燃料电池堆

摘要

提供一种燃料电池堆，可以不需要空单元，以紧凑且经济的结构确保最佳的冷却条件。燃料电池堆(10)具备发电单元(12)。在发电单元(12)的层叠方向一端配置有通过朝外侧依次层叠第三金属隔板(20)、第二电解质膜电极构造体(16b)以及第二金属隔板(18)而成的第一端部发电单元(12a)。在发电单元(12)的层叠方向另一端配置有通过朝外侧依次层叠第一金属隔板(14)、第一电解质膜电极构造体(16a)以及第二金属隔板(18)而成的第二端部发电单元(12b)。

权利要求

1.一种燃料电池堆，其特征在于，

设有多个发电单元，该发电单元具有在电解质的两侧配设有一对电极的第一电解质电极构造体以及第二电解质电极构造体，且通过将第一隔板、所述第一电解质电极构造体、第二隔板、所述第二电解质电极构造体以及第三隔板顺次层叠而构成所述发电单元，在所述第一隔板与所述第一电解质电极构造体之间、在所述第一电解质电极构造体与所述第二隔板之间、在所述第二隔板与所述第二电解质电极构造体之间、以及在所述第二电解质电极构造体与所述第三隔板之间，形成有沿发电面流通既定的反应气体的反应气体流路，并且在各发电单元间形成流通冷却介质的冷却介质流路，构成所述发电单元的层叠方向一端的端部隔板是一方的面与所述第二电解质电极构造体对置的所述第二隔板，并且构成所述发电单元的层叠方向另一端的端部隔板是另一方的面与所述第一电解质电极构造体对置的所述第二隔板。

2.如权利要求1所述的燃料电池堆，其特征在于，

在各端部隔板上朝向层叠方向外侧配置有接线板、绝缘板以及端板。

说明书

燃料电池堆

技术领域

[0001] 本发明涉及一种燃料电池堆，其设有多个顺次层叠第一隔板、第一电解质电极构造体、第二隔板、第二电解质电极构造体以及第三隔板的发电单元。

背景技术

[0002] 例如，固体高分子型燃料电池通过一对隔板夹持电解质膜电极构造体(MEA)，该电解质膜电极构造体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的一方侧设有阳极电极、在另一方侧设有阴极电极。通常是层叠多个燃料电池而构成燃料电池堆，并且将所述燃料电池堆例如搭载于燃料电池电动汽车，由此作为车载用燃料电池系统使用。

[0003] 在燃料电池堆中，在层叠了多个燃料电池的层叠体的层叠方向两端，分别顺次层叠有接线板、绝缘体以及端板。例如，在专利文献1所公开的燃料电池堆中，在层叠体的层叠方向的至少一方的端部配置有位于所述层叠体与接线板之间且具有与燃料电池同样构造的所谓空单元。空单元取代电解质膜而使用金属板，不产生发电引起的生成水，因此，所述空单元自身可以作为隔热层起作用。

[0004] 在先技术文献

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本专利第4727972号公报

[0007] 另外，还公知一种具备多个顺次层叠第一隔板、第一电解质电极构造体、第二隔板、第二电解质电极构造体以及第三隔板的发电单元，仅在各发电单元间形成供冷却介质流通的冷却介质流路的间隔剔除(間引き)冷却型燃料电池堆。

[0008] 在该间隔剔除冷却型燃料电池堆中，配置于层叠方向两端的第一电解质电极构造体以及第二电解质电极构造体的冷却条件与配置于中央侧的第一电解质电极构造体以及第二电解质电极构造体的冷却条件不同。因此，在间隔剔除冷却型燃料电池堆的层叠方向两端也采用配置作为隔热层起作用的上述空单元的结构。

