CN100435393C - 燃料电池直接水注入 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池组件，提供直接将水输入到该组件的流体流场板的活性区域中的注水点。该流体流场板具有形成在其表面的多个沟槽，这些沟槽以预定图形在该板的表面延伸，限定板的活性区。分配箔具有形成在其表面的多个沟槽，这些沟槽从该分配箔的第一边缘延伸至该分配箔的第二边缘。这些沟槽在与流场板沟槽的各沟槽在注水点基本重合的位置处终止于第二边缘处。覆盖箔在分配箔上方延伸，从而封闭分配箔沟槽，由此在两箔之间形成用于水的管道。

Description

燃料电池直接水注入
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，特别涉及适用于固体聚合物电解质燃料电池的流场板(flow field plate)，该流场板作为到燃料电池的电极表面的流体输送管道。
背景技术
传统的电化学燃料电池将燃料和氧化剂转变为电能和反应产物。传统燃料电池10的常见布置在图1中示出，为清楚起见，其以分解的形式示出各层。固体聚合物离子传输膜11夹在阳极12与阴极13之间。通常，阳极12和阴极13都是由导电、多孔材料形成，诸如多孔碳，其上粘接了铂和/或其它贵金属催化剂的微小颗粒。阳极12和阴极13通常与膜11的各相邻的表面直接粘合。这种组合通常称作膜-电极组件，或MEA。
夹着聚合物膜和多孔电极层的是阳极流体流场板14和阴极流体流场板15。也可以在阳极流体流场板14与阳极12之间和类似地在阴极流体流场板15与阴极13之间采用中间衬层12a和13a。该些衬层为多孔性质，且制造成确保气体向阳极和阴极表面及从阳极和阴极表面的有效扩散、以及帮助处理水蒸气和液体水。本说明书中，所指的电极(阳极和/或阴极)是指包括具有或不具有这种衬层的电极。
流体流场板14、15由导电、无孔材料形成，通过其可以与各阳极电极12或阴极电极13形成电接触。同时，该些流体流场板必须便于流体燃料、氧化剂和/或反应产物向或从多孔电极的输送和/或排出。这通常通过在流体流场板的表面中形成流体流动通道(诸如对着多孔电极12、13的表面中的凹槽或沟槽16)来实现。
再参照图2(a)，一种传统的流体流动通道(flow channel)结构在阳极14(或阴极15)的表面中提供了具有进口总管(manifold)21和出口总管22的迂回结构20，如图2(a)所示。根据传统设计，可理解迂回结构20包括板14(或15)的表面中的沟槽16，同时总管21和22每个包括穿过板的孔，使得输送至沟槽20或从沟槽20排出的流体可以在正交于板的方向贯穿一叠板的深度传递，该方向特别通过图2(b)中所示的在A-A处的截面中的箭头示出。
可以设置其它总管孔23、25，用于燃料、氧化剂、其它流体或排出气传递到未示出的板中的其它沟槽。
流体流场板14、15中的沟槽16在两端可以是开口的，即如所示沟槽在进口总管21与出口总管22之间延伸，允许流体连续通过，通常用于混合的氧化剂供给和反应物排出。或者，沟槽16可以在一端关闭，即每个沟槽仅与输入总管21连通来供给流体，完全依赖于气体材料100％转移进及转移出MEA的多孔电极。关闭的沟槽通常可以用于传输氢燃料至梳状结构中的MEA 11至13。
参照图3，示出了形成传统燃料电池组件30的一叠板的局部的截面图。在此布置中，相邻的阳极和阴极流体流场板按传统方式组合从而形成在一面上具有阳极沟槽32并在反面上具有阴极沟槽33的单个双极板31，每个沟槽邻近各膜-电极组件(MEA)34。进口总管孔21和出口总管孔22都是重叠的，从而为整个堆提供进口和出口总管。堆的各元件为清楚起见而稍微分开地示出，尽管应当理解如果需要的话它们将使用密封垫压在一起。
为了从燃料电池获得高且持续的功率输送能力，通常必须在膜-电极组件中保持较高的水含量，特别是在膜内。
在现有技术中，这通常通过通过使总管21、22或23和沟槽16供给的供给气体(燃料、空气或两者)湿润来实现。这种技术的缺点在于，为了保持足够的湿度水平，进口气流通常需要加热和辅助设备来向流动的气流中引入水蒸气。
在现有技术中，辅助设备已经以多种方式来实现。已经应用的是，在引入燃料电池前使燃料或氧化剂气体经加热的水柱起泡已经被应用。或者，已经利用了渗透膜作为水传输介质，使得水从邻近的含液体水的压力流入系统(plenum)被带入气体流中。吸液芯类似地已被采用作为水传输介质，由液相到汽相。
其它的设备可以与燃料电池堆(fuel cell stack)分开或形成为其组成部分。在每种情况下，都存在组件整体的尺寸和复杂性的相应增大。
另一种方法为直接将水输送至膜11、34，例如直接送至电极表面或送至双极板31的沟槽16中。这种技术的优点在于不仅提供水从而保持了膜的高水含量，还能用于通过蒸发和汽化潜热的抽出而冷却燃料电池。
