DE102004044685A1

DE102004044685A1 - Separator, Brennstoffzelle und Aufbau der Verbindung zwischen den Klemmen einer Zellenspannungsmessvorrichtung und einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE102004044685A1
Application number: DE102004044685A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Wako Sakano; Hideaki Wako Kikuchi; Toshiaki Wako Ariyoshi; Keisuke Wako Andou
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-09-19
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: DE102004044685B4; US7510795B2; US20050118481A1

Abstract

Bei dieser Brennstoffzelle (1) wird in einem Paar von Separatoren (3, 4), die so aufgebaut sind, dass ein aus einem leitenden Material bestehender elektrisch leitender Bereich (31, 41) von einem aus einem isolierenden Material bestehenden elektrisch isolierenden Bereich (32, 42) umgeben ist, an der Innenseite des elektrisch isolierenden Bereichs von mindestens einem der Separatoren eine zellenseitige Klemme (47) angebracht, die sich von der Seite des Innenumfangs zur Seite des Außenumfangs erstreckt und eine elektrische Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle (1) ermöglicht. Diese zellenseitige Klemme (47) wird aus Metall gefertigt. Ihr Ende an der Seite des Innenumfangs liegt an der Membranelektrodenbaugruppe an und ihr Ende an der Seite des Außenumfangs erstreckt sich bis zur Seite des Außenumfangs des isolierenden Bereichs. Dieses Ende an der Seite des Außenumfangs kann mit der messseitigen Klemme verbunden werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Zu der vorliegenden Erfindung gehören ein Separator für eine Brennstoffzelle, bei dem ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, eine Brennstoffzelle, bei der eine Membranelektrodenbaugruppe von dem genannten Separator eingefasst wird, und der Aufbau einer Verbindung zwischen den Klemmen einer Zellenspannungsmessvorrichtung und einer Brennstoffzelle.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Prioritätsrechte der Patentanmeldung 2003-328917, eingereicht am 19.9.2003, und der Patentanmeldung 2003-328919, eingereicht am 19.9.2003, und beruft sich für das Folgende auf deren Inhalt.

Technologischer Hintergrund

Es gibt Brennstoffzellen, bei denen die Brennstoffzelleneinheit (im Folgenden Zelleneinheit) dadurch aufgebaut wird, dass an den Seiten z. B. einer hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran eine Anode bzw. Kathode und an deren Außenseiten Separatoren angebracht werden.

Um zu erreichen, dass die nötige Spannung erzeugt wird, werden bei den Brennstoffzellen dieser An die oben genannten Zelleneinheiten in der Praxis oft in mehreren Lagen zu einem Brennstoffzellenstapel (im Folgenden Stapel) zusammengefasst. In einem solchen Fall müssen die Zellenspannungen gemessen werden, um den Zustand der Stromerzeugung der einzelnen Zelleneinheiten zu überwachen.

Konventionell wird ein Separator aus einem leitenden Material wie Kohle oder Metall (im Folgenden leitender Separator) verwendet. Hier kann die Zellenspannung von außen einfach dadurch gemessen werden, dass entweder ein Teil des Separators als Klemme für die Zellenspannungsmessung ausgebildet wird oder in den Umfang des Separators eine runde Öffnung gebohrt wird, die mit Hilfe eines Bananen-Clip mit einem Teil des Ausgangsklemme verbunden wird (Patentdokument 1: Patentveröffentlichung Offenlegung Heisei 9-283166).

Wenn ein Stapel mit Hilfe dieses leitenden Separators gebildet wird, besteht aber die Gefahr, dass es durch die Spannungsunterschiede zwischen den Zelleneinheiten zu einem Verluststrom (Flüssigkeitskurzschluss) entlang des Kanals für das Kühlwasser (Kühlmedium) oder zu einem Erdungskurzschluss kommt, so dass für das Kühlwasser eine hohe Isolationsfähigkeit gefordert werden muss und ein Ionenaustauscher installiert werden muss, um die leitenden Ionen zu entfernen.

Als Maßnahme, um dem zu begegnen, ist in den letzten Jahren ein sogenannter Verbundseparator vorgeschlagen worden, bei dem für den Bereich, der mit der Elektrode in Berührung kommt (Elektrodenflächenbereich), ein elektrisch leitendes Material wie Metall und außerhalb des Elektrodenflächenbereichs, d.h. für den Bereich um den Elektrodenflächenbereich herum, in dem sich die Durchgänge für das Reaktionsgas und das Kühlwasser befinden, ein elektrisch isolierendes Material verwendet wird.