发明内容

[0009] 本发明涉及这种间隔剔除冷却型燃料电池堆，其目的在于，提供一种不需要空单元，并能够以紧凑且经济的结构来确保最佳的冷却条件的燃料电池堆。

[0010] 本发明涉及一种燃料电池堆，其设有多个发电单元，

[0011] 该发电单元具有在电解质的两侧配设有一对电极的第一电解质电极构造体以及第二电解质电极构造体，且通过将第一隔板、所述第一电解质电极构造体、第二隔板、所述第二电解质电极构造体以及第三隔板顺次层叠而构成所述发电单元，

[0012] 在所述第一隔板与所述第一电解质电极构造体之间、在所述第一电解质电极构造体与所述第二隔板之间、在所述第二隔板与所述第二电解质电极构造体之间、以及在所述第二电解质电极构造体与所述第三隔板之间，形成有沿发电面流通既定的反应气体的反应气体流路，并且在各发电单元间形成流通冷却介质的冷却介质流路。

[0013] 而且，构成发电单元的层叠方向一端的端部隔板是第二隔板，并且构成所述发电单元的层叠方向另一端的端部隔板是所述第二隔板。

[0014] 另外，在该燃料电池堆中，优选在各端部隔板上朝向层叠方向外侧配置有接线板、绝缘板以及端板。

[0015] 发明效果

[0016] 根据本发明，由于在发电单元的层叠方向一端配置有通过朝向外侧依次层叠第三隔板、第二电解质电极构造体以及第二隔板而成的第一端部发电单元。在发电单元的层叠方向另一端配置有通过朝向外侧依次层叠第一隔板、第一电解质电极构造体以及第二隔板而成的第二端部发电单元。

[0017] 因此，在第一端部发电单元与相邻的发电单元之间形成冷却介质流路，并且供给到所述冷却介质流路的冷却介质对设于两侧的所述第一端部发电单元的第二电解质电极构造体和所述发电单元的第一电解质电极构造体进行冷却。另一方面，在第二端部发电单元与相邻的发电单元之间形成冷却介质流路，并且供给到所述冷却介质流路的冷却介质对设于两侧的所述第二端部发电单元的第一电解质电极构造体和所述发电单元的第二电解质电极构造体进行冷却。

[0018] 因此，在各冷却介质流路流通的冷却介质夹着所述冷却介质流路而能够冷却第一电解质电极构造体与第二电解质电极构造体。由此，在构成燃料电池堆的各发电单元、第一端部发电单元以及第二端部发电单元能够进行均等冷却。因此，能够不需要空单元，并以紧凑且经济的结构确保最佳的冷却条件。

附图说明

[0019] 图1是本发明的第一实施方式的燃料电池堆的局部分解概略立体图。

[0020] 图2是所述燃料电池堆的图1中的II-II线剖面图。

[0021] 图3是构成所述燃料电池堆的发电单元的主要部分分解立体说明图。

[0022] 图4是所述燃料电池堆的图3中的IV-IV线剖面说明图。

[0023] 图5是所述燃料电池堆的图3中的V-V线剖面说明图。

[0024] 图6是构成所述发电单元的第一金属隔板的正面说明图。

[0025] 图7是构成所述发电单元的第二金属隔板的一方的面的说明图。

[0026] 图8是构成所述发电单元的第一电解质膜电极构造体的一方的面的说明图。

[0027] 图9是构成所述发电单元的第二电解质膜电极构造体的一方的面的说明图。

[0028] 图10是说明所述燃料电池堆的冷却状态的概略剖面图。

[0029] 图11是说明作为比较例的燃料电池堆的冷却状态的概略剖面图。

[0030] 图12是本发明的第二实施方式的燃料电池堆的概略剖面说明图。

具体实施方式

[0031] 如图1以及图2所示，本发明的第一实施方式的燃料电池堆10具备多个发电单元12以立位姿势沿水平方向(箭头A方向)被层叠的层叠体13。

[0032] 在层叠体13的层叠方向(箭头A方向)一端，朝外顺次配设接线板100a、绝缘体(绝缘板)102a以及端板104a。在层叠体13的层叠方向另一端，朝外顺次配设接线板100b、绝缘体(绝缘板)102b以及端板104b。