这种用于通过排出气流引出能量的直接热排除工艺具有与燃料电池堆组件内的中间冷却板的消除相联系的明显优点。
在现有技术中，通常采用一种冷却法，其在电化学活性板(active plate)之间散置热交换板，从而抽出由燃料电池的电阻和热力学消耗导致的热能。这些热交换或冷却板利用再循环或不常采用的一次经过的流体流，其将热量从燃料电池堆带走。冷却板通常对于活性板具有不同的设计，由此增大了燃料电池组件的复杂性、尺寸和成本。
直接引入水可能遇到的一个困难是向燃料电池堆30内的很多流体流场板沟槽16输送准确量的水。通常，这需要将准确量的水输送至数千个独立的位置。为实现这一点，需要流体流场板14、15或31的复杂设计，其更加难以实现且增加了生产的成本。
若水输送过程不均匀，则冷却效果分布性差，导致局部热点，该处过热可能导致物理应力和膜11机械性质变差并最终断裂。这种效果出现于经过板表面的差的(不均匀)输送和到构成堆的每个独立单元的不均匀输送两种情况。换言之，温度变化可出现在单元内或由一个单元到另一个单元。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的方法和设备，用于控制水至流体流板中各沟槽的输送。本发明的另一目的在于提供一种方法及设备，其易于制造和组装。
根据一个方面，本发明提供一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该板的表面延伸的多个沟槽；
分配箔，具有形成在其表面且从该分配箔的第一边缘延伸至该分配箔的第二边缘的多个沟槽，所述沟槽在与所述流场板沟槽的各沟槽基本重合的位置处终止于所述第二边缘处；以及
覆盖箔，在所述分配箔上方延伸，从而封闭所述分配箔沟槽，由此在所述两箔之间形成用于水的管道。
根据另一方面，本发明提供一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该板的表面延伸的多个沟槽；
分配箔，具有形成在其表面的多个沟槽，所述沟槽每个从接近于或在该分配箔的第一边缘的第一位置延伸至接近于或在该分配箔的第二边缘的第二位置，所述沟槽终止于与下面的流场板沟槽的各沟槽基本重合的所述第二位置处；以及
覆盖箔，与所述分配箔的大部分共同延伸，从而在所述第一和第二位置之间的所述分配箔沟槽的长度的至少部分上方封闭所述分配箔沟槽，由此在所述两箔之间形成用于水的管道。
根据又一方面，本发明提供一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该流场板的表面延伸的多个沟槽；
相邻的膜-电极组件(MEA)，在该MEA的活性区域上与所述流体流场板相接触；以及
分配膜，位于所述流体流场板与所述MEA之间，该膜具有在接近于或在该膜的第一边缘的第一位置与接近于或在该膜的第二边缘的第二位置之间在其中延伸的多个水管道，所述管道终止于与所述流场板沟槽的各沟槽基本重合的所述第二位置。
附图说明
现在将参照附图以示例的形式介绍本发明的实施例，附图中：
图1示出穿过传统燃料电池一部分的示意截面图；
图2(a)和2(b)分别示出图1的燃料电池的流体流场板的简化平面和截面图；
图3示出穿过具有双极板的传统燃料电池堆的截面图；
图4(a)示出具有迂回流体管道的燃料电池流体流场板的平面图，其概括示出根据本发明的水分配箔(distribution foil)和覆盖箔(cover foil)的重叠位置；
图4(b)示出具有交叉梳状流体管道的燃料电池流体流场板的平面图，其概括示出根据本发明的水分配箔和覆盖箔的重叠位置；
图5示出根据本发明的水分配箔的平面图；
图6示出图4和5的流体流场板、水分配箔和覆盖箔的截面图；
图7示出图6的组件的部分的透视图；
图8示出流体流场板、水分配箔和覆盖箔的截面图，其中水分配箔和覆盖箔的相对位置颠倒；以及
图9示出用于交叉梳状沟槽结构的注水点的示意平面图。
具体实施方式
参照图4(a)和4(b)，本发明提供在进水口总管25与流体流场板40a或40b的各沟槽16之间延伸的一系列注水管道。一般而言，注水管道通过位于流体流场板40表面上的膜或叠层结构提供。注水管道设置有与进水口总管25连通的进口和在流体流场板中的沟槽16上方限定预定注水点的出口。
在优选设置中，叠层结构设置为覆盖板40的两箔层41、42的形式，箔的位置在图4(a)和4(b)中以虚线轮廓示出。
图4(a)示出具有迂回沟槽16的流体流场板40a的平面图，板具有箔41a和42a，箔41a和42a具有与进水口总管25重合的第一边缘43a和44a以及位于或邻近沟槽16的预定注水点49的第二边缘45a和46a。
