JP2015092450A - 燃料電池スタック及びセパレータ - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池スタックの外形の凹凸形状を少なくでき、タイロッドを燃料電池スタックの内部に配置することが可能な燃料電池スタック及びセパレータを提供すること。
【解決手段】燃料電池スタックは、膜／電極接合体と、セパレータ１０とを有する。セパレータの第１面１０Ａには、第１方向に沿って延びる複数の溝部１１と、第１孔１４、第２孔１７及び複数の溝部１１を囲む突部１０２Ａとが形成される。第１孔１４及び第２孔１７は、セパレータ１０の一方の外縁部と複数の溝部１１との間に形成される。セパレータ１０の一方の外縁部が第２方向において突部１０２Ａ及び複数の溝部１１に近づく切欠部２が、互いに隣り合う２つの第３孔１８Ｂの間に形成される。第３孔１８Ｂは、第１方向において第１孔１４と第２孔１７との間、且つ、第２方向において突部１０２Ａ及び複数の溝部１１とセパレータ１０の一方の外縁部との間に形成される。
【選択図】図２

Description

本開示は、外形の凹凸を少なくできる燃料電池スタック及びセパレータに関する。

燃料電池の１つとして、水素イオン透過性の固体高分子電解質膜を用いた燃料電池が知られている。一般に、燃料電池は、積層された複数のセルで構成された、燃料電池スタックを有する。セルは、膜／電極接合体と、ガスケットと、セパレータとを有する。セルは、膜／電極接合体の両面を、それぞれガスケットを介して、一対のセパレータで挟持することで構成される。膜／電極接合体は、固体高分子電解質膜と、カソード電極と、アノード電極とを有する。カソード電極は、固体高分子電解質膜の一方の面に設けられる。アノード電極は、固体高分子電解質膜の他方の面に設けられる。カソード電極及びアノード電極は、いずれも触媒層とガス拡散層とを有している。

燃料電池スタックは、発電された電気を取り出すための集電板を備えている。例えば、特許文献１には、長方形のセパレータの長手方向の中央部に切欠部が設けられ、複数のセパレータによって形成されるスタック部の切欠部に、タイロッド、集電板及び電圧測定端子を設けた構成が開示されている。特許文献１において、切欠部は、セパレータの長手方向に沿って、セパレータの短手方向の両側に形成される。

特開２００４−１８５９４０号公報

固体高分子電解質膜を用いた燃料電池は、発電までに時間が掛からないという特質を有し、家庭用コージェネレーションシステム、自動車、モバイル機器などの種々装置への適用が期待されている。このような種々装置への搭載を考慮すると、収納や設置などの取り扱いを容易にするために、固体高分子型燃料電池は、可能な限り凹凸の少ない外形であることが望ましい。

しかし、上述した特許文献１では、スタック部の両側に、上下一対のタイプレートを取り付け、これらタイプレートを４本のタイロッドで連結させた構成となっている。タイプレート及びタイロッドといった外装が、燃料電池スタック全体の外形を複雑な凹凸形状にしていた。

燃料電池スタック全体の外形の凹凸を少なくするためには、例えば、タイロッドを燃料電池スタックの内部に配置することが考えられる。しかし、特許文献１では、セパレータに形成された切欠部は、タイロッド、集電板、及び電圧測定端子を配置するために、セパレータの長手方向に沿って大きく形成されている。そして、セパレータの短手方向の一方側に形成された切欠部の長手方向の一端と他端には、燃料ガス入口と燃料ガス出口とがそれぞれ隣接する。また、セパレータの短手方向の他方側に形成された切欠部の長手方向の一端と他端には、冷却水入口と冷却水出口とがそれぞれ隣接する。特許文献１には、燃料ガス入口、燃料ガス出口、冷却水入口、及び冷却水出口を避けて、タイロッドをセパレータの内部に配置する構成について開示は無い。また、タイロッドを燃料電池スタックの内部に配置するために切欠部を無くしてしまうと、そもそも集電板のターミナル部がスタック全体の外形から大きく突出する。そのため、従来の構成では、切欠部が設けられたセパレータにおいて、どのようにしてタイロッドを燃料電池スタックの内部に配置してよいか分からなかった。

本開示は、燃料電池スタックの外形の凹凸を少なくでき、タイロッドを燃料電池スタックの内部に配置することが可能な燃料電池スタック及びセパレータの提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の一側面は、平面形状の膜／電極接合体と、前記膜／電極接合体の一方の面に設けられる平面形状のセパレータであって、前記セパレータの一方の面であって前記膜／電極接合体と向かい合う第１面に形成され、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる複数の溝部と、前記第１方向に沿う前記セパレータの一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第１孔、前記第１孔から前記第１方向に離間して前記セパレータの前記一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第２孔、及び前記複数の溝部を囲んで前記第１面に形成された突部と、前記第１方向において前記第１孔と前記第２孔との間、且つ、前記第１方向に直交し且つ前記第１面に平行な第２方向において前記突部及び前記複数の溝部と前記セパレータの前記一方の外縁部との間に形成された互いに隣り合う２つの第３孔の間に形成され、前記セパレータの前記一方の外縁部が前記第２方向において前記突部及び前記複数の溝部に近づく切欠部と、を有する前記セパレータと、前記第１孔、前記第２孔、及び前記２つの第３孔に対応する位置にそれぞれ貫通孔が形成された集電板であって、前記セパレータの前記切欠部に対応する位置に形成された切欠部と、前記集電板の前記切欠部から前記第２方向に向けて延出するターミナル部と、を有する前記集電板と、を備えることを特徴とする燃料電池スタックである。

また、本開示の他の側面は、平面形状のセパレータであって、前記セパレータの一方の面であって前記膜／電極接合体と向かい合う第１面に形成され、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる複数の溝部と、前記第１方向に沿う前記セパレータの一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第１孔、前記第１孔から前記第１方向に離間して前記セパレータの前記一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第２孔、及び前記複数の溝部を囲んで前記第１面に形成された突部と、前記第１方向において前記第１孔と前記第２孔との間、且つ、前記第１方向に直交し且つ前記第１面に平行な第２方向において前記突部及び前記複数の溝部と前記セパレータの前記一方の外縁部との間に形成された互いに隣り合う２つの第３孔の間に形成され、前記セパレータの前記一方の外縁部が前記第２方向において前記突部及び前記複数の溝部に近づく切欠部と、を備えるセパレータである。

本開示の燃料電池スタック及びセパレータによれば、燃料電池スタックの外形の凹凸を少なくでき、タイロッドを燃料電池スタックの内部に配置することが可能になる。

（ａ）燃料電池スタックの背面図（ｂ）燃料電池スタックの平面図、（ｃ）燃料電池スタックの正面図。 （ａ）セパレータの第１面を示す概略図、（ｂ）セパレータの第２面を示す概略図。 集電板を示す概略図。 ガスケットを示す概略図。 セルの構成を示す模式断面図。 図１（ｃ）のＡ部の拡大図。