[0033] 燃料电池堆10例如被以构成为长方形的端板104a、104b作为端板的箱状外壳(未图示)保持成一体，或者被沿箭头A方向延伸的多个系杆(未图示)紧固保持成一体。

[0034] 如图2～图5所示，发电单元12设有第一金属隔板14、第一电解质膜电极构造体16a、第二金属隔板18、第二电解质膜电极构造体16b以及第三金属隔板20。第一金属隔板
14、第一电解质膜电极构造体16a、第二金属隔板18、第二电解质膜电极构造体16b以及第三金属隔板20沿着水平方向被层叠，并且是电极面沿着重力方向的铅直姿势且具有在水平方向上长的横长形状。

[0035] 第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20例如由钢板、不锈钢板、铝板、镀敷处理钢板、或对其金属表面实施了防腐蚀用表面处理的横长形状的金属板构成。第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20的平面具有矩形，并且通过将金属制薄板冲压加工成波形，由此成形为剖面凹凸形状。需要说明的是，也可以取代金属隔板，使用碳隔板。

[0036] 如图3所示，在发电单元12的长边方向(箭头B方向)的一端缘部，具体地说，在第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20的长边方向的一端缘部，设有用于供给氧化剂气体、例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔22a以及用于排出燃料气体、例如含氢气体的燃料气体出口连通孔24b，氧化剂气体入口连通孔22a和燃料气体出口连通孔24b在箭头A方向上相互连通。

[0037] 在发电单元12的长边方向(箭头B方向)的另一端缘部，设有用于供给燃料气体的燃料气体入口连通孔24a以及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔22b，燃料气体入口连通孔24a和氧化剂气体出口连通孔22b在箭头A方向上相互连通。

[0038] 在发电单元12的短边方向(箭头C方向)的两端缘部，在氧化剂气体入口连通孔22a侧的一方，设有在箭头A方向上相互连通并用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔25a。在发电单元12的短边方向的两端缘部，在燃料气体入口连通孔24a侧的另一方，设有用于排出冷却介质的一对冷却介质出口连通孔25b。

[0039] 如图6所示，在第一金属隔板14的面向第一电解质膜电极构造体16a的面14a上，形成有与氧化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b连通的第一氧化剂气体流路26。

[0040] 第一氧化剂气体流路26具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部(或直线状流路槽部)26a，并且在所述第一氧化剂气体流路26的入口附近以及出口附近，设有向第一电解质膜电极构造体16a侧突出的分别具有多个柱状压纹的入口压纹部28a以及出口压纹部28b。

[0041] 在入口压纹部28a与氧化剂气体入口连通孔22a之间，形成有构成桥部的多个入口连结槽30a。在出口压纹部28b与氧化剂气体出口连通孔22b之间，形成有构成桥部的多个出口连结槽30b。

[0042] 如图3所示，在第一金属隔板14的面14b上，形成有对冷却介质入口连通孔25a和冷却介质出口连通孔25b进行连通的冷却介质流路38。冷却介质流路38是通过第一氧化剂气体流路26的背面形状与后述的第二燃料气体流路58的背面形状重合而形成的。

[0043] 在第二金属隔板18的面向第一电解质膜电极构造体16a的面18a上，形成有对燃料气体入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔24b进行连通的第一燃料气体流路40。第一燃料气体流路40具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部(或直线状流路槽部)40a。在燃料气体入口连通孔24a的附近形成多个供给孔部42a，并且在燃料气体出口连通孔24b的附近形成多个排出孔部42b。

[0044] 如图7所示，在第二金属隔板18的面向第二电解质膜电极构造体16b的面18b上，形成有对氧化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b进行连通的第二氧化剂气体流路50。第二氧化剂气体流路50具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部(或直线状流路槽部)50a。在氧化剂气体入口连通孔22a的附近形成有多个入口连结槽52a，另一方面，在氧化剂气体出口连通孔22b的附近形成有多个出口连结槽52b。