Wenn ein Stapel mit Hilfe dieses Verbundseparators gebildet wird, wird der Kühlwasserrandflächenabstand (Isolierungsabstand) zwischen den Zelleneinheiten größer, so dass für das Kühlwasser keine hohe Isolationsfähigkeit gefordert werden muss und auch die Rostbildung an dem metallischen Separator unterdrückt wird. Außerdem kann ein Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich verhindert werden, da der Außenrandbereich des Separators aus elektrisch isolierendem Material besteht.

Der genannte Verbundseparator hat wie gerade ausgeführt dadurch, dass der Bereich, der sich in Oberflächenrichtung außen an dem Elektrodenflächenbereich befindet, (Außenumfangsseite des Separators) einen elektrisch isolierenden Aufbau hat, den Vorteil, dass ein Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühlwasser und ein Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich wirksam verhindert werden, auf der anderen Seite aber auch den Nachteil, dass die Messung der Zellenspannung extrem schwierig wird.

Aus dieser Situation heraus ist der Wunsch entstanden, eine Technologie zu entwickeln, mit der der Zustand der Stromerzeugung der einzelnen Zelleneinheiten überwacht und gleichzeitig ein Flüssigkeits- oder Erdungskurzschluss verhindert werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde aus der oben beschriebenen Situation heraus gemacht und hat den Zweck, eine einfache Messung der Zellenspannung von außen zu ermöglichen und gleichzeitig einen Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühlmedium oder einen Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich zu verhindern.

Um die genannten Aufgaben zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die im Folgenden beschriebenen Mittel.

Zu der vorliegenden Erfindung gehört ein Separator für eine Brennstoffzelle, bei dem ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, und bei dem in dem genannten elektrisch isolierenden Bereich eine Innen-Außen-Verbindungsklemme angebracht ist, die sich von der Seite des Innenumfangs zur Seite des Außenumfangs erstreckt.

Durch diesen Aufbau kann der elektrische Anschluss sichergestellt werden, obwohl die Brennstoffzelle mit einem isolierenden Bereich ausgestattet ist, der einen Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich verhindert; denn das elektrische Potential kann von außen einfach gemessen werden, indem die Klemme der Zellenspannungsmessvorrichtung mit dem Ende an der Seite des Außenumfangs der Innen-Außen-Verbindungsklemme verbunden wird.

Bei der vorliegenden Erfindung kann mindestens ein Teil der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme in den genannten isolierenden Bereich eingebettet sein. Bei einem solchen Aufbau kann der Montageaufwand reduziert werden, da ein Teil der Innen-Außen-Verbindungsklemme ein Stück des Separators ist und die Innen-Außen-Verbindungsklemme nicht als eigene Komponente am Separator montiert werden muss. Außerdem kann es nicht passieren, dass sich die Position der Innen-Außen-Verbindungsklemme relativ zu dem Separator verschiebt, so dass ein guter elektrischer Kontakt mit der Membranelektrodenbaugruppe bzw. dem leitenden Bereich sichergestellt ist.

Bei der vorliegenden Erfindung kann die genannte Innen-Außen-Verbindungsklemme auch an der Dichtungskontaktfläche des genannten elektrisch isolierenden Bereichs in dem genannten elektrisch isolierenden Bereich eingebettet sein.

Bei einem solchen Aufbau können Unebenheiten auf der Dichtungskontaktfläche verhindert werden, da die Innen-Außen-Verbindungsklemme nicht offen in der Fläche liegt, in der der elektrisch isolierende Bereich an dem Dichtungsmaterial anliegt, so dass die Zuverlässigkeit der Dichtung gesteigert werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung kann sich zwischen dem genannten elektrisch leitenden Bereich und dem elektrisch isolierenden Bereich auch ein aus einem elastischen Körper bestehender Verbindungsbereich befinden.

