JP4083416B2 - 燃料電池スタック - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体高分子電解質膜を一対の電極で挟持して構成される電解質膜・電極構造体が、セパレータを介して複数個積層された積層体を備え、該積層体の積層方向両端に配設される一対のエンドプレートを、締め付け機構により互いに近接する方向に押圧して一体的に締め付ける燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の燃料電池が開発されており、例えば、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）が知られている。この固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質膜を採用している。この電解質膜の両側に、それぞれ触媒電極と多孔質カーボンからなるアノード側電極およびカソード側電極を対設して構成される電解質膜・電極構造体を、セパレータ（バイポーラ板）によって挟持することにより構成される単位セル（単位発電セル）を備え、通常、この単位セルを所定数だけ積層して燃料電池スタックとして使用されている。
【０００３】
この種の燃料電池スタックにおいて、アノード側電極に供給された燃料ガス、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）は、触媒電極上で水素がイオン化され、電解質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が外部回路に取り出されることにより、直流の電気エネルギとして利用される。なお、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）が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【０００４】
上記の燃料電池スタックは、車載用としての利用が注目されており、例えば、図７に示すように、自動車等の車両を構成する車体１に燃料電池スタック１０が搭載される。この燃料電池スタック１０は、複数個の単位セル１２が互いに電気的に直列接続されるとともに、前記単位セル１２が、図７中、左右方向に積層されて構成される積層体１３を備える。
【０００５】
単位セル１２は、アノード側電極１４とカソード側電極１６との間に電解質層１８が介装されることにより構成された電解質膜・電極構造体２０と、前記電解質膜・電極構造体２０を挟持する一対のセパレータ２２ａ、２２ｂとを備える。セパレータ２２ａ、２２ｂには、それぞれアノード側電極１４に対向する面に、前記アノード側電極１４に燃料ガス（例えば、水素含有ガス）を供給・排出するための第１ガス流路２４が設けられる一方、それぞれカソード側電極１６に対向する面に、前記カソード側電極１６に酸化剤ガス（例えば、空気等の酸素含有ガス）を供給・排出するための第２ガス流路２６が設けられている。
【０００６】
積層体１３の積層方向両端に位置する単位セル１２には、集電体３４ａ、３４ｂがそれぞれ電気的に接続される。集電体３４ａ、３４ｂの外側には、漏電防止用の絶縁プレート３６ａ、３６ｂを介してエンドプレート（加圧板）３８ａ、３８ｂがそれぞれ配置され、各エンドプレート３８ａ、３８ｂの外側には、バックアッププレート（加圧補助板）４０ａ、４０ｂがそれぞれ配置されることにより、燃料電池スタック１０が構成される。
【０００７】
エンドプレート３８ａとバックアッププレート４０ａとの間には、単位セル１２同士の電気的な接触を維持するための複数個のばね部材、例えば、皿ばね（加圧力発生装置）４２が介装されている。
【０００８】
燃料電池スタック１０の周縁部には、一方のバックアッププレート４０ａから他方のバックアッププレート４０ｂに至るまで延在する複数個の貫通孔４４が形成されている。これらの貫通孔４４にはそれぞれタイロッド４６が通されており、前記タイロッド４６にナット４８が螺合される。これにより、両バックアッププレート４０ａ、４０ｂが緊締されることに伴って、積層体１３、集電体３４ａ、３４ｂおよびエンドプレート３８ａ、３８ｂが加圧保持される一方、皿ばね４２が圧縮される。
【０００９】
ここで、燃料電池スタック１０は、エンドプレート３８ａ、バックアッププレート４０ｂにそれぞれ連結されたマウント用ブラケット５０、５２を介して車体１に搭載されている。マウント用ブラケット５２は、ボルト５４で車体１に連結されることによって位置決め固定されており、一方、マウント用ブラケット５０は、車体１に対して摺動自在である。
【００１０】
すなわち、マウント用ブラケット５０の下端部に突出形成されたアーム部５６には、段部５８を有する長円状溝６０が設けられている。この長円状溝６０に挿入されたボルト６２は、その頭部を介して段部５８の底面を適切な力で押圧することにより、マウント用ブラケット５０が車体１に対して摺動自在に連結される。
【００１１】
以上の構成において、燃料電池スタック１０の運転中、積層体１３が積層方向に沿って熱膨張により寸法変化を起こすと、その熱膨張量に応じて皿ばね４２が縮小する。また、運転が停止されて燃料電池スタック１０の温度が下降すると、積層体１３が収縮するとともに皿ばね４２が伸張する。このように、積層体１３が熱膨張または収縮することに追従して皿ばね４２が縮小または伸張することにより、積層体１３に対する締め付け力が略均等に維持される。
【００１２】
さらに、電解質層１８は、電気化学変化で生成した水分の吸収・放出や供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスの湿度により、積層体１３の積層方向に沿って膨潤・収縮する。加えて、電解質膜・電極構造体２０は、燃料電池スタック１０の運転・停止に伴う度重なる温度変化によって寸法が若干縮小する、いわゆる、へたりを生じ易い。このへたりは、電解質膜・電極構造体２０を保持するシール部材（図示せず）や、セパレータ２２ａ、２２ｂ等においても同様に発生する。