图4(b)示出具有两个交叉梳状沟槽47和48、以及箔41b和42b的流体流场板40b的平面图，每个沟槽与各自的总管21、22连通，箔41b和42b具有与进水口总管25重合的第一边缘43b和44b、以及位于或邻近沟槽47的预定注水点的第二边缘45b和46b。应当注意到，箔可以在板40b的对边上在第二进水口总管25与沟槽48上的预定注水点之间重复。
图5示出水分配箔41布局的详细平面图，其示出注水管道50的优选路线。管道50由第一系列沟槽51形成，第一系列沟槽51从位于进水口总管25的箔41的第一边缘43延伸至沿注水箔41的长度延伸的压力分配通道或压力流入系统52。压力分配通道52与第二系列沟槽53连通，第二系列沟槽53延伸至箔的第二边缘45，用于与流体流场板中的沟槽16连通。为此，第二系列沟槽53被分组来终止于在注水箔41的第二边缘45的各汇聚结构54处。
在示出的优选实施例中，汇聚结构54包括在注水点49处切入箔41的第二边缘45内的弧形凹进部55，适于与沟槽16上方的预定位置重合，在图上概括示出。
压力分配通道52优选包括互通沟槽56的阵列，其阻挡来自第一系列沟槽51的输入水且将其沿箔41的整个长度有效分配，使得第二系列沟槽53的每组以基本相同的压力收到水。
回过去参照图4(a)和4(b)，覆盖箔42由具有与下部箔基本上相似的外围形状的无图案箔(即，无沟槽)构成。覆盖箔42至少在第二系列沟槽的端部处延伸超出分配箔41的边缘，从而确保水向下引导至所需的流场板沟槽16中。最为方便地，这种交叠通过凹进部55形成在分配箔41中而非形成在覆盖箔42中来实现。因此，如夸大形式的图6的截面图显见，覆盖箔42形成沟槽51、52和53的顶部盖板，从而形成注水管道50，保留沟槽51和53的端部开着。在所示实施例中，覆盖箔42可以形成得比分配箔41稍大，使得其与第二边缘45(可能地还有第一边缘43)交叠从而实现类似的效果。
注意，箔层与板40的厚度相比非常薄，箔层的厚度容易被MEA 34和置于板间的任何垫片承担。为清晰起见，图6中的部件被示为稍微分开，尽管毫无疑问地它们将被压在一起。
图7示出流场板40上方位置中的水分配箔41的透视图，其示出各沟槽和总管的排列。
将认识到的是，水分配沟槽51、52和53不必形成在下部箔41中。在图8示出的另一实施例中，水分配沟槽80形成在上部箔82的下表面，而下部箔81用来形成沟槽80的盖板从而形成注水管道。换言之，分配箔82和覆盖箔81与图6的设置相比是颠倒的。
在图8的设置中，至少第二系列沟槽(对照图5中的沟槽53)不会正好延伸至上部箔的第二边缘83，而将终止在第二边缘附近的位置。下部(覆盖)箔81几乎延伸至沟槽80的端部，但优选在略短于该端部处终止，从而在注水点49处存在从沟槽80的端部到流场板沟槽16中的流体通道。
如上所述，下部(覆盖)箔81为沟槽80提供盖板，形成防止水在不适当位置，例如注水管道横跨燃料和/或氧化剂沟槽16的位置处(例如在位置85)，溢到下面的流体流板40中的沟槽16中的屏障。
优选地，上述箔由金属例如不锈钢形成。然而，可以使用具有适合的加压水密闭性(pressurised water containment property)的任何适合的金属，且本说明书中使用的表述“箔”应当据此解释。优选地，这些箔是导电的，但其不必如此，因为其不影响MEA的活性区域。
在优选实施例中，阳极或阴极板40中的流体流动通道16的宽度和深度通常在0.4mm和1.2mm之间。所发现的是化学蚀刻至水分配箔中的10μm宽和深的沟槽足以提供必要程度的水注入。
在使用中，控制经总管25输送的水的压力，从而确保供水与流体流动通道16中气压之间的显著压差，实现数千个流动路径间的相等的水分配。在优选实施例中，以O.5至3巴(bar)H2O范围的压力向总管输送水。
本方法的优点在于水分配膜极薄，且可以轻易地设置在双极板内或垫片区域中的可用空间内。
体积水分配精度(volumetric water dispensing accuracy)还可以通过注水管道图形和沟槽尺寸的适当设计来非常精确地控制。
水可以分配到双极板34的燃料流(阳极)侧或氧化剂(阴极)侧，或者两侧。优选地，水注入到阴极侧。
如图9所示，分配进流场板40中的交叉沟槽90中的水可以在供给沟槽92后面在进入点91处引入到沟槽中，或者可选择地在位于双极板的与给水总管相同的端处的注入点94处引入到出口途径(exit track)93中。
将水注入到出口通道的优点在于减小反应物气流中的压降。这是因为，水未经过扩散介质引起对用于气道的空隙空间的掩蔽。类似的，消除水流经扩散介质还将减小介质的磨损及其逐渐破碎和结构损坏。
蒸发冷却工艺在出口通道中是有效的，并且膜中的水含量由于空气以水蒸气浸润而得到保持。
尽管已经在注水到质子交换膜燃料电池中的情况下介绍了本发明的实施例，但可理解，相同的结构还可用于注入任何流体材料至场板上的注入点。