[0045] 如图3所示，在第三金属隔板20的面向第二电解质膜电极构造体16b的面20a上，形成有与燃料气体入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔24b连通的第二燃料气体流路58。第二燃料气体流路58具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部(或直线状流路槽部)58a。

[0046] 在燃料气体入口连通孔24a的附近形成有多个供给孔部60a，并且在燃料气体出口连通孔24b的附近形成有多个排出孔部60b。如图3以及图4所示，供给孔部60a相比第二金属隔板18的供给孔部42a配置得更靠内侧(燃料气体流路侧)，另一方面，排出孔部60b相比所述第二金属隔板18的排出孔部42b配置得更靠内侧(燃料气体流路侧)。

[0047] 在第三金属隔板20的面20b上，形成有作为第二燃料气体流路58的背面形状的、冷却介质流路38的一部分。在第三金属隔板20的面20b上，通过层叠与所述第三金属隔板20相邻的第一金属隔板14的面14b，由此一体设置冷却介质流路38。

[0048] 在第一金属隔板14的面14a、14b上，绕该第一金属隔板14的外周端缘部一周而一体成形第一密封部件68。在第二金属隔板18的面18a、18b上，绕该第二金属隔板18的外周端缘部一周而一体成形第二密封部件70，并且在第三金属隔板20的面20a、20b上，绕该第三金属隔板20的外周端缘部一周而一体成形第三密封部件72。

[0049] 作为第一密封部件68、第二密封部件70以及第三密封部件72，例如可以使用EPDM、NBR、氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁橡胶或丙烯酸橡胶等密封材料、缓冲材料、或者填料等具有弹性的密封件。

[0050] 如图6所示，第一密封部件68在第一金属隔板14的面14a中，具有将氧化剂气体入口连通孔22a以及氧化剂气体出口连通孔22b与第一氧化剂气体流路26的外周连通起来的第一凸状密封部68a。如图3所示，第一密封部件68在第一金属隔板14的面14b中，具有将冷却介质入口连通孔25a以及冷却介质出口连通孔25b与冷却介质流路38的外周连通起来的第二凸状密封部68b。

[0051] 如图3所示，第二密封部件70在第二金属隔板18的面18a中，具有围绕供给孔部42a以及排出孔部42b与第一燃料气体流路40并使它们连通的第一凸状密封部70a。

[0052] 如图7所示，第二密封部件70在面18b中，具有将氧化剂气体入口连通孔22a以及氧化剂气体出口连通孔22b与第二氧化剂气体流路50的外周连通起来的第二凸状密封部70b。

[0053] 如图3所示，第三密封部件72在第三金属隔板20的面20a中，具有围绕供给孔部60a以及排出孔部60b与第二燃料气体流路58并使它们连通的第一凸状密封部72a。

[0054] 第三密封部件72在第三金属隔板20的面20b中，具有将冷却介质入口连通孔25a以及冷却介质出口连通孔25b与冷却介质流路38的外周连通起来的第二凸状密封部72b。

[0055] 如图2所示，第一电解质膜电极构造体16a以及第二电解质膜电极构造体16b例如具备在全氟磺酸的薄膜中含浸有水的固体高分子电解质膜74和夹持所述固体高分子电解质膜74的阴极侧电极76以及阳极电极78。阴极电极76构成所谓的台阶型MEA，其具有比阳极电极78以及固体高分子电解质膜74的平面尺寸小的平面尺寸。需要说明的是，阴极电极76、阳极电极78以及固体高分子电解质膜74可以设定成同一平面尺寸，所述阳极电极78还可以具有比所述阴极电极76以及固体高分子电解质膜74的平面尺寸小的平面尺寸。