以下、本開示の一実施形態に係る燃料電池スタック及びセパレータについて、図１〜図６を参照しつつ説明する。

＜全体構成＞
本実施形態の燃料電池スタック１は、複数のセル１Ａと、２枚のエンドプレート１Ｂと、集電板２０と、８本のボルト１Ｃとを備える。一対のエンドプレート１Ｂの夫々は、長方形の平面形状である。複数のセル１Ａは、前後方向に沿って積層される。前後方向は、複数のセル１Ａが積層される方向である。また、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、一対のエンドプレート１Ｂを夫々構成する長方形の長辺方向を左右方向とし、一対のエンドプレート１Ｂを夫々構成する長方形の短辺方向を上下方向とする。一対のエンドプレート１Ｂは、複数のセル１Ａの前後方向の両端を挟み込む。８本のボルト１Ｃは、複数のセル１Ａ及び一対のエンドプレート１Ｂを互いに固定する。８本のボルト１Ｃのそれぞれは、一対のエンドプレート１Ｂの両方を貫通して、一対のエンドプレート１Ｂと複数のセル１Ａとを固定する。８本のボルト１Ｃは、各エンドプレート１Ｂの互いに対向する一対の長辺である第１辺Ｓ１のそれぞれに沿って、即ち、左右方向に沿って、等間隔に４本ずつ配置される。なお、ボルト１Ｃは、タイロッドの一例である。一対のエンドプレート１Ｂ及び複数のセル１Ａを締結できる限り、ボルト１Ｃに代えて、ねじの切られていないシャフトが用いられてもよい。

図１（ａ）に示すように、後側のエンドプレート１Ｂには、酸化ガス排出部１Ｅと、燃料ガス排出部１Ｇと、冷却媒体排出部１Ｉとが設けられる。酸化ガス排出部１Ｅと、燃料ガス排出部１Ｇと、冷却媒体排出部１Ｉとは、後側のエンドプレート１Ｂにおいて、異なる位置に設けられる。例えば、酸化ガス排出部１Ｅは、後側のエンドプレート１Ｂの右端に設けられる。燃料ガス排出部１Ｇは、後側のエンドプレート１Ｂの右上部分に設けられる。冷却媒体排出部１Ｉは、後側のエンドプレート１Ｂの左上部分に形成される。また、図１（ｃ）に示すように、前側のエンドプレート１Ｂには、酸化ガス導入部１Ｄと、燃料ガス導入部１Ｆと、冷却媒体導入部１Ｈとが設けられる。酸化ガス導入部１Ｄと、燃料ガス導入部１Ｆと、冷却媒体導入部１Ｈとは、前側のエンドプレート１Ｂにおいて、異なる位置に設けられる。例えば、酸化ガス導入部１Ｄは、前側のエンドプレート１Ｂの左端に設けられる。燃料ガス導入部１Ｆは、前側のエンドプレート１Ｂの左下部分に設けられる。冷却媒体導入部１Ｈは、前側のエンドプレート１Ｂの右下部分に設けられる。

後側のエンドプレート１Ｂには、酸化ガス排出部１Ｅと、燃料ガス排出部１Ｇと、冷却媒体排出部１Ｉとの位置において、前後方向に貫通する貫通孔がそれぞれ形成されている。また、前側のエンドプレート１Ｂには、酸化ガス導入部１Ｄと、燃料ガス導入部１Ｆと、冷却媒体導入部１Ｈとの位置において、前後方向に貫通する貫通孔がそれぞれ形成されている。酸化ガス導入部１Ｄには、酸化ガス供給源からの酸化ガスが流入する配管（非図示）が接続される。酸化ガス導入部１Ｄの貫通孔から複数のセル１Ａに流入した酸化ガスは、複数のセル１Ａの内部を通過し、酸化ガス排出部１Ｅの貫通孔を通って酸化ガス排出部１Ｅに接続された配管（非図示）から排出される。本実施形態において、酸化ガスは、酸素（Ｏ₂）を含む気体（例えば空気）である。酸化ガス供給源は、例えば、エアポンプや酸素ボンベなどである。燃料ガス導入部１Ｆには、燃料ガス供給源からの燃料ガスが流入する配管（非図示）が接続される。燃料ガス導入部１Ｆの貫通孔から複数のセル１Ａに流入した燃料ガスは、複数のセル１Ａの内部を通過し、燃料ガス排出部１Ｇの貫通孔を通って燃料ガス排出部１Ｇに接続された配管（非図示）から排出される。本実施形態において、燃料ガスは、水素（Ｈ₂）を含む気体である。燃料ガス供給源は、例えば、高圧燃料ガスボンベや燃料ガス吸蔵合金などである。冷却媒体導入部１Ｈには、冷却媒体供給源からの冷却媒体が流入する配管（非図示）が接続される。冷却媒体導入部１Ｈの貫通孔から複数のセル１Ａに流入した冷却媒体は、複数のセル１Ａの内部を通過し、冷却媒体排出部１Ｉの貫通孔を通って冷却媒体排出部１Ｉに接続された配管（非図示）から排出される。本実施形態において、冷却媒体は、例えば水である。

図２、図４、及び図５に示すように各セル１Ａは、図膜／電極接合体４と、一対のガスケット３０と、一対のセパレータ１０とを有する。一対のガスケットの一方は、膜／電極接合体４の前方向の面に接触し、一対のガスケット２０の他方は、膜／電極接合体４の後方向の面にそれぞれ接触する。一対のセパレータ１０は、それぞれ一対のガスケットが接触する、膜／電極接合体４を挟持する。複数のセル１Ａの前後方向における両端に位置するセパレータ１０には、それぞれ図３に示す集電板２０が隣接して積層されている。これら膜／電極接合体４、セパレータ１０、集電板２０、及びガスケット３０については、後に、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３、図４、及び図５を参照しつつ詳述する。

そして、図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、複数のセル１Ａのそれぞれを構成する各セパレータ１０（図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照）及び各エンドプレート１Ｂの互いに対向する一対の長辺の中央には、それぞれ切欠部２が設けられる。図１（ｂ）に示すように、燃料電池スタック１が構成されると、各セパレータ１０及び各エンドプレート１Ｂの全ての切欠部２が一致して、燃料電池スタック１の正面から背面にわたる凹状の溝が前後方向に沿って形成される。

図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、燃料電池スタック１の上側の切欠部２によって形成された凹状の溝の両端には、各集電板２０のターミナル部２１がそれぞれ突出する。各ターミナル部２１には、発電された電気を取り出すための電源配線３がそれぞれ接続される。これら電源配線３のうちの正面側の１本は、切欠部２によって形成された凹状の溝に沿って取り回される。図１（ｃ）中のＡ部における切欠部２とターミナル部２１との関係については、後に、図６を参照しつつ詳述する。