其它实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该板的表面延伸的多个沟槽；
分配箔，具有形成在其表面且从该分配箔的第一边缘延伸至该分配箔的第二边缘的多个沟槽，所述沟槽在与所述流场板沟槽的各沟槽基本重合的位置处终止于所述第二边缘处；以及
覆盖箔，在所述分配箔上方延伸，从而封闭所述分配箔沟槽，由此在所述两箔之间形成用于水的管道。
2.如权利要求1所述的燃料电池组件，其中所述分配箔包括：
第一系列沟槽，延伸至该箔的所述第一边缘；
沟槽阵列，与所述第一系列沟槽连通，形成压力分配通道；以及
第二系列沟槽，与所述沟槽阵列连通，延伸至该箔的所述第二边缘。
3.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中所述分配箔沟槽在适于将水流集中至所述流体流场板的各沟槽中的多个汇聚结构处终止于该箔的所述第二边缘处。
4.如权利要求3所述的燃料电池组件，其中每个汇聚结构包括所述分配箔的所述第二边缘中的凹进部。
5.如权利要求4所述的燃料电池组件，其中该凹进部包括从所述分配箔的所述第二边缘中挖去的弧形。
6.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中该分配箔沟槽终止于所述箔的在该流体流场板中的至少一个供给总管孔处的所述第一边缘。
7.如权利要求1所述的燃料电池组件，其中该分配箔由不锈钢形成。
8.如权利要求1或7所述的燃料电池组件，其中该分配箔沟槽是化学蚀刻的。
9.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，还包括一系列流体流场板，与邻近其的各膜-电极组件形成堆，作为阴极和/或阳极。
10.一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该板的表面延伸的多个沟槽；
分配箔，具有形成在其表面的多个沟槽，所述沟槽每个从接近于或在该分配箔的第一边缘的第一位置延伸至接近于或在该分配箔的第二边缘的第二位置，所述沟槽终止于与下面的流场板沟槽的各沟槽基本重合的所述第二位置处；以及
覆盖箔，与所述分配箔的大部分共同延伸，从而在所述第一和第二位置之间的所述分配箔沟槽的长度的至少部分上方封闭所述分配箔沟槽，由此在所述两箔之间形成用于水的管道。
11.如权利要求10所述的燃料电池组件，其中所述分配箔包括：
第一系列沟槽，延伸至接近于或在该分配箔的所述第一边缘的所述第一位置；
沟槽阵列，与所述第一系列沟槽连通，形成压力分配通道；以及
第二系列沟槽，与所述沟槽阵列连通，延伸至接近于或在该分配箔的所述第二边缘的所述第二位置。
12.如权利要求10或11所述的燃料电池组件，其中所述分配箔沟槽终止于适于将水流集中至所述流体流场板的各沟槽中的多个汇聚结构处的所述第二位置。
13.如权利要求1或2所述的燃料电池组件，其中该分配箔沟槽终止于该流体流场板中的至少一个供给总管孔处的所述第一位置。
14.如权利要求10或11所述的燃料电池组件，还包括一系列流体流场板，与邻近其的各膜-电极组件形成堆，作为阴极和/或阳极。
15.如权利要求14所述的燃料电池组件，其中每个阴极流体流场板具有置于该板与所述邻近的膜-电极组件之间的所述分配箔和所述覆盖箔中的各一个。
16.一种燃料电池组件，包括：
流体流场板，具有形成在其表面且以预定图形在该流场板的表面延伸的多个沟槽；
相邻的膜-电极组件MEA，在该MEA的活性区域上与所述流体流场板相接触；以及
分配膜，位于所述流体流场板与所述MEA之间，该分配膜具有在接近于或在该分配膜的第一边缘的第一位置与接近于或在该分配膜的第二边缘的第二位置之间在其中延伸的多个水管道，所述管道终止于与所述流场板沟槽的各沟槽基本重合的所述第二位置。
17.如权利要求16所述的燃料电池组件，其中该分配膜包括所述燃料电池组件的垫片。
18.如权利要求17所述的燃料电池组件，其中所述管道在临近所述流体流场板的所述垫片的表面作为沟槽形成。
19.如权利要求16所述的燃料电池组件，其中所述分配膜作为多层结构形成。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2382455B (en) * 2001-11-07 2004-10-13 Intelligent Energy Ltd Fuel cell fluid flow field plates
GB2412784B (en) * 2002-01-18 2006-08-23 Intelligent Energy Ltd Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system