[0056] 阴极电极76以及阳极电极78具有气体扩散层(未图示)以及电极催化剂层(未图示)，气体扩散层由碳纸等构成，电极催化剂层是将表面带有白金合金的多孔质碳粒子均匀涂敷在所述气体扩散层的表面上而形成的。电极催化剂层形成于固体高分子电解质膜74的两面。

[0057] 第一电解质膜电极构造体16a例如通过注射成形等将第一树脂框部件80一体成形在固体高分子电解质膜74的外周缘部，第一树脂框部件80位于阴极电极76的终端部外方。第二电解质膜电极构造体16b例如通过注射成形等将第二树脂框部件82一体成形在固体高分子电解质膜74的外周缘部，第二树脂框部件82位于阴极电极76的终端部外方。作为构成第一树脂框部件80以及第二树脂框部件82的树脂材料，例如除了通用塑料以外，采用工程塑料或超级工程塑料等。

[0058] 如图3所示，在第一树脂框部件80的阴极电极76侧的面上，设有位于氧化剂气体入口连通孔22a与第一氧化剂气体流路26的入口侧之间的入口缓冲部84a。在氧化剂气体出口连通孔22b与第一氧化剂气体流路26的出口侧之间设有出口缓冲部84b。入口缓冲部84a以及出口缓冲部84b各自具有多个压纹和多个直线流路。以下说明的其他的缓冲部也同样。

[0059] 如图8所示，在第一树脂框部件80的阳极电极78侧的面上，在燃料气体入口连通孔24a与第一燃料气体流路40之间的位置设有入口缓冲部86a，并且在燃料气体出口连通孔
24b与所述第一燃料气体流路40之间的位置设有出口缓冲部86b。

[0060] 如图3所示，设于第二电解质膜电极构造体16b的第二树脂框部件82在阴极电极76侧的面上，设有位于氧化剂气体入口连通孔22a与第二氧化剂气体流路50之间的入口缓冲部88a。在氧化剂气体出口连通孔22b与第二氧化剂气体流路50之间形成出口缓冲部88b。

[0061] 在第二树脂框部件82的阳极电极78侧的面上，如图9所示，设有位于燃料气体入口连通孔24a与第二燃料气体流路58之间的入口缓冲部90a。在燃料气体出口连通孔24b与第二燃料气体流路58之间的位置设有出口缓冲部90b。

[0062] 发电单元12彼此相互层叠，由此，在构成一方的发电单元12的第一金属隔板14和构成另一方的发电单元12的第三金属隔板20之间形成冷却介质流路38。

[0063] 如图1以及图2所示，在层叠体13的层叠方向两端，分别作为端部隔板配置第二金属隔板18。如图2所示，在发电单元12的层叠方向一端配置第一端部发电单元12a，该第一端部发电单元12a是由第三金属隔板20、第二电解质膜电极构造体16b以及第二金属隔板18顺次朝外层叠而成。在发电单元12的层叠方向另一端配置第二端部发电单元12b，该第二端部发电单元12b是由第一金属隔板14、第一电解质膜电极构造体16a以及第二金属隔板18顺次朝外层叠而成。

[0064] 在构成第一端部发电单元12a的第二金属隔板18上，朝向层叠方向外侧配设有隔热层98a、接线板100a、绝缘体(绝缘板)102a以及端板104a。在构成第二端部发电单元12b的第二金属隔板18上，朝向层叠方向外侧配设有隔热层98b、接线板100b、绝缘体(绝缘板)102b以及端板104b。隔热层98a、98b由多孔质导电性材料构成。隔热层98a、98b例如通过将多孔质金属或金属薄板成形为波状并层叠，或者使用蜂窝状金属，由此具有隔热效果。需要说明的是，也可以仅设置隔热层98a，或仅设置隔热层98b。