セル１Ａは、膜／電極接合体４と、一対のガスケット３０と、一対のセパレータ１０とから構成される。一対のガスケット３０の一方は、膜／電極接合体４の前方向の面に接触し、一対のガスケット２０の他方は、膜／電極接合体３０の後方向の面に接触する。一対のセパレータ１０は、一対のガスケット３０が夫々接触された膜／電極接合体４を挟持する。以下、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示したセパレータ１０、図４に示したガスケット３０、図５に示した膜／電極接合体４を説明する。

＜膜／電極接合体＞
膜／電極接合体４は、長方形の平面形状からなる。図５に示すように、膜／電極接合体４は、カソード電極４ａ、アノード電極４ｂ、及び固体高分子電解質膜４ｃを有する。固体高分子電解質膜４ｃは、含水状態においてプロトンの導電性を有する。固体高分子電解質膜４ｃは、例えばナフィオン（登録商標）などの、スルホン酸基を持ったフッ素系ポリマーで構成される。

カソード電極４ａは、固体高分子電解質膜４ｃの前側の面に接触する。カソード電極４ａは、触媒層とガス拡散層とを有する。ガス拡散層は、導電性と、酸化ガス（例えば空気）の通気性とを有する。ガス拡散層は、例えば、カーボンペーパーなどによって構成される。触媒層は、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒を含む。触媒層は、例えば、ガス拡散層を構成するカーボンペーパーに対して、触媒を有機溶媒に分散させたペーストを塗布することで形成される。

アノード電極４ｂは、固体高分子電解質膜４ｃの後側の面に接触する。アノード電極４ｂは、触媒層と、ガス拡散層とを有する。ガス拡散層は、導電性と、燃料ガス（例えば水素）の通気性とを有する。ガス拡散層は、例えば、カーボンペーパーなどによって構成される。触媒層は、白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とする触媒を含む。触媒層は、例えば、ガス拡散層を構成するカーボンペーパーに対して、触媒を有機溶媒に分散させたペーストを塗布することで形成される。

＜セパレータ＞
上述した本実施形態の燃料電池スタック１を構成するセパレータ１０について、図２（ａ）図２（ｂ）、及び図５を参照しつつ説明する。

まず、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、１枚のセパレータ１０の両面、すなわち、酸化ガスが流れるカソード側の第１面１０Ａと、燃料ガスが流れるアノード側の第２面１０Ｂとの構成をそれぞれ示している。本実施形態では、セパレータ１０は、厚さ１ｍｍ程度の２枚の金属板によって構成される。金属板は、ステンレス鋼やアルミニウム合金をはじめとする、任意の金属材料によって形成されてよい。具体的には、２枚の金属板のそれぞれにプレス加工を施すことで、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す凹凸形状が形成される。プレス加工された２枚の金属板を互いに貼り合わせて、１枚のセパレータ１０が形成される。

そして、セル１Ａを構成する一対のセパレータ１０のうちの一方は、膜／電極接合体４のカソード電極４ｂに、図２（ａ）に示す第１面１０Ａを向けて配置される。即ち、第１面１０Ａと、膜／電極接合体４のカソード電極４ａとは向かい合う。これにより、酸化ガスの流路１１ａが形成される。また、セル１Ａを構成する一対のセパレータ１０うちの他方は、膜／電極接合体４のアノード電極４ａに、図２（ｂ）に示す第２面１０Ｂを向けて配置される。即ち、第２面１０Ｂと、膜／電極接合体４のアノード電極４ｂとは向かい合う。これにより、燃料ガスの流路１９ａが形成される。さらに、１枚のセパレータ１０の内部には、２枚の金属板の表面に形成した凸形状を反転させた凹形状を、互いに対向させた流路４０が形成される。セパレータ１０の内部流路には、上述した冷却媒体が供給される。

＜＜カソード側の流路、切欠部、開口＞＞
本実施形態のセパレータ１０は、上述した各エンドプレート１Ｂに対応する寸法の横長の形状となっている。セパレータ１０は、互いに対向する一対の長辺である第１辺Ｓ１と、互いに対向する一対の短辺である第２辺Ｓ２とを有する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、本実施形態では、第１孔１４，１６と、第２孔１５，１７と、第３孔１８Ｂと、第４孔１８Ａと、第５孔１８Ｃと、第６孔１２と、第７孔１３とは、それぞれ、セパレータ１０の異なる位置に形成される。第６孔１２は、左右方向におけるセパレータ６の一端において、セパレータ１０を前後方向に貫通する。具体的には、第６孔１２は、矩形の一方の短辺側（即ち、セパレータ１０の左端側）に、上下方向に延びて形成される。第６孔１２は、酸化ガス導入部１Ｄと対応する位置に形成される。

第７孔１３は、左右方向におけるセパレータ１０の他端において、セパレータ１０を前後方向に貫通する。具体的には、第７孔１３は、矩形の他方の短辺側（即ち、セパレータ１０の右端側）に、上下方向に延びて形成される。第７孔１３は、酸化ガス排出部１Ｅと対応する位置に形成される。

第１孔１４は、左右方向におけるセパレータ１０の一端側に形成される。第１孔１４は、上下方向で、後述する複数の第１溝部１１と、セパレータ１０の左右方向に沿う外縁との間において、セパレータ１０を前後方向に貫通する。具体的には、第１孔１４は、矩形の一方の長辺側（即ち、セパレータ１０の下端側）、且つ、矩形の一方の短辺側（即ち、セパレータ１０の左端側）に、左右方向に延びて形成される。第１孔１４は、燃料ガス導入部１Ｆと対応する位置に形成される。

第１孔１６は、左右方向におけるセパレータ１０の一端側に形成される。第１孔１６は、上下方向で、後述する複数の第１溝部１１に対して、第１孔１４と反対側に設けられる。具体的には、第１孔１６は、矩形の他方の長辺側（即ち、セパレータ１０の上端側）、且つ、矩形の一方の短辺側（即ち、セパレータ６の左端側）に、左右方向に延びて形成される。第１孔１６は、冷却媒体排出部１Ｉと対応する位置に形成される。

第２孔１７は、左右方向におけるセパレータ１０の他端側に形成される。第２孔１７は、後述する複数の第１溝部１１と、セパレータ１０の左右方向に沿う外縁との間において、セパレータ１０を貫通する。具体的に、第２孔１７は、矩形の一方の長辺側（即ち、セパレータ１０の下端側）、且つ、矩形の他方の短辺側（即ち、セパレータ１０の右端側）に、左右方向に延びて形成される。第２孔１７は、冷却媒体導入部１Ｈと対応する位置に形成される。

第２孔１５は、左右方向におけるセパレータ１０の他端側に形成される。第２孔１５は、後述する第１溝部１１に対して、第２孔１７と反対側に設けられる。具体的に、第２孔１５は、矩形の他方の長辺側（即ち、セパレータ１０の上端側）、且つ、矩形の他方の短辺側（即ち、セパレータ６の右端側）に、左右方向に延びて形成される。第２孔１５は、燃料ガス排出部１Ｇと対応する位置に形成される。