GB2390738B (en) 2002-07-09 2005-05-11 Intelligent Energy Ltd Fuel cell direct water injection
GB2401986B (en) * 2003-05-17 2005-11-09 Intelligent Energy Ltd Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells
GB2409763B (en) 2003-12-31 2007-01-17 Intelligent Energy Ltd Water management in fuel cells
GB2413002B (en) * 2004-04-08 2006-12-06 Intelligent Energy Ltd Fuel cell gas distribution
GB2434845B (en) * 2006-02-01 2010-10-13 Intelligent Energy Ltd Variable compressibility gaskets
GB2437767B (en) * 2006-05-05 2010-11-17 Intelligent Energy Ltd Fuel cell fluid distribution plates
US9824008B2 (en) * 2008-11-21 2017-11-21 International Business Machines Corporation Cache memory sharing in a multi-core processor (MCP)
CN103988340B (zh) * 2011-12-20 2017-02-15 联合工艺公司 具有混合流的液流电池
GB201204736D0 (en) * 2012-03-19 2012-05-02 Intelligent Energy Ltd Fuel cell fluid distribution
DE102014206335A1 (de) * 2014-04-02 2015-10-08 Volkswagen Ag Bipolarplatte und Brennstoffzelle mit einer solchen
GB2528036A (en) * 2014-06-30 2016-01-13 Intelligent Energy Ltd Fuel cell
JP2017525102A (ja) 2014-07-03 2017-08-31 カウンシル オブ サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ ウィックを用いた低温ｐｅｍ燃料電池における内部加湿
US11056698B2 (en) 2018-08-02 2021-07-06 Raytheon Technologies Corporation Redox flow battery with electrolyte balancing and compatibility enabling features
US11271226B1 (en) 2020-12-11 2022-03-08 Raytheon Technologies Corporation Redox flow battery with improved efficiency

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437776A (zh) * 2000-07-07 2003-08-20 沃尔沃公司 聚合物燃料电池结构

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5998054A (en) * 1997-07-23 1999-12-07 Plug Power, L.L.C. Fuel cell membrane hydration and fluid metering
US6066408A (en) * 1997-08-07 2000-05-23 Plug Power Inc. Fuel cell cooler-humidifier plate
JP4726301B2 (ja) * 1999-03-12 2011-07-20 ユーティーシー パワー コーポレイション 燃料電池用の水管理装置
US6303245B1 (en) * 1999-08-27 2001-10-16 Plug Power Inc. Fuel cell channeled distribution of hydration water