【００１３】
燃料電池スタック１０は、電解質層１８、シール部材、セパレータ２２ａ、２２ｂ等に上記のような寸法変化が生じた際にも、積層方向に沿って寸法変化を起こす。その際、同様に皿ばね４２が縮小または伸張することによって、積層体１３に対する加圧保持力を略一定に保つことができる。
【００１４】
なお、燃料電池スタック１０が寸法変化を起こして皿ばね４２が縮小または伸張する際には、マウント用ブラケット５０が、長円状溝６０とボルト６２との案内作用下に車体１に対して積層方向に摺動する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成される燃料電池スタック１０では、一方のマウント用ブラケット５０が車体１に摺動自在に連結されているため、これを堅牢に位置決め固定することはできない。すなわち、マウント用ブラケット５０、５２の両方を堅牢に位置決め固定した場合には、例えば、積層体１３が熱膨張することが著しく抑制され、その結果、燃料電池スタック１０に大きな熱応力が作用してしまうことになるからである。
【００１６】
また、燃料電池スタック１０を車体１に搭載した場合には、走行時の振動や衝撃を固定側のマウント用ブラケット５２のみによって受けなければならず、前記マウント用ブラケット５２が相当に大型化するという問題が指摘されている。しかも、通常の車体振動時においても、固定が不十分であるためにエンドプレート３８ａ、３８ｂのずれや面圧保持力の低下による反応ガスや冷却媒体の漏れ等が惹起されるという問題がある。
【００１７】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、積層体の熱膨張等による積層方向の寸法変化を、前記積層体内で確実に吸収することができ、簡単な構成で容易に小型化を図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。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る燃料電池スタックでは、電解質膜・電極構造体を構成する電極が、作動温度の範囲内において積層方向に所定の締め付け力を保持し得るように、温度変化により発生する前記燃料電池スタックの積層方向の寸法変化量と、前記電解質膜・電極構造体およびセパレータのへたりにより発生する積層方向の寸法変化量とを、弾性変形によって吸収可能な多孔質カーボンを備え、前記多孔質カーボンは、弾性係数Ｅが５ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内で、かつ膜厚さｔが２００μｍ〜５００μｍの範囲内であり、ｔ／Ｅ＞１８の関係を有している。
【００１９】
この場合、電解質膜・電極構造体およびセパレータが熱膨張または収縮して寸法変化を起こした際、電解質膜が電気化学変化で生成した水分を吸収・放出することに追従して膨潤・収縮した際、さらには、前記電解質膜・電極構造体、シール部材および／または前記セパレータ等にへたりによる寸法変化が生じた際、燃料電池スタックが前記電解質膜・電極構造体の積層方向に沿って寸法変化を惹起する。ここで、電極を構成する多孔質カーボンは、弾性変形することによって燃料電池スタックの積層方向の寸法変化を確実に吸収することができ、前記燃料電池スタックは、積層方向に所定の締め付け力を保持することが可能になる。
【００２０】
しかも、電極自体の弾性変形によって、積層体に対する加圧保持力が維持されるので、従来の燃料電池スタックのように皿ばねを組み込む必要がなくなるとともに、バックアッププレートも不要となる。従って、燃料電池スタックにおける積層方向に沿う寸法を有効に小さくすることが可能になり、かつ軽量化を図ることができる。
【００２１】
さらに、電極が弾性変形することによって、積層体に対する加圧保持力が維持されるため、前記積層体を該積層体の両端から保持する１組のエンドプレートにそれぞれ連結されたマウント用ブラケットの一方を、従来のように所定の部材に摺動自在に連結する必要がなく、堅牢に位置決め固定することが可能になる。
【００２２】
その際、一方のマウント用ブラケットのみを位置決め固定する場合に比して、両マウント用ブラケットに加わる荷重が著しく低減され、小型かつ軽量なマウント用ブラケットを採用することができる。このため、燃料電池スタックの搭載スペースを有効に狭小化するとともに、車両としての総重量を小さくすることも可能になる。
【００２３】
なお、上記の所定の部材の好適な例としては、車両の車体を挙げることができる。すなわち、本発明に係る燃料電池スタックは、車載用として好適に使用することが可能になる。ここで、車両は、燃料電池スタックの起電力を駆動源として走行するものであればよく、一般自家用車に特に限定されるものではない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明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り、図２は、前記燃料電池スタック１００の一部断面側面図である。
【００２５】
燃料電池スタック１００は、複数の単位セル１０２が矢印Ａ方向に積層された積層体１０４を備え、前記積層体１０４の積層方向（矢印Ａ方向）両端には、正極側集電体１０５ａおよび負極側集電体１０５ｂとエンドプレート１０６ａ、１０６ｂとが絶縁プレート１０７ａ、１０７ｂを介装して配設される。
【００２６】