図２(ａ)及び図５に示すように、第１面１０Ａの中央部には、左右方向に沿う複数の第１溝部１１が、上下方向に等間隔に形成される。複数の第１溝部１１は、第６孔１２から第７孔１３まで、左右方向に沿って延びる。換言すれば、第６孔１２は、複数の第１溝部１１と、セパレータ１０の左端との間に形成される。第７孔１３は、複数の第１溝部１１と、セパレータ１０の右端との間に形成される。複数の第１溝部１１は、例えばプレス成型などで、セパレータ１０の後側の板を前後方向に曲げることで、凹凸形状として形成される。具体的に、複数の第１溝部１１のそれぞれは、第１面１０Ａにおいて、前側に凹む底面と、その底面の上下方向に位置する一対の側面とで構成される。上下方向において、隣り合う２つの第１溝部１１の間には、第１突部１１ｂが位置する。第１突部１１ｂは、第６孔１２から第７孔１３まで、左右方向に沿って延びる。

複数の第１溝部１１を含む略長方形の領域は、膜／電極接合体４のカソード電極４ａの外形に対応する。図５に示すように、第１突部１１ｂは、カソード電極４ａに接触する。また、複数の第１溝部１１とカソード電極４ａとは、前後方向に離間している。即ち、複数の第１溝部１１とカソード電極４ａとの間に形成される空間が、酸化ガスが流れる第１流路１１ａである。

第１面１０Ａには、第３突部１０２Ａが連続して形成される。第３突部１０２Ａは、後述するガスケット３０を押さえるための、所謂ガスケットラインである。第３突部１０２Ａは、複数の第１溝部１１と同様に、プレス成型などで、セパレータ１０の後側の板を前後方向に曲げることで形成される。なお、第３突部１０２Ａは、セパレータ１０と別の材質を用いて形成されてもよい。第３突部１０２Ａは、複数の第１溝部１１と、第１孔１４，１６と、第２孔１５，１７と、第６孔１２と、第７孔１３とを途切れなく包囲する。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、第３突部１０２Ａは、複数の第１溝１１と、第６孔１２と、第７孔１３とを囲んで、第１面１０Ａに形成されている。また、第３突部１０２Ａは、第１孔１４，１６を個々に囲んで、第１面１０Ａに形成されている。また、第３突部１０２Ａは、第２孔１５，１７を個々に囲んで、第１面１０Ａに形成されている。

セパレータ１０及び後述するガスケット３０が積層されたときに、第３突部１０２Ａは、ガスケット３０の表面に接触する。これにより、複数の第１溝部１１と、第１孔１４，１６と、第２孔１５，１７と、第６孔１２と、第７孔１３とが、ガスケット３０によりシールされることになる。ガスケット３０により、酸化ガス、燃料ガス、及び冷却媒体の外部への漏れが防止される。

そして、セパレータ１０の下側の第１辺Ｓ１に沿って、互いに隣り合う２つの第３孔１８Ｂと、第４孔１８Ａと、第５孔１８Ｃとが、等間隔に形成される。同様に、セパレータ１０の上側の第１辺Ｓ１に沿って、互いに隣り合う２つの第３孔１８Ｂと、第４孔１８Ａと、第５孔１８Ｃとが、等間隔に形成される。即ち、セパレータ１０には、合計で４つの第３孔１８Ｂと、２つの第４孔１８Ａと、２つの第５孔１８Ｃとが形成され、上述した８本のボルト１Ｃがそれぞれ挿通される。

２つの第３孔１８Ｂは、セパレータ１０の下端部に形成される。具体的に、２つの第３孔１８Ｂは、左右方向において第１孔１４と第２孔１７との間、且つ、上下方向において第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１とセパレータ１０の下側の外縁部との間に形成される。２つの第３孔１８Ｂは、互いに隣り合う。同様に、セパレータの上端部にも、互いに隣り合う２つの第３孔１８Ｂが形成される。具体的に、２つの第３孔１８Ｂは、左右方向において第１孔１６と第２孔１５との間、且つ、上下方向において第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１とセパレータ１０の上側の外縁部との間に形成される。

第４孔１８Ａは、セパレータ１０の左下端部に形成される。具体的に、第４孔１８Ａは、左右方向において第１孔１４を囲む第３突部１０２Ａとセパレータ１０の外縁部との間に形成される。第４孔１８Ａは、左右方向において、第１孔１４に対して、左側の第３孔１８Ｂの反対側に位置する。第４孔１８Ａは、上下方向において、第６孔１２及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の下側の外縁部との間に位置する。同様に、セパレータ１０の左上端部にも、第４孔１８Ａが形成される。具体的に、第４孔１８Ａは、左右方向において第１孔１６を囲む第３突部１０２Ａとセパレータ１０の外縁部との間に形成される。第４孔１８Ａは、左右方向において、第１孔１６に対して、左側の第３孔１８Ｂと反対側に位置する。第４孔１８Ａは、上下方向において、第６孔１２及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の上側の外縁部との間に位置する。

第５孔１８Ｃは、セパレータ１０の右下端部に形成される。具体的に、第５孔１８Ｃは、左右方向において第２孔１７を囲む第３突部１０２Ａとセパレータ１０の外縁部との間に形成される。第５孔１８Ｃは、左右方向において、第２孔１７に対して、右側の第３孔１８Ｂと反対側に位置する。第５孔１８Ｃは、上下方向において、第７孔１３及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の下側の外縁部との間に位置する。セパレータ１０の右上端部にも、第５孔１８Ｃが形成される。具体的に、第５孔１８Ｃは、左右方向において第２孔１５を囲む第３突部１０２Ａとセパレータ１０の外縁部との間に形成される。第５孔１８Ｃは、左右方向において、第２孔１５に対して、右側の第３孔１８Ｂと反対側に位置する。第５孔１８Ｃは、上下方向において、第７孔１３及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の上側の外縁部との間に位置する。

セパレータ１０の第１辺Ｓ１の左右方向における各中央には、切欠部２がそれぞれ形成される。これら切欠部２は、第１辺Ｓ１の左右方向の中心を挟んで互いに隣接する２つの第３孔１８Ｂの間に位置する。具体的に、下側に位置する切欠部２は、セパレータ１０の下側の外縁部において、第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１に上下方向で近づくように形成されている。同様に、上側に位置する切欠部２は、セパレータ１０の上側の外縁部において、第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１に上下方向で近づくように形成されている。

