに良好に装着することが可能になるという効果が得られる。

なお、他の絶縁性カラー部材５８ｂ、８４ａ、８４ｂ、８６ａ及び８６ｂでは、上記の絶縁性カラー部材５８ａと同様の効果が得られる。

図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する絶縁性カラー部材１２０の斜視説明図である。

絶縁性カラー部材１２０は、筒状部１２２と前記筒状部１２２の一端に設けられる大径なフランジ部１２４とを一体に有する。筒状部１２２は、エンドプレート１２６の開口断面円形状の流体マニホールド孔１２８に対応して断面円形状を有する。

筒状部１２２の先端１２２ａは、エンドプレート１２６の端面から外部に露呈しており、前記先端１２２ａの外周には、ラジアルシールであるＯリング（外周面シール部材）１３０が周溝１２２ａｄに配置されて装着される。Ｏリング１３０は、円形状を有する。なお、Ｏリング１３０は、流体マニホールド孔１２８の内周面に形成される溝（図示せず）に設けてもよい。

このように構成される第２の実施形態では、絶縁性カラー部材１２０の筒状部１２２に、ラジアルシールであるＯリング１３０が外装されている。このため、上記の第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同様の効果が得られる。なお、第１及び第２実施形態では、長円形状（楕円形状）の絶縁性カラー部材５８ａ、５８ｂ、略三角形状（略台形状）の絶縁性カラー部材８４ａ、８４ｂ、８６ａ及び８６ｂ、円形状の絶縁性カラー部材１２０を用いているが、これらの形状に限定されるものではない。

１０…燃料電池スタック１２…燃料電池
１３…積層体
１８ａ、１８ｂ、１２６…エンドプレート
１９…スペーサ部材２０…電解質膜・電極構造体
２２、２４…セパレータ２６ａ…酸化剤ガス供給連通孔
２６ｂ…酸化剤ガス排出連通孔２８ａ…燃料ガス供給連通孔
２８ｂ…燃料ガス排出連通孔３０ａ…冷却媒体供給連通孔
３０ｂ…冷却媒体排出連通孔３２…酸化剤ガス流路
３４…燃料ガス流路３６…冷却媒体流路
４０ａ、４０ｂ…シール部材４２…固体高分子電解質膜
４４…カソード電極４６…アノード電極
５０…連結部材
５４ａ、５６ａ…冷却媒体供給マニホールド孔
５４ｂ、５６ｂ…冷却媒体排出マニホールド孔
５８ａ、５８ｂ、８４ａ、８４ｂ、８６ａ、８６ｂ、１２０…絶縁性カラー部材
６０、８８、１２２…筒状部６０ａ、８８ａ、１２２ａ…先端
６２、７２ｂ、７４ｂ、９０、１００ｂ、１２４…フランジ部
６４、９２、１３０…Ｏリング
７２…冷却媒体供給マニホールド７４…冷却媒体排出マニホールド
８０ａ…酸化剤ガス供給マニホールド孔
８０ｂ…酸化剤ガス排出マニホールド孔
８２ａ…燃料ガス供給マニホールド孔８２ｂ…燃料ガス排出マニホールド孔
１００…酸化剤ガス供給マニホールド１０２…酸化剤ガス排出マニホールド
１０４…燃料ガス供給マニホールド１０６…燃料ガス排出マニホールド
１２８…流体マニホールド孔

Claims

電解質膜の両側に一対の電極を設けた電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層された積層体の積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも一方の前記エンドプレートには、積層方向に流通する冷却媒体又は反応ガスである流体を、外部マニホールド部材に対して供給又は排出させる流体マニホールド孔が形成される燃料電池スタックであって、
前記流体マニホールド孔に配設される絶縁性カラー部材を備え、
前記絶縁性カラー部材は、前記流体マニホールド孔に挿入される筒状部と前記筒状部の一端に設けられるフランジ部とを有し、
前記フランジ部は、端面シール部材を介して前記絶縁プレートに当接するとともに、
前記筒状部の他端は、前記流体マニホールド孔の外部に突出し、外周面シール部材を介して前記外部マニホールド部材の内周面に摺動可能な状態で当接することを特徴とする燃料電池スタック。
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記エンドプレートと前記絶縁プレートとの間には、積層方向の厚さを調整するスペーサ部材が介装されることを特徴とする燃料電池スタック。