図２に示すように、エンドプレート１０６ａ、１０６ｂは、締め付け機構であるタイロッド１０８によって一体的に締め付けられるとともに、前記エンドプレート１０６ａ、１０６ｂに固着されたマウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂを介して、燃料電池スタック１００が車体１１２に搭載されている。両マウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂは、いずれも車体１１２に対して摺動することのないように、ボルト１１３を介して堅牢に位置決め固定されている。
【００２７】
図３に示すように、各単位セル１０２は、電解質膜・電極構造体１１４と、前記電解質膜・電極構造体１１４を挟持する第１および第２セパレータ１１６、１１８とを備える。第１および第２セパレータ１１６、１１８は、金属製薄板またはカーボン製薄板により構成されている。
【００２８】
電解質膜・電極構造体１１４と第１および第２セパレータ１１６、１１８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入口１２０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口１２２ｂ、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口１２４ｂが設けられる。
【００２９】
電解質膜・電極構造体１１４と第１および第２セパレータ１１６、１１８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入口１２４ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口１２２ａ、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口１２０ｂが設けられる。
【００３０】
電解質膜・電極構造体１１４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てなる固体高分子電解質膜１２６と、該固体高分子電解質膜１２６を挟持するアノード側電極１２８およびカソード側電極１３０とを備える。
【００３１】
アノード側電極１２８およびカソード側電極１３０は、図４に示すように、カーボンペーパー等からなるガス拡散層１３２ａ、１３２ｂ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１３２ａ、１３２ｂの表面に一様に塗布されてなる電極触媒層１３４ａ、１３４ｂとをそれぞれ有する。電極触媒層１３４ａ、１３４ｂは、互いに固体高分子電解質膜１２６を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜１２６の両面に接合されている。
【００３２】
本実施形態では、作動温度の範囲内において燃料電池スタック１００が積層方向に所定の締め付け力（０．２ＭＰａ〜３ＭＰａ、より好ましくは、０．４ＭＰａ〜２ＭＰａ）を保持し得るように、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂが、温度変化により発生する前記燃料電池スタック１００の積層方向の寸法変化量と、電解質膜・電極構造体１１４並びに第１および第２セパレータ１１６、１１８のへたりにより発生する積層方向の寸法変化量とを、弾性変形によって吸収可能な弾性係数（５ＭＰａ〜２０ＭＰａ）を有する多孔質カーボンで構成される。具体的には、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂとして、（株）東レ製のカーボンペーパー（ＴＧＰ−Ｈ−０６０等）が使用される。
【００３３】
図３に示すように、第１セパレータ１１６の電解質膜・電極構造体１１４側の面１１６ａ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１３６が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路１３６は、酸化剤ガス入口１２０ａと酸化剤ガス出口１２０ｂとに連通する。
【００３４】
第２セパレータ１１８の電解質膜・電極構造体１１４側の面１１８ａには、燃料ガス入口１２４ａと燃料ガス出口１２４ｂとを連通する燃料ガス流路１３８が形成される（図３および図４参照）。この燃料ガス流路１３８は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部を備える。第２セパレータ１１８の面１１８ｂには、冷却媒体入口１２２ａと冷却媒体出口１２２ｂとを連通する冷却媒体流路１４０が形成される。この冷却媒体流路１４０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部を備える。
【００３５】
図１に示すように、エンドプレート１０６ａ、１０６ｂの長辺側（矢印Ｂ方向）の一端縁部には、酸化剤ガス入口１２０ａ、冷却媒体出口１２２ｂおよび燃料ガス出口１２４ｂに連通する酸化剤ガス供給口１４２ａ、冷却媒体排出口１４４ｂおよび燃料ガス排出口１４６ｂが設けられる。エンドプレート１０６ａ、１０６ｂの長辺（矢印Ｂ方向）側の他端縁部には、燃料ガス入口１２４ａ、冷却媒体入口１２２ａおよび酸化剤ガス出口１２０ｂに連通する燃料ガス供給口１４６ａ、冷却媒体供給口１４４ａおよび酸化剤ガス排出口１４２ｂが設けられる。
【００３６】
次に、このように構成される燃料電池スタック１００の動作について説明する。
【００３７】