＜＜アノード側の流路＞＞
図２（ｂ）において、セパレータ１０の第２面１０Ｂの中央には、左右方向に沿う複数の第２溝部１９が、上下方向に等間隔に形成される。複数の第２溝部１９は、第６孔１２と第７孔１３との間で、左右方向に沿って延びる。複数の第２溝部１９は、例えばプレス成型などで、セパレータ１０の前側の板を前後方向に曲げることで、凹凸形状として形成される。具体的に、複数の第２溝部１９のそれぞれは、第２面１０Ｂにおいて、後側に凹む底面と、その底面の上下方向に位置する一対の側面とで構成される。上下方向において、隣り合う２つの第２溝部１９の間には、第２突部１９ｄが位置する。第２突部１９ｄは、第６孔１２と第７孔１３との間で、左右方向に沿って延びる。複数の第２溝部１９は、複数の第１溝部１１よりも、左右方向で短い。複数の第２溝部１９の左端と、第６孔１２との間には、拡散領域１９ｂ及び遷移領域１９ｃが形成される。同様に、複数の第２溝部１９の右端と、第７孔１３との間には、拡散領域１９ｂ及び遷移領域１９ｃが形成される。

遷移領域１９ｃには、長円形状の凸部が多数形成される。これら長円形状の凸部は、いずれもセパレータ１０の短辺である第２辺Ｓ２の方向、即ち上下方向に延びる。左側の遷移領域１９ｃは、セパレータ１０の第１孔１４から供給された燃料ガスの流れる方向を、上下方向から左右方向に遷移させる。右側の遷移領域１９は、右側の拡散領域１９ｂを通過した燃料ガスの流れる方向を、左右方向から上下方向に遷移させる。

一方、拡散領域１９ｂには、円形状の凸部が多数形成される。拡散領域１９ｂは、セパレータ１０の左側の遷移領域１９ｃを通過した燃料ガス、及び複数の第２溝部１９の右端を通過した燃料ガスを、領域全体の円形状の凸部によって均等に拡散させる。

複数の第２溝部１９と、一対の拡散領域１９ｂと、一対の遷移領域１９ｃとを含む略長方形の領域は、膜／電極接合体４のアノード電極４ｂの外形に対応する。図５に示すように、第２突部１９ｄは、アノード電極４ｂに接触する。また、複数の第２溝部１９とアノード電極４ｂとは、前後方向に離間している。拡散領域１９ｂにおける円形状の凸部の頂部は、アノード電極４ｂに接触する。拡散領域１９ｂにおける円形状の凸部の周辺部分とアノード電極４ｂとは、前後方向に離間している。遷移領域１９ｃにおける長円形状の凸部の頂部は、アノード電極４ｂに接触する。遷移領域１９ｃにおける長円形状の凸部の周辺部分とアノード電極４ｂとは、前後方向に離間している。即ち、複数の第２溝部１９とアノード電極４ｂとの間の空間、拡散領域１９ｂにおける円形状の凸部の周辺部分とアノード電極４ｂとの間の空間、及び遷移領域１９ｃにおける長円形状の凸部の周辺部分とアノード電極４ｂとの間の空間とが、燃料ガスが流れる第２流路１９ａである。

第２面１０Ｂには、第３突部１０２Ｂが連続して形成される。第３突部１０２Ｂは、後述するガスケット３０を押さえるための、所謂ガスケットラインである。第３突部１０２Ｂは、プレス成型などで、セパレータ１０の前側の板を前後方向に曲げることで形成される。なお、第３突部１０２Ｂは、セパレータ１０と別の材質を用いて形成されてもよい。第３突部１０２Ｂは、複数の第２溝部１９、一対の拡散領域１９ｂ、及び一対の遷移領域１９ｃを含む略長方形の領域と、第１孔１４，１６と、第２孔１５，１７と、第６孔１２と、第７孔１３とを途切れなく包囲する。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、第３突部１０２Ｂは、複数の第２溝部１９、一対の拡散領域１９ｂ、及び一対の遷移領域１９ｃを含む略長方形の領域と、第１孔１４と、第２孔１５とを囲んで、第２面１０Ｂに形成されている。また、第３突部１０２Ｂは、第１孔１６を囲んで、第２面１０Ｂに形成されている。また、第３突部１０２Ｂは、第２孔１７を囲んで、第２面１０Ｂに形成されている。また、第３突部１０２Ｂは、第６孔１２を囲んで、第２面１０Ｂに形成されている。また、第３突部１０２Ｂは、第７孔１３を囲んで、第２面１０Ｂに形成されている。

セパレータ１０及び後述するガスケット３０が積層されたときに、第３突部１０２Ｂは、ガスケット３０の表面に接触する。これにより、複数の第２溝部１９、一対の拡散領域１９ｂ、及び一対の遷移領域１９ｃを含む略長方形の領域と、第１孔１４，１６と、第２孔１５，１７と、第６孔１２と、第７孔１３とが、ガスケット３０によりシールされることになる。ガスケット３０により、酸化ガス、燃料ガス、及び冷却媒体の外部への漏れが防止される。

＜＜内部流路＞＞
さらに、冷却媒体を流すためのセパレータ１０の内部流路について説明する。上述したように、セパレータ１０の内部流路は、図２（ａ）、図２（ｂ）に示す２枚の金属板の表面に形成した凸形状を反転させた凹形状が、互いに対向配置されて形成される。

ここで、本実施形態では、図２（ｂ）に示す遷移領域１９ｃに形成した長円形状の凸部の上下方向の長さは、第１面１０Ａに形成された互いに隣り合う２つの第１溝部１１の間の長さ以上に設定される。この構成により、遷移領域１９ｃの長円形状の凸部を反転させた凹部が、互いに隣り合う２つの第１溝部１１を反転させた凹部と重複し、図２（ｂ）における上下左右方向に連通する内部流路を形成する。この内部流路は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、左上の冷却媒体通過部１０１によって上下方向に第１孔１６に接続される。また、内部流路は、右下の冷却媒体通過部１０１によって上下方向に第２孔１７に接続される。冷却媒体通過部１０１は、セパレータ１０を構成する２枚の金属板が前後方向に離間することで形成される。また、図５に示すように、第１面１０Ａの第１突部１１ｂを反転させた凹部と、第２面１０Ｂの第２突部１９ｄを反転させた凹部との間に、冷却媒体流路４０が定義される。この結果、第１孔１６から供給された冷却媒体は、冷却水通過部１０１を介してセパレータ１０の左端側の遷移領域１９ｃの長円形状の凸部を反転させた凹部を通って、複数の第１溝部１１を反転させた凹部に流れ込む。冷却媒体は、冷却媒体流路４０を左側から右側に向けて流れる。冷却媒体は、セパレータ１０の右端側の遷移領域１９ｃの長円形状の凸部を反転させた凹部を通って、冷却水導入部冷却媒体通過部１０１を介して第２孔１７から排出される。