[0065] 如图1所示，在接线板100a、100b的大致中央，设有向层叠方向外侧延伸的端子部106a、106b。端子部106a、106b插入绝缘性筒体108而向端板104a、104b的外部突出。绝缘体
102a、102b由绝缘性材料，例如由聚碳酸酯(PC)或酚醛树脂等形成。需要说明的是，在绝缘体102a、102b的内部可以形成空间而具有隔热效果。

[0066] 绝缘体102a、102b在中央部设有矩形的凹部110a、110b，并且在该凹部110a、110b的大致中央形成孔部112a、112b。在凹部110a、110b收容接线板100a、100b，所述接线板100a、100b的端子部106a、106b隔着绝缘性筒体108而插入孔部112a、112b。

[0067] 在端板104a、104b的大致中央部，与孔部112a、112b同轴地形成孔部114a、114b。在端板104a、104b上，形成氧化剂气体入口连通孔22a、燃料气体入口连通孔24a、两个冷却介质入口连通孔25a、氧化剂气体出口连通孔22b、燃料气体出口连通孔24b以及两个冷却介质出口连通孔25b。接线板100a、100b的外周被配置在氧化剂气体入口连通孔22a、燃料气体入口连通孔24a、冷却介质入口连通孔25a、氧化剂气体出口连通孔22b、燃料气体出口连通孔24b以及冷却介质出口连通孔25b的内侧。

[0068] 在绝缘体102a的与第二金属隔板18接触的一面侧的外周部，对应于所述第二金属隔板18的面18a一侧的凹凸形状，例如设有凸形状部120a。在绝缘体102b的与第二金属隔板18接触的一面侧的外周部，对应于所述第二金属隔板18的面18b侧的凹凸形状，例如设有凸形状部120b。

[0069] 对于如此构成的燃料电池堆10的动作，以下进行说明。

[0070] 首先，如图1所示，经端板104a，向氧化剂气体入口连通孔22a供给含氧气体等氧化剂气体，并且向燃料气体入口连通孔24a供给含氢气体等燃料气体。进而，向一对冷却介质入口连通孔25a供给纯水或乙撑二醇、油等冷却介质。

[0071] 因此，氧化剂气体如图3以及图5所示，从氧化剂气体入口连通孔22a通过入口缓冲部84a而供给到第一金属隔板14的第一氧化剂气体流路26。氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔22a通过入口缓冲部88a而被导入第二金属隔板18的第二氧化剂气体流路50。

[0072] 氧化剂气体沿着第一氧化剂气体流路26在箭头B方向(水平方向)移动，被供给到第一电解质膜电极构造体16a的阴极电极76，并且沿着第二氧化剂气体流路50在箭头B方向上移动，被供给到第二电解质膜电极构造体16b的阴极电极76。

[0073] 另一方面，如图3以及图4所示，燃料气体从燃料气体入口连通孔24a通过供给孔部42a被供给到入口缓冲部86a。燃料气体从入口缓冲部86a被供给到第二金属隔板18的第一燃料气体流路40。燃料气体从燃料气体入口连通孔24a通过供给孔部60a被供给到入口缓冲部90a。燃料气体从入口缓冲部90a被供给到第三金属隔板20的第二燃料气体流路58。

[0074] 燃料气体沿着第一燃料气体流路40在箭头B方向上移动，被供给到第一电解质膜电极构造体16a的阳极电极78，并且沿着第二燃料气体流路58在箭头B方向上移动，被供给到第二电解质膜电极构造体16b的阳极电极78。

[0075] 因此，在第一电解质膜电极构造体16a以及第二电解质膜电极构造体16b中，供给到各阴极电极76的氧化剂气体和供给到各阳极电极78的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而消耗，从而进行发电。

[0076] 接着，向第一电解质膜电极构造体16a以及第二电解质膜电极构造体16b的各阴极电极76供给而消耗的氧化剂气体从出口缓冲部84b、88b被排出到氧化剂气体出口连通孔22b(参照图3)。