JP4439076B2 (ja) * 2000-03-31 2010-03-24 株式会社東芝 固体高分子型燃料電池スタック
US6566004B1 (en) * 2000-08-31 2003-05-20 General Motors Corporation Fuel cell with variable porosity gas distribution layers
GB2382455B (en) 2001-11-07 2004-10-13 Intelligent Energy Ltd Fuel cell fluid flow field plates
GB2412784B (en) 2002-01-18 2006-08-23 Intelligent Energy Ltd Fuel cell oxygen removal and pre-conditioning system
GB2387959B (en) 2002-03-28 2005-02-09 Intelligent Energy Ltd Fuel cell compression assembly
GB2390738B (en) 2002-07-09 2005-05-11 Intelligent Energy Ltd Fuel cell direct water injection
GB2396688B (en) 2002-11-22 2006-06-28 Intelligent Energy Ltd Thermal energy management in electrochemical fuel cells
GB2401986B (en) 2003-05-17 2005-11-09 Intelligent Energy Ltd Improvements in fuel utilisation in electrochemical fuel cells
GB2409763B (en) 2003-12-31 2007-01-17 Intelligent Energy Ltd Water management in fuel cells
GB2413002B (en) 2004-04-08 2006-12-06 Intelligent Energy Ltd Fuel cell gas distribution
GB2422716B (en) 2005-01-26 2007-08-22 Intelligent Energy Ltd Multi-layer fuel cell diffuser
GB2422717B (en) 2005-02-01 2007-11-14 Intelligent Energy Ltd Detachable fuel cell power unit for vehicle applications
GB2434845B (en) 2006-02-01 2010-10-13 Intelligent Energy Ltd Variable compressibility gaskets

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1437776A (zh) * 2000-07-07 2003-08-20 沃尔沃公司 聚合物燃料电池结构

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005532663A (ja) 2005-10-27
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GB2390738B (en) 2005-05-11
RU2316082C2 (ru) 2008-01-27
GB2390738A (en) 2004-01-14
CA2492109A1 (en) 2004-01-15
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BR0305419B1 (pt) 2012-12-25
RU2005103229A (ru) 2005-07-10
JP4936663B2 (ja) 2012-05-23
CN1682397A (zh) 2005-10-12
WO2004006367A3 (en) 2005-03-03
EP1530813B1 (en) 2012-05-30
US20060154130A1 (en) 2006-07-13
NO20040808L (no) 2004-02-24
GB0215790D0 (en) 2002-08-14

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