＜集電板＞
次に、上述した本実施形態の燃料電池スタック１を構成する集電板２０について、図３を参照しつつ説明する。

図３において、集電板２０は、上述したセパレータ１０と同じ外形の金属板から構成される。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す第１孔１４，１６、第２孔１５，１７、第３孔１８Ｂ、第４孔１８Ａ、第５孔１８Ｃ、第６孔１２、及び第７孔１３に対応する位置に、それぞれ集電板２０を前後に貫通する貫通孔が形成される。具体的には、図３の例では、貫通孔２２が、集電板２０の左端側に、上下方向に延びて形成される。また、貫通孔２３が、集電板２０の右端側に、上下方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔２２の外形及び位置は、セパレータ１０の第６孔１２の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔２３の外形及び位置は、セパレータ１０の第７孔１３の外形及び位置にそれぞれ対応する。

さらに、図３の例では、貫通孔２７が、集電板２０の下端側であり、且つ、集電板２０の右端側に、左右方向に延びて形成される。また、貫通孔２６が、集電板２０の上端側であり、且つ、集電板２０の左端側に、左右方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔２７の外形及び位置は、セパレータ１０の第２孔１７の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔２６の外形及び位置は、セパレータ１０の第１孔１６の外形及び位置にそれぞれ対応する。

さらに、図４の例では、貫通孔２４が、集電板２０の下端側であり、且つ、集電板２０の左端側に、左右方向に延びて形成される。また、貫通孔２５が、集電板２０の上端側であり、且つ、集電板２０の右端側に、左右方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔２４の外形及び位置は、セパレータ１０の第１孔１４の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔２５の外形及び位置は、セパレータ１０の第２孔１５の外形及び位置にそれぞれ対応する。

集電板２０の長方形の各長辺Ｓ１の近傍には、貫通孔２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが形成される。図３の例では、貫通孔２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが、左右方向に等間隔で集電板２０に形成されている。貫通孔２８Ａの外形及び位置は、セパレータ１０の第４孔１８Ａの外形及び位置に対応する。貫通孔２８Ｂの外形及び位置は、セパレータ１０の第３孔１８Ｂの外形及び位置に対応する。貫通孔２８Ｃの外形及び位置は、セパレータ１０の第５孔１８Ｃの外形及び位置に対応する。

集電板２０の長辺である第１辺Ｓ１の左右方向における各中央には、切欠部２がそれぞれ形成される。これら切欠部２の外形及び位置は、セパレータ１０に形成された切欠部２の外形及び位置に対応する。

ここで、上述したセパレータ１０と異なり、図３に示す集電板２０の上側の切欠部２には、ターミナル部２１が形成される。このターミナル部２１は、集電板２０の長辺である第１辺Ｓ１と交差する方向（例えば、上方向）に突出する。本実施形態では、ターミナル部２１の上端の位置は、第１辺Ｓ１の上端の位置（図３の点線を参照）と同一である。切欠部２によって、ターミナル部２１は、第１辺Ｓ１の上端よりも上側に突出しない。

また、本実施形態では、ターミナル部２１の左右方向の中心位置は、切欠部２の左右方向の中心（図３の一点鎖線を参照）に対して、左側へオフセットする。この構成によって、切欠部２中に電源配線３（図１を参照）の取り回しスペースＬが形成される。従って、ターミナル部２１に接続した電源配線３が、切欠部２に良好に収まる。

なお、本実施形態では、集電板２０に、酸化ガス又は燃料ガスの流れる溝部が形成されない構成としたが、集電板２０は、単位電池セルの積層体であるスタック１Ａの両端に積層されるものであり、例えば、いずれか一方の面に酸化ガス又は燃料ガスが流れる溝部が形成された構成としてもよい。

＜切欠部とターミナル部との関係＞
次に、上述した切欠部２と、ターミナル部２１との関係について、図６を参照しつつ説明する。以下の説明において、切欠部２は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すエンドプレート１Ｂ、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すセパレータ１０、図３に示す集電板２０、及び図４に示すガスケット３０の各切欠部２を指すものとする。

図６に示すように、本実施形態では、切欠部２の深さＤ（上下方向の長さ）は、ターミナル部２１の最も上方向に突出する部位Ｑが、エンドプレート１Ｂ、セパレータ１０、及び集電板２０の最も上方向に突出する部位Ｚと上下方向において同じ位置又は下側に位置するように設定される。本実施形態において、部位Ｚは、左右方向に伸びる長辺である第１辺Ｓ１に相当する。ターミナル部２１を第１辺Ｓ１より上側に突出させないためには、ターミナル部２１の部位Ｑの上下方向における位置だけではなく、切欠部２の深さＤが影響する。

ここで、切欠部２の深さＤは、電源配線３の端子接続を容易にするためのさらなる条件を満たすように設定されてもよい。例えば、電源配線３の接続に圧着端子を用いる場合は、切欠部２の深さＤが１７ｍｍ以上に設定されるとともに、切欠部２の開口幅Ｗ１が６０〜８０ｍｍ、好ましくは７５ｍｍに設定される。なお、開口幅Ｗ１は、切欠部２の左右方向における最大の距離である。切欠部２の深さＤを１７ｍｍ以上、切欠部２の開口幅Ｗ１を６０〜８０ｍｍの範囲内とした場合は、ターミナル部２１への圧着端子の接続状態が安定するとともに、ボルトやナットを用いた接続作業が容易となり、接続後の電源配線３の取り回しも容易になる。

本実施形態では、切欠部２は、上底及び下底の長さが異なる台形状にセパレータ１０が切欠かれることで形成される。具体的に、切欠部２の左右方向の距離は、複数の第１溝部１１から離れるに従い大きくなる。そして、切欠部２の開口幅Ｗ１は、第１辺Ｓ１の中心を挟んで互いに隣接する２つの第３孔１８Ｂ、貫通孔２８Ｂ、及び貫通孔３８Ｂによって形成される間隔の幅Ｗ２よりも大きい。つまり、第３孔１８Ｂ、貫通孔２８Ｂ、及び貫通孔３８Ｂの形成位置との干渉を回避して、切欠部２の開口幅Ｗ１を大きくすることが可能となるの。

＜ガスケット＞
図４に示すように、ガスケット３０は、略長方形の平面形状を有するシートである。ガスケット３０は、例えば、極めて薄く加工したゴム又はエラストマーなどの弾性体で構成される。ガスケット３０には、その平面を前後方向に貫通する貫通孔３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３９が形成される。

ガスケット３０の平面の中央部分には、最も大きな長方形の貫通孔３９が形成される。ガスケット３０における貫通孔３９の外形及び位置は、セパレータ１０の複数の第１溝部１１が形成される略長方形の領域の外形及び位置に対応する。また、ガスケット３０における貫通孔３９の外形及び位置は、セパレータ１０の複数の第２溝部１９、拡散領域１９ｂ、及び遷移領域１９ｃが形成される略長方形の領域の外形及び位置にも対応する。また、ガスケット３０における貫通孔３９の外形及び位置は、膜／電極接合体４のカソード電極４ａ及びアノード電極４ｂの外形及び位置にも対応する。