燃料電池スタック１００を運転するに際しては、燃料ガス供給口１４６ａから水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給口１４２ａから酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給口１４４ａから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、燃料電池スタック１００では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数組の単位セル１０２に対し、燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却媒体が直列的に供給されることになる。
【００３８】
図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口１２０ａから第１セパレータ１１６の酸化剤ガス流路１３６に導入され、電解質膜・電極構造体１１４を構成するカソード側電極１３０に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口１２４ａから第２セパレータ１１８の燃料ガス流路１３８に導入され、電解質膜・電極構造体１１４を構成するアノード側電極１２８に沿って移動する。
【００３９】
従って、各電解質膜・電極構造体１１４では、カソード側電極１３０に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極１２８に供給される燃料ガスとが、電極触媒層１３４ｂ、１３４ａ内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【００４０】
次いで、アノード側電極１２８に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口１２４ｂに排出されて矢印Ａ方向に流動した後、エンドプレート１０６ａの燃料ガス排出口１４６ｂから排出される。同様に、カソード側電極１３０に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口１２０ｂに沿って矢印Ａ方向に流動した後、エンドプレート１０６ａの酸化剤ガス排出口１４２ｂから排出される。
【００４１】
また、冷却媒体供給口１４４ａに供給された冷却媒体は、冷却媒体入口１２２ａから第２セパレータ１１８の冷却媒体流路１４０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１１４を冷却した後、冷却媒体出口１２２ｂを経てエンドプレート１０６ａの冷却媒体排出口１４４ｂから排出される。
【００４２】
上記のように、運転（発電）が継続されることによって、所定の温度まで昇温された燃料電池スタック１００は、積層方向（矢印Ａ方向）に沿って熱膨張を起こす。従って、各電解質膜・電極構造体１１４を構成するガス拡散層１３２ａ、１３２ｂ自体が弾性変形し、燃料電池スタック１００を構成する各単位セル１０２の寸法変化量が吸収され、積層体１０４に対する加圧保持力が維持される。このため、燃料電池スタック１００は、積層方向に所定の締め付け力を保持することが可能になる。
【００４３】
これにより、本実施形態では、積層体１０４の電気的な接触を良好に維持することができ、各単位セル１０２間の接触抵抗を低減させて燃料電池スタック１００全体の発電特性を向上させることが可能になるという効果が得られる。
【００４４】
さらに、積層体１０４を加圧保持するエンドプレート１０６ａ、１０６ｂに連結された両マウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂを、ともに車体１１２に堅牢に位置決め固定した場合であっても、燃料電池スタック１００が熱膨張することを妨げることはない。このため、燃料電池スタック１００に熱応力が作用することを回避することができる。
【００４５】
しかも、マウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂとしては、燃料電池スタック１０を車体１に連結するマウント用ブラケット５０、５２（図７参照）に比して小型のものを使用することが可能になる。この場合、２個のマウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂがともに堅牢に位置決め固定されるので、振動や衝撃によって個々のマウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂに加わる荷重は、一方のマウント用ブラケット５２を位置決め固定しかつ他方のマウント用ブラケット５０を車体１に対して摺動自在に連結する場合に比して著しく小さくなるからである。
【００４６】
これにより、燃料電池スタック１００を搭載するスペースの狭小化およびマウント用ブラケット１１０ａ、１１０ｂの軽量化が容易に図られるという利点がある。その際、燃料電池スタック１００では、燃料電池スタック１０を構成する皿ばね４２および両バックアッププレート４０ａ、４０ｂが不要になる。従って、前記燃料電池スタック１００全体の積層方向（矢印Ａ方向）の寸法が大幅に短尺化されるという効果がある。
【００４７】
また、燃料電池スタック１００の運転が停止されて温度が下降し、該燃料電池スタック１００が積層方向（矢印Ａ方向）に沿って収縮した際には、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂが元の形状に弾性変形する。このため、積層体１０４に対する加圧保持力が有効に維持される。
【００４８】
さらに、燃料電池スタック１００を構成する電解質膜・電極構造体１１４、第１セパレータ１１６および第２セパレータ１１８等にへたりが生じた場合にも同様に、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂが弾性変形することによって、積層体１０４に対する加圧保持力が有効に維持される。