Bei einem solchen Aufbau kann Rissen an der Grenze zwischen dem elektrisch isolierenden Bereich und dem elektrisch leitenden Bereich wirksam vorgebeugt werden, da eine aus einer Temperaturänderung resultierende Wärmeausdehnung zwischen dem elektrisch isolierenden Bereich und dem elektrisch leitenden Bereich durch den Verbindungsbereich aufgenommen wird, so dass eine gute Dichtung sichergestellt werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung kann der genannte isolierende Bereich auch mit Durchgangsöffnungen für das Reaktionsgas und das Kühlmedium versehen sein.

Bei einem solchen Aufbau kann ein Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühlmedium, das durch die Durchgangsöffnungen fließt, wirksam verhindert und das elektrische Potential von außen einfach ermittelt werden.

Zu der vorliegenden Erfindung gehört eine Brennstoffzelle, die aus einer Membranelektrodenbaugruppe, bei der Elektroden an den beiden Seiten eines Elektrolyts angebracht sind, und aus einem Paar von Separatoren, die die genannte Membranelektrodenbaugruppe einfassen und von denen mindestens einer ein Separator gemäß der obigen Beschreibung ist, besteht.

Bei einem solchen Aufbau kann ein Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühlmedium wirksam verhindert und das elektrische Potential von außen einfach ermittelt werden.

Zu der vorliegenden Erfindung gehört eine Brennstoffzelle, die aus einer Membranelektrodenbaugruppe, bei der Elektroden an den beiden Seiten eines Elektrolyts angebracht sind, und aus einem Paar von Separatoren besteht, die die genannte Memb ranelektrodenbaugruppe einfassen und bei denen ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, und von denen mindestens einer in dem genannten isolierenden Bereich mit einer Innen-Außen-Verbindungsklemme versehen ist, die sich von der Seite des Innenumfangs zur Seite des Außenumfangs erstreckt und deren Ende an der Seite des Innenumfangs an der genannten Membranelektrodenbaugruppe oder dem genannten elektrisch leitenden Bereich anliegt.

Bei einem solchen Aufbau ist die Verbindung zwischen dem Äußeren und Inneren der Brennstoffzelle sichergestellt, da einerseits an das Ende der Innen-Außen-Verbindungsklemme an der Seite des Außenumfangs die Klemme der Zellenspannungsmessvorrichtung angeschlossen werden kann und andererseits das Ende der Innen-Außen-Verbindungsklemme an der Seite des Innenumfangs den Kontaktpunkt mit der Membranelektrodenbaugruppe oder dem elektrisch leitenden Bereich bildet, so dass das elektrische Potential trotz des isolierenden Bereichs, der den Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich verhindert, von außen einfach ermittelt werden kann.

Bei der vorliegenden Erfindung kann an der genannten Membranelektrodenbaugruppe auf der Gegenseite zu der Seite, an der die Innenumfangsseite der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme anliegt, auch ein Dichtungsmittel angebracht sein.

Bei einem solchen Aufbau kann die elastische Rückstellkraft des Dichtungsmittels den Kontakt zwischen der Innen-Außen-Verbindungsklemme und der Membranelektrodenbaugruppe sicherstellen.

Bei der vorliegenden Erfindung kann der genannte elektrisch isolierende Bereich auch mit Durchgangsöffnungen für das Reaktionsgas und das Kühlmedium versehen sein.

Bei einem solchen Aufbau kann ein Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühhnedium, das durch die Durchgangsöffnungen fließt, wirksam verhindert und das elektrische Potential von außen einfach ermittelt werden.

Zu der vorliegenden Erfindung gehört der Aufbau einer Verbindung zwischen der Klemme einer Zellenspannungsmessvorrichtung und der Klemme einer Brennstoffzelle mit den Eigenschaften, dass die Brennstoffzelle aus einer Membranelektrodenbaugruppe, bei der Elektroden an den beiden Seiten eines Elektrolyts angebracht sind, und aus einem Paar von Separatoren besteht, die die genannte Membranelektrodenbaugruppe einfassen und bei denen ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, und von denen mindestens einer in dem genannten isolierenden Bereich mit einer Innen-Außen-Verbindungsklemme versehen ist, die sich von der Seite des Innenumfangs zur Seite des Außenumfangs erstreckt und deren Ende an der Seite des Innenumfangs mit der genannten Membranelektrodenbaugruppe oder dem genannten elektrisch leitenden Bereich in Kontakt ist, und dass an der Klemme der genannten Zellenspannungsmessvorrichtung eine Klemmenelektrode angebracht ist, die zwischen die isolierenden Bereiche des genannten Separatorenpaars gesteckt und dabei elastisch in Spaltrichtung zusammengedrückt wird, und die dort durch ihre elastische Rückstellkraft gegen das an der Seite des Außenumfangs befindliche Ende der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme gedrückt wird.

Bei einem solchen Aufbau kann die elektrische Verbindung zwischen dem Äußeren und Inneren der Brennstoffzelle sichergestellt werden, obwohl die Brennstoffzelle mit einem isolierenden Bereich ausgestattet ist, der einen Erdungskurzschluss mit dem Außenbereich verhindert; denn das elektrische Potential kann von außen einfach gemessen werden, indem die Klemme der Zellenspannungsmessvorrichtung mit dem Ende an der Seite des Außenumfangs der Innen-Außen-Verbindungsklemme verbunden wird.

Ferner wird der Kontaktwiderstand verringert, da zwischen der Klemmenelektrode der Zellenspannungsmessvorrichtung und dem an der Seite des Außenumfangs befindlichen Ende der Innen-Außen-Verbindungsklemme ein ausreichender Kontaktdruck sichergestellt ist.

Außerdem kann die Zellenspannungsmessung mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden, da auch bei äußeren Störungen wie Schwingungen oder Stößen, die den Abstand der Klemme der Zellenspannungsmessvorrichtung von der Brennstoffzelle vergrößern würden, eine zuverlässige elektrische Verbindung sichergestellt ist.

Vereinfachte Erläuterung der Figuren

1 zeigt einen Teil einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.

2 zeigt die Innenseite (Seite des Elektrodenflächenbereichs) des in 1 gezeigten Separators auf der Kathodenseite im Grundriss.

3 zeigt einen Teil eines Brennstoffzellenstapels, bei dem die in 1 gezeigte Brennstoffzelle in mehreren Lagen übereinander gestapelt ist, im Längsschnitt.

4 zeigt einen Teil einer Brennstoffzelle gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.

5 zeigt den Aufbau einer Verbindung zwischen den Klemmen einer Zellenspannungsmessvorrichtung und eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.

6 zeigt die in 5 gezeigte Klemme der Messvorrichtung in einer vergrößerten Darstellung.

7 zeigt die Klemme der in 5 gezeigten Zellenspannungsmessvorrichtung im Zustand vor der Verbindung mit der Klemme des Brennstoffzellenstapels im Längsschnitt.

Bevorzugte Ausführungsformen
Im Folgenden wird die beste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an Hand der beigefügten Figuren erläutert.
1 zeigt einen Teil einer Brennstoffzelle gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt.
Diese Brennstoffzelleneinheit (im Folgenden "Zelleneinheit 1") besteht aus einer Membranelektrodenbaugruppe (MEA) 2 und den sie einfassenden Separatoren 3 auf der Kathodenseite und 4 auf der Anodenseite.
Durch die Stapelung dieser Zelleneinheit 1 in mehreren Lagen übereinander wird wie in 3 gezeigt ein Brennstoffzellenstapel (im folgenden "Stapel") für z.B. ein Automobil aufgebaut.
Die Membranelektrodenbaugruppe 2 besteht aus einer hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran 21, Gasdiffusionselektroden 22 auf der Kathodenseite und 23 auf der Anodenseite, die diese hochmolekulare Festkörper- Elektrolytmembran 21 von außen einfassen, und einer Katalysatorschicht (nicht in der Figur gezeigt), die Platin enthält und zwischen dieser hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran 21 und den Gasdiffusionselektroden 22 und 23 auf der Kathoden- und Anodenseite angebracht ist.
Die Membranelektrodenbaugruppe 2 hat einen stufenförmigen Aufbau, der sich dadurch ergibt, dass die Gasdiffusionselektrode 22 auf der Kathodenseite von den äußeren Abmessungen her etwa die gleiche Größe wie die hochmolekulare Festkörper-Elektrolytmembran 21 hat, während die Gasdiffusionselektrode 23 auf der Anodenseite kleiner ist.
Die Separatoren 3 auf der Kathodenseite und 4 auf der Anodenseite sind jeweils so aufgebaut, dass die aus Metall (z.B. Edelstahl, Hastelloy, Inconel, Au, Cu, Ni, Al, Ti, u. a.) bestehenden elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 und die aus Kunstharz bestehenden elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42, die die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 außen umgeben, durch Verbindungsbereiche 33 und 43, die aus einem elastischen Körper wie Silikongummi bestehen, miteinander verbunden werden.
Die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 auf der Kathoden- und Anodenseite werden durch Blechpressformung mit einem wellenförmigen Querschnitt versehen, bei dem sich flache Hoch- und Tiefbereiche abwechseln. Die äußere Fläche des Tiefbereichs des elektrisch leitenden Bereichs 31 bzw. 41 ist im Flächenkontakt mit der jeweiligen äußeren Fläche der eingefassten Membranelektrodenbaugruppe 2 und diese Kontaktfläche bildet den Elektrodenflächenbereich 31A bzw. 41A des Separators 3 bzw. 4.
Diese elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 sind nicht darauf beschränkt, aus Metall zu sein. Sie können aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material wie Kohle oder elektrisch leitendem Harz sein.
Die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 der Separatoren 3 und 4 auf der Kathoden- und Anodenseite werden wie in 2 gezeigt mit einem Kunstharzspritzgussverfahren als rechteckiger Rahmen ausgebildet, der umlaufend in Abständen Durchgangsöffnungen 34a für das eintrittsseitige Oxidationsmittelgas, 34b für das austrittsseitige Oxidationsmittelgas, 35a für das eintrittsseitige Brennstoffgas, 35b für das austrittsseitige Brennstoffgas, 36a für das eintrittsseitige Kühlwasser und 36b für das austrittsseitige Kühlwasser besitzt. 2 zeigt übrigens den Separator 3 auf der Kathodenseite.
Die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 sind nicht darauf beschränkt, aus Kunstharz zu sein. Sie können aus einem beliebigen elektrisch isolierenden Material wie Gummi, Silikon oder Keramik sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist an der Innenseite des isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite eine zellenseitige Klemme 47 (Innen-Außen-Verbindungsklemme), die aus einer Metallplatte besteht und die elektrische Verbindung (den Zusammenschluss) des Zelleninneren und -äußeren ermöglicht, und am isolierenden Bereich 42 der Anodenseite ein Lippendichtungsteil (Dichtungsteil) 51, der die genannten Elektrodenflächenbereiche 31A und 41A doppelt umschließt, angebracht.
Diese zellenseitige Klemme 47 wird dadurch angebracht, dass der Kunstharzbereich 32a, der den wesentlichen Teil des elektrisch isolierenden Bereichs 32 auf der Kathodenseite bildet, im Voraus mit einem Spritzgussverfahren geformt wird und auf diesem Kunstharzbereich 32a durch eine Art von Oberflächenbehandlung wie z.B. durch teilweises Galvanisieren oder durch Aufdampfen mittels PVD oder CVD oder dergleichen ein elektrisch leitendes Material angebracht wird.
Im folgenden wird der Aufbau der Kathoden- und Anodenseite jeweils für sich ausführlich erläutert.
Die Innenseite (Oberfläche auf der Seite des Elektrodenflächenbereichs 31A) des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite liegt etwa in der gleichen Ebene wie der Elektrodenflächenbereich 31A des elektrisch leitenden Bereichs 31 der Kathodenseite, so dass die Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs, die sich in Oberflächenrichtung mehr innen als in der ungefähren Mitte des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite befindet, und der Elektrodenflächenbereich 31A des elektrisch leitenden Bereichs 31 der Kathodenseite dicht an der Membranelektrodenbaugruppe 2 anliegen, wenn die Membranelektrodenbaugruppe 2 bei der Montage der Zelleneinheit 1 von außen mit den beiden Separatoren 3 und 4 eingefasst wird.
Die an der Innenseite des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite angebrachte zellenseitige Klemme 47 wird zusammen mit dem Kunstharzbereich 32a mit Hilfe der sogenannten Kunstharz-Einsatz-Formung als Ganzes geformt. Da die genannte Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs, die dazu bestimmt ist, an der Außenseite 2A der Kathodenseite der Membranelektrodenbaugruppe 2 anzuliegen, eine gute Planheit aufweist und die genannte Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs und die genannte Außenseite 31A des Tiefbereichs die gleiche Höhe haben, gibt es keinen Versatz.
Unter dem Aspekt, dass es gilt, einen Flüssigkeitskurzschluss mit dem Kühlwasser (Kühlmedium), das durch die Durchgangsöffnungen 36a der Eintrittsseite und 36b der Austrittsseite fließt, wirksam zu verhindern, sollte die Einsetzposition der zellenseitigen Klemme 47 in dem Kunstharzbereich 32a entfernt von diesen Kühlwasserdurchgangsöffnungen 36a und 36b liegen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zellenseitige Klemme 47 im Kunstharzbereich 32a wie in 2 gezeigt zwischen den beiden eintrittsseitigen Durchgangsöffnungen 34a, 34a für das Oxidationsmittelgas angelegt worden.
Die Einsetzposition der zellenseitigen Klemme 47 ist nicht auf die in 2 gezeigte Position beschränkt. Sie kann auch in einem der Kunststoffharzbereiche 32a liegen, die sich zwischen den beiden austrittsseitigen Durchgangsöffnungen 34b, 34b für das Oxidationsmittelgas, zwischen den beiden eintrittsseitigen Durchgangsöffnungen 35a, 35a für das Brennstoffgas, zwischen den beiden austrittsseitigen Durchgangsöffnungen 35b, 35b für das Brennstoffgas und zwischen den eintritts- bzw. austrittsseitigen Durchgangsöffnungen 34a, 34b für das Oxidationsmittelgas und den austritts- bzw. eintrittsseitigen Durchgangsöffnungen 35b, 35a für das Brennstoffgas befinden.
Das Ende 47a an der Seite des Innenumfangs ist der Teil der zellenseitigen Klemme 47, der an der Außenseite 2A der Kathodenseite der Membranelektrodenbaugruppe 2 anliegt; dieses Ende liegt an der Seite des Innenumfangs frei in der Innenseite 32A des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite.
Dagegen ist der Teil 47b der zellenseitigen Klemme 47 in einem bestimmten Bereich des Kunstharzbereichs 32a eingebettet, der die Dichtungskontaktfläche 32D einschließt, die sich dort befindet, wo das äußere Lippendichtungsteil (Dichtungsteil) 51a des am elektrisch isolierenden Bereich 42 der Anodenseite angebrachten Lippendichtungsteils 51 an dem elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite anliegt. Der Teil 47b der zellenseitigen Klemme 47 ist deshalb in den Kunstharzbereich 32a eingebettet, weil dann, wenn dieser Teil an der Dichtungskontaktfläche 32D, wo das äußere Lippendichtungsteil (Dichtungsteil) 51a an dem elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite anliegt, in der Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs des isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite so frei liegen würde wie das Ende 47a an der Seite des Innenumfangs, das an der Membranelektrodenbaugruppe 2 anliegt, unvermeidlich ein Spalt oder Höhenversatz zwischen dem Kunstharzbereich 32a und der zellenseitigen Klemme 47 und damit ein Spalt oder Ähnliches für den Durchgang von Gas von innen nach außen entstehen würde.
In der vorliegenden Ausführungsform kommt es nicht zu Unebenheiten an der Dichtungskontaktfläche 32D, da die zellenseitige Klemme 47 mindestens an der Dichtungskontaktfläche 32D, an der das äußere Lippendichtungsteil 51a anliegt, in den Kunstharzbereich 32a eingebettet ist.
Bei einem Aufbau, bei dem die zellenseitige Klemme 47 nicht in der Dichtungskontaktfläche 32D frei liegt, darf ihr Teil 47b auch einmal in der Außenseite (der von den Elektrodenflächenbereichen 31A und 41A abgewandten Seite) des Kunstharzbereichs 32a frei liegen.
Der Endbereich 47c an der Seite des Außenumfangs der zellenseitigen Klemme 47 oder, anders ausgedrückt, der Teil, der in Oberflächenrichtung weiter außen liegt als die Dichtungskontaktfläche 32D, wo das genannte äußere Lippendichtungsteill 51a an dem elektrisch isolierenden Bereich 32a anliegt (Seite des Außenumfangs), liegt sowohl in der Innenseite 32B an der Seite des Außenumfangs des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite als auch in der Stirnfläche 32C des Außenumfangs frei und die Klemme der Zellenspannungsmessvorrichtung (im Folgenden "die messseitige Klemme 61") wird mit mindestens einem dieser frei liegenden Teile verbunden.