本実施形態では、貫通孔３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３９の夫々は、ガスケット３０の平面の異なる位置に形成される。具体的には、図４の例では、貫通孔３２が、ガスケット３０の左端側に、上下方向に延びて形成される。また、貫通孔３３が、ガスケット３０の右端側に、上下方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔３２の外形及び位置は、セパレータ１０の第６孔１２の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔３３の外形及び位置は、セパレータ１０の第７孔１３の外形及び位置にそれぞれ対応する。

さらに、図４の例では、貫通孔３７が、ガスケット３０の下端側であり、且つ、ガスケット３０の右端側に、左右方向に延びて形成される。また、貫通孔３６が、ガスケット３０の上端側であり、且つ、ガスケット３０の左端側に、左右方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔３７の外形及び位置は、セパレータ１０の第２孔１７の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔３６の外形及び位置は、セパレータ１０の第１孔１６の外形及び位置にそれぞれ対応する。

さらに、図４の例では、貫通孔３４が、ガスケット３０の下端側であり、且つ、ガスケット３０の左端側に、左右方向に延びて形成される。また、貫通孔３５が、ガスケット３０の上端側であり、且つ、ガスケット３０の右端側に、左右方向に延びて形成される。なお、本実施形態では、貫通孔３４の外形及び位置は、セパレータ１０の第１孔１４の外形及び位置にそれぞれ対応する。また、貫通孔３５の外形及び位置は、セパレータ１０の第２孔１５の外形及び位置にそれぞれ対応する。

ガスケット３０の長方形の各長辺の近傍には、貫通孔３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが形成される。図４の例では、貫通孔３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃが、左右方向に等間隔でガスケット３０に形成されている。貫通孔３８Ａの外形及び位置は、セパレータ１０の第４孔１８Ａの外形及び位置に対応する。貫通孔３８Ｂの外形及び位置は、セパレータ１０の第３孔１８Ｂの外形及び位置に対応する。貫通孔３８Ｃの外形及び位置は、セパレータ１０の第５孔１８Ｃの外形及び位置に対応する。

ガスケット３０の長辺の左右方向における各中央には、切欠部２がそれぞれ形成される。これら切欠部２の外形及び位置は、セパレータ１０に形成された切欠部２の外形及び位置に対応する。

＜発電動作＞
燃料ガス導入部１Ｆから燃料電池スタック１の内部に供給された燃料ガスは、セパレータ１０の第１孔１４、集電板２０の貫通孔２４、及びガスケット３０の貫通孔３４によって定義される前後方向に延びる空間に流入する。燃料ガスは、第１孔１４から前記した第２流路１９ａに流入する。燃料ガスは、アノード電極４ｂ２の拡散層によって、膜／電極接合体４の面方向（即ち、上下左右方向）に拡散され、アノード電極４ｂの触媒層に接触する。触媒層に接触した燃料ガス中の水素ガスは、触媒層に含まれる触媒によって、水素イオンと電子とに乖離する。水素イオンは、固体高分子電解質膜４ｃを伝導し、カソード電極４ａの触媒層に到達する。一方、電子は前側のターミナル部２１から、外部に取り出される。アノード電極４ｂに接触した燃料ガスは、セパレータ１０の第２孔１５、集電板２０の貫通孔２５、及びガスケット３０の貫通孔３５によって定義される前後方向に延びる空間に排出される。その後、燃料ガスは、燃料ガス排出部１Ｇを介して、燃料電池スタック１の外部に排出される。

一方、酸化ガス導入部１Ｄに供給された酸化ガスは、セパレータ１０の第６孔１２、集電板２０の貫通孔１２、及びガスケット３０の貫通孔１２によって定義される前後方向に延びる空間に流入する。酸化ガスは、第１流路１１ａに流入する。酸化ガスは、カソード電極４ａの拡散層によって膜／電極接合体４の面方向（即ち、上下左右方向）に拡散され、カソード電極４ａの触媒層に接触する。酸化ガスに含まれる酸素は、触媒層に含まれる触媒によって、固体高分子電解質膜４ｃを伝導してきた水素イオンと、前側のターミナル部２１から取り出され、外部負荷を介して後側のターミナル部２１から伝導される電子と反応することで、水を生成する。この電子の移動によって、電力が発生する。カソード電極４ａに接触した酸化ガスは、生成された水とともに、セパレータ１０の第７孔１３、集電板２０の貫通孔１３、及びガスケット３０の貫通孔１３によって定義される前後方向に延びる空間に流入する。その後、酸化ガスは、酸化ガス排出部１Ｅを介して燃料電池スタック１の外部に排出される。

＜作用効果＞
上述した燃料電池スタック１では、セパレータ１０、の左右方向に延びる両方の長辺に沿って、所定の間隔をあけて２つの第３孔１８Ｂ、第４孔１８Ａ、及び第５孔１８Ｃが、それぞれ形成される。そして、集電板２０の左右方向に延びる両方の長辺には、２つの第３孔１８Ｂ、第４孔１８Ａ、及び第５孔１８Ｃに対応して、２つの貫通孔２８Ｂ、貫通孔２８Ａ、及び貫通孔２８Ｃが、それぞれ形成される。同様に、ガスケット３０の左右方向に延びる両方の長辺には、２つの第３孔１８Ｂ、第４孔１８Ａ、及び第５孔１８Ｃに対応して、２つの貫通孔３８Ｂ、貫通孔３８Ａ、及び貫通孔３８Ｃが、それぞれ形成される。左右方向に互いに隣り合う２つの第３孔１８Ｂ、２つの貫通孔２８Ｂ、及び２つの貫通孔３８Ｂとの間に、ターミナル部２１に対応して切欠部２が形成される。８本のボルト１Ｃが燃料電池スタック１に内蔵されるため、燃料電池スタック１の外形の、凹凸を少なくできる。また、切欠部２を利用して、ターミナル部２１に接続された電源配線３の取り回しが容易になる。そして、セパレータ１０の下側に形成された２つの第３孔１８Ｂは、左右方向において第１孔１４と第２孔１７との間、且つ、上下方向において第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１とセパレータ１０の下側の外縁部との間に形成される。同様に、セパレータの上側に形成された２つの第３孔１８Ｂは、左右方向において第１孔１６と第２孔１５との間、且つ、上下方向において第３突部１０２Ａ及び複数の溝部１１とセパレータ１０の上側の外縁部との間に形成される。従って、発電に必要な構成である、複数の溝部１１、第１孔１４，１６、及び第２孔１５，１７の位置に影響を与えずに、ボルト１Ｃを燃料電池スタック１の内部に配置することができる。

また、第４孔１８Ａは、左右方向において、第１孔１４、１６に対して、左側の第３孔１８Ｂと反対側に位置する。第４孔１８Ａは、上下方向において、第６孔１２及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の左右方向に延びる外縁部との間に位置する。第５孔１８Ｃは、左右方向において、第２孔１５，１７に対して、右側の第３孔１８Ｂと反対側に位置する。第５孔１８Ｃは、上下方向において、第７孔１３及び第３突部１０２Ａと、セパレータ１０の左右方向に延びる外縁部との間に位置する。従って、発電に必要な構成である、第６孔１２及び第７孔１３の位置に影響を与えずに、ボルト１Ｃを燃料電池スタック１内部に配置することができる。