[0077] 向第一电解质膜电极构造体16a以及第二电解质膜电极构造体16b的阳极电极78供给而消耗的燃料气体从出口缓冲部86b、90b通过排出孔部42b、60b被排出到燃料气体出口连通孔24b。

[0078] 另一方面，供给到左右一对冷却介质入口连通孔25a的冷却介质如图3所示，从各冷却介质入口连通孔25a供给到冷却介质流路38。冷却介质暂时沿箭头C方向内侧流动后，在箭头B方向移动而对第一电解质膜电极构造体16a以及第二电解质膜电极构造体16b进行冷却。该冷却介质在向箭头C方向外侧移动后，被排出到一对冷却介质出口连通孔25b。

[0079] 此时，在第一实施方式中，如图2所示，在发电单元12的层叠方向一端配置有第一端部发电单元12a，该第一端部发电单元12a是第三金属隔板20、第二电解质膜电极构造体16b以及第二金属隔板18朝外依次层叠而成。在发电单元12的层叠方向另一端配置有第二端部发电单元12b，该第二端部发电单元12b是第一金属隔板14、第一电解质膜电极构造体
16a以及第二金属隔板18朝外依次层叠而成。

[0080] 因此，如图10所示，在第一端部发电单元12a与相邻的发电单元12之间形成有冷却介质流路38。供给到该冷却介质流路38的冷却介质对第一端部发电单元12a的第二电解质膜电极构造体16b和发电单元12的第一电解质膜电极构造体16a进行冷却。

[0081] 另一方面，在第二端部发电单元12b与相邻的发电单元12之间形成有冷却介质流路38。供给到该冷却介质流路38的冷却介质对第二端部发电单元12b的第一电解质膜电极构造体16a和发电单元12的第二电解质膜电极构造体16b进行冷却。

[0082] 因此，在发电单元12、第一端部发电单元12a以及第二端部发电单元12b中，在各冷却介质流路38流通的冷却介质能够冷却夹着所述冷却介质流路38而设于两侧的第一电解质膜电极构造体16a和第二电解质膜电极构造体16b。

[0083] 另外，图11示出了在层叠体13的层叠方向两端配置了与发电单元12相同的第一端部发电单元12a1以及第二端部发电单元12b1的燃料电池堆10re的概略剖面图。

[0084] 在该燃料电池堆10re中，第一端部发电单元12a1的第一电解质膜电极构造体16a以及第二端部发电单元12b1的第二电解质膜电极构造体16b相比于其他的第一电解质膜电极构造体16a以及其他的第二电解质膜电极构造体16b，更远离冷却介质流路38。由此，在第一端部发电单元12a1以及第二端部发电单元12b1中，冷却条件与发电单元12不同，无法进行与所述发电单元12均等的冷却。

[0085] 相对于此，在第一实施方式中，如图10所示，在构成燃料电池堆10的各发电单元12、第一端部发电单元12a以及第二端部发电单元12b可进行均等的冷却。因此，能够得到如下效果：不需要空单元，并且能够以紧凑且经济的结构确保最佳的冷却条件。

[0086] 如图12所示，本发明的第二实施方式的燃料电池堆130是层叠多个发电单元132而构成的。需要说明的是，对于与第一实施方式的燃料电池堆10相同的构成要素，标注同一参照符号，省略其详细说明。

[0087] 发电单元132设有第一金属隔板134、第一电解质膜电极构造体136a、第二金属隔板138、第二电解质膜电极构造体136b以及第三金属隔板140。

[0088] 构成第一电解质膜电极构造体136a以及第二电解质膜电极构造体136b的固体高分子电解质膜74被设定为比阴极电极76以及阳极电极78大的平面尺寸。在固体高分子电解质膜74的外周端缘部，例如通过注射成形一体成形树脂制的画框部(画框状树脂框)142。作为树脂材料，除了通用塑料以外，可采用工程塑料或超级工程塑料等。