【００４９】
そこで、図５には、燃料電池スタック１００の許容面圧範囲Ｐ１〜Ｐ２と、電解質膜・電極構造体１１４の弾性変形量、より具体的には、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂの弾性変形量との関係が示されている。
【００５０】
これによれば、許容面圧範囲Ｐ１〜Ｐ２に対応して、単位セル１０２当たりの寸法変化許容範囲Ｔ１〜Ｔ２が設定される。そして、設計上、設定された面圧Ｐ０に対し、燃料電池スタック１００の作動温度範囲内において電解質膜・電極構造体１１４と第１および第２セパレータ１１６、１１８のへたりにより発生する面圧低下方向への変形量と、温度上昇によって発生する前記電解質膜・電極構造体１１４と第１および第２セパレータ１１６、１１８の面圧が上がる方向への変形量とが、寸法変化許容範囲Ｔ１〜Ｔ２の間に収まるように、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂの弾性係数および膜厚さが設定される。
【００５１】
具体的には、許容面圧範囲Ｐ１〜Ｐ２は、０．２ＭＰａ〜３ＭＰａ、より好ましくは、０．４ＭＰａ〜２ＭＰａであり、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂの弾性係数と膜厚さとの関係が、図６に示されている。その際、５００時間までの耐久性が確認されている領域は、ｔ／Ｅ＞１８（μｍ／ＭＰａ）、より望ましい領域は、ｔ／Ｅ＞３６（μｍ／ＭＰａ）である。
【００５２】
従って、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂの弾性係数が５ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内であり、それぞれの膜厚さが２００μｍ〜５００μｍの範囲内に設定される。これにより、へたりによる寸法変化量および温度変化による寸法変化量を、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂの弾性変形によって確実に吸収することができる。なお、ガス拡散層１３２ａ、１３２ｂは、弾性係数および膜厚さが上記の範囲内に設定されていれば、特定の材質に限定されるものではない。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池スタックでは、該燃料電池スタックが、熱膨張または収縮やへたり等を起こした際に、電解質膜・電極構造体を構成する電極自体が弾発変形することによって、互いに隣接する単位セルの電気的な接触を有効に確保することが可能になる。このため、皿ばねやバックアッププレートを使用する必要がなく、燃料電池スタックにおける積層方向の寸法を大幅に小さくすることができるとともに、前記燃料電池スタック全体の軽量化が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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。
【図２】前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。
【図３】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。
【図４】前記単位セルの一部拡大断面図である。
【図５】燃料電池スタックの許容面圧範囲と単位セル当たりの寸法変化許容範囲との関係を説明する図である。
【図６】ガス拡散層の弾性係数と膜厚さとの関係を説明する図である。
【図７】従来技術に係る燃料電池スタックの断面側面図である。
【符号の説明】
１００…燃料電池スタック １０２…単位セル
１０４…積層体 １０６ａ、１０６ｂ…エンドプレート
１０８…タイロッド
１１０ａ、１１０ｂ…マウント用ブラケット
１１４…電解質膜・電極構造体 １１６、１１８…セパレータ
１２６…固体高分子電解質膜 １２８…アノード側電極
１３０…カソード側電極 １３２ａ、１３２ｂ…ガス拡散層
１３４ａ、１３４ｂ…電極触媒層 １３６…酸化剤ガス流路
１３８…燃料ガス流路 １４０…冷却媒体流路

Claims (1)

1. 固体高分子電解質膜を一対の電極で挟持して構成される電解質膜・電極構造体が、セパレータを介して複数個積層された積層体を備え、該積層体の積層方向両端に配設される一対のエンドプレートを、締め付け機構により互いに近接する方向に０．２ＭＰａ〜３ＭＰａの範囲内の締め付け圧で一体的に締め付ける燃料電池スタックであって、
   前記積層体の積層方向両端には、集電体、絶縁プレートおよび前記エンドプレートが直接積層されるとともに、
   一対の前記エンドプレートは、一対のマウント用ブラケットを介して車両に対し移動不能に位置決め固定されており、
   前記電極は、作動温度の範囲内において積層方向に所定の締め付け力を保持し得るように、温度変化により発生する前記燃料電池スタックの積層方向の寸法変化量と、前記電解質膜・電極構造体および前記セパレータのへたりにより発生する積層方向の寸法変化量とを、弾性変形によって吸収し、一対の前記エンドプレート間の積層方向の長さが変動することを阻止可能な多孔質カーボンを備え、
   前記多孔質カーボンは、弾性係数Ｅが５ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内で、かつ膜厚さｔが２００μｍ〜５００μｍの範囲内であり、ｔ／Ｅ＞１８の関係を有することを特徴とする燃料電池スタック。

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