＜その他の変更＞
本開示の燃料電池スタック及びセパレータは、上述した実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態では、エンドプレート１Ｂ、セパレータ１０、集電板２０、及びガスケット３０の左右方向に沿う長辺のそれぞれに、切欠部２が形成される構成としたが、いずれか一方の長辺にのみに切欠部２が形成される構成にしてもよい。

さらに、セパレータ１０と集電板２０とは、厳密に同一の形状である必要はない。例えば、集電板２０の切欠部２の深さＤ（図４を参照）は、セパレータ１０の切欠部２の深さＤと比較して、±１０％程度の寸法差があってもよい。

これに加え、上述した実施形態では、切欠部２は、上底及び下底の長さが異なる台形状にセパレータ１０が切欠かれることで形成される。しかし、切欠部２は、台形以外の種々の形状にセパレータ１０が切欠かれることで形成されてもよい。また、本開示を適用する燃料電池スタック及びセパレータは、上述した実施形態の水冷タイプに限らず、空冷タイプにも広く適用することができる。

１ 燃料電池スタック
１Ａ セル
１Ｂ エンドプレート
１Ｃ ボルト
１Ｄ 酸化ガス導入部
１Ｅ 酸化ガス排出部
１Ｆ 燃料ガス導入部
１Ｇ 燃料ガス排出部
１Ｈ 冷却媒体導入部
１Ｉ 冷却媒体排出部
２ 切欠部
３ 電源配線
４ ＭＥＡ
４ａ カソード電極
４ｂ アノード電極
４ｃ 固体高分子電解質膜
１０ セパレータ
１０Ａ 第１面
１０Ｂ 第２面
１１ 第１溝部
１１ａ 第１流路
１１ｂ 第１突部
１２ 第６孔
１３ 第７孔
１４、１６ 第１孔
１５、１７ 第２孔
１８Ａ 第４孔
１８Ｂ 第３孔
１８Ｃ 第５孔
１９ 第２溝部
１９ａ 第２流路
１９ｂ 拡散領域
１９ｃ 遷移領域
１９ｄ 第２突部
２０ 集電板
２１ ターミナル部
２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ 貫通孔
３０ ガスケット
３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３９ 貫通孔
Ｓ１ 第１辺（長辺）
Ｓ２ 第２辺（短辺）
Ｌ 電源配線の取り回しスペース
１０１ 冷却媒体通過部
１０２Ａ，１０２Ｂ 第３突部

Claims (8)

1. 平面形状の膜／電極接合体と、
   前記膜／電極接合体の一方の面に設けられる平面形状のセパレータであって、
   前記セパレータの一方の面であって前記膜／電極接合体と向かい合う第１面に形成され、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる複数の溝部と、
   前記第１方向に沿う前記セパレータの一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第１孔、前記第１孔から前記第１方向に離間して前記セパレータの前記一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第２孔、及び前記複数の溝部を囲んで前記第１面に形成された突部と、
   前記第１方向において前記第１孔と前記第２孔との間、且つ、前記第１方向に直交し且つ前記第１面に平行な第２方向において前記突部及び前記複数の溝部と前記セパレータの前記一方の外縁部との間に形成された互いに隣り合う２つの第３孔の間に形成され、前記セパレータの前記一方の外縁部が前記第２方向において前記突部及び前記複数の溝部に近づく切欠部と、
   を有する前記セパレータと、
   前記第１孔、前記第２孔、及び前記２つの第３孔に対応する位置にそれぞれ貫通孔が形成された集電板であって、
   前記セパレータの前記切欠部に対応する位置に形成された切欠部と、
   前記集電板の前記切欠部から前記第２方向に向けて延出するターミナル部と、
   を有する前記集電板と、
   を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
2. 前記セパレータの前記切欠部が、前記セパレータの前記第１方向における中心位置を挟んで互いに隣接する前記２つの第３孔の間に形成される、
   請求項１に記載の燃料電池スタック。
3. 前記セパレータは、
   前記第１方向において前記第１孔を囲む前記突部と前記セパレータの外縁部との間、且つ、前記第１方向において前記第１孔に対して前記第３孔と反対側に位置する第４孔と、
   前記第１方向において前記第２孔を囲む前記突部と前記セパレータの外縁部との間、且つ、前記第１方向において前記第２孔に対して前記第３孔と反対側に位置する第５孔と、がさらに形成され、
   前記集電板は、さらに、前記第４孔及び前記第５孔に対応する位置にそれぞれ貫通孔が形成される、
   請求項１又は２に記載の燃料電池スタック。
4. 前記セパレータには、
   前記複数の溝部と前記セパレータの前記第１方向における一端との間に位置する第６孔と、
   前記複数の溝部と前記セパレータの前記第１方向における他端との間に位置する第７孔と、
   がさらに形成され、
   前記集電板は、さらに、前記第６孔及び前記第７孔に対応する位置にそれぞれ貫通孔が形成され、
   前記突部は、前記第６孔及び前記第７孔をさらに囲み、
   前記第４孔は、前記第２方向において前記第６孔及び前記突部と、前記セパレータの前記一方の外縁部との間に位置し、
   前記第５孔は、前記第２方向において前記第７孔及び前記突部と、前記セパレータの前記一方の外縁部との間に位置する、
   請求項３に記載の燃料電池スタック。
5. 前記セパレータの前記切欠部の前記第１方向における距離は、前記複数の溝部から離れるに従い大きくなり、
   前記セパレータの前記切欠部の前記第１方向における最大の距離である第１距離は、前記第１方向における前記２つの第３孔の間の距離よりも大きい、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料電池スタック。
6. 前記第１距離が、６０〜８０ｍｍである請求項５に記載の燃料電池スタック。
7. 前記セパレータの前記切欠部の前記第２方向における長さが、１７ｍｍ以上である請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃料電池スタック。
8. 平面形状のセパレータであって、
   前記セパレータの一方の面であって前記膜／電極接合体と向かい合う第１面に形成され、前記第１面に平行な第１方向に沿って延びる複数の溝部と、
   前記第１方向に沿う前記セパレータの一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第１孔、前記第１孔から前記第１方向に離間して前記セパレータの前記一方の外縁部と前記複数の溝部との間に形成された第２孔及び、前記複数の溝部を囲んで前記第１面に形成された突部と、
   前記第１方向において前記第１孔と前記第２孔との間、且つ、前記第１方向に直交し且つ前記第１面に平行な第２方向において前記突部及び前記複数の溝部と前記セパレータの前記一方の外縁部との間に形成された互いに隣り合う２つの第３孔の間に形成され、前記セパレータの前記一方の外縁部が前記第２方向において前記突部及び前記複数の溝部に近づく切欠部と、
   を備えるセパレータ。

Images