[0089] 在画框部142的外周缘部，虽未图示，但形成有包括燃料气体入口连通孔、燃料气体出口连通孔、氧化剂气体入口连通孔、氧化剂气体出口连通孔、冷却介质入口连通孔以及冷却介质出口连通孔在内的连通孔群。在第一金属隔板134、第二金属隔板138以及第三金属隔板140上未形成连通孔群，它们被设定成配置于该连通孔群内侧的小尺寸。

[0090] 在构成第一电解质膜电极构造体136a的画框部142上，一体成形第一密封部件144。第一密封部件144在第一金属隔板134侧的面上具有绕所述第一金属隔板134的外周缘部一周并滑动接触的第一密封部144a。

[0091] 在第一密封部件144的第二金属隔板138侧的面上设有第二密封部144b和第三密封部144c，第二密封部144b绕所述第二金属隔板138的外周缘部一周并滑动接触，第三密封部144c位于所述第二金属隔板138的外周部外方，且与相邻的第二电解质膜电极构造体136b的画框部142滑动接触。

[0092] 在第二电解质膜电极构造体136b的画框部142一体成形有第二密封部件146。该第二密封部件146在第三金属隔板140侧的面上具有第一密封部146a和第二密封部146b，第一密封部146a绕所述第三金属隔板140的外周缘部一周而周接触，第二密封部146b位于所述第三金属隔板140的外周部外方，并与相邻的第一电解质膜电极构造体136a的画框部142的第一密封部件144周接触。

[0093] 在发电单元132的层叠方向一端配置有第一端部发电单元132a，该第一端部发电单元132a是由第三金属隔板140、第二电解质膜电极构造体136b以及第二金属隔板138朝外依次层叠而成。在发电单元132的层叠方向另一端配置有第二端部发电单元132b，该第二端部发电单元132b是由第一金属隔板134、第一电解质膜电极构造体136a以及第二金属隔板138朝外依次层叠而成。

[0094] 在构成第一端部发电单元132a的第二金属隔板138上，朝向层叠方向外侧配设有隔热层98a、接线板100a、绝缘体102a以及端板104a。在构成第二端部发电单元132b的第二金属隔板138上，朝向层叠方向外侧配设有隔热层98b、接线板100b、绝缘体102b以及端板104b。

[0095] 在如此构成的第二实施方式中，在发电单元132、第一端部发电单元132a以及第二端部发电单元132b中，在各冷却介质流路38流通的冷却介质能够冷却夹着所述冷却介质流路38的第一电解质膜电极构造体136a和第二电解质膜电极构造体136b。

[0096] 因此，在构成燃料电池堆130的各发电单元132、第一端部发电单元132a以及第二端部发电单元132b能够进行均等的冷却。由此，能够得到与上述第一实施方式同样的如下效果：不需要空单元，并且能够以紧凑且经济的结构确保最佳的冷却条件。

[0097] 符号说明

[0098] 10、130…燃料电池堆

[0099] 12、132…发电单元

[0100] 13…层叠体

[0101] 14、18、20、134、138、140…金属隔板

[0102] 16a、16b、136a、136b…电解质膜电极构造体

[0103] 22a…氧化剂气体入口连通孔

[0104] 22b…氧化剂气体出口连通孔

[0105] 24a…燃料气体入口连通孔

[0106] 24b…燃料气体出口连通孔

[0107] 25a…冷却介质入口连通孔

[0108] 25b…冷却介质出口连通孔

[0109] 26、50…氧化剂气体流路

[0110] 38…冷却介质流路

[0111] 40、58…燃料气体流路

[0112] 68、70、72、144、146…密封部件

[0113] 74…固体高分子电解质膜

[0114] 76…阴极电极

[0115] 78…阳极电极

[0116] 80、82…树脂框部件

[0117] 98a、98b…隔热层

[0118] 100a、100b…接线板

[0119] 102a、102b…绝缘体

[0120] 104a、104b…端板

[0121] 142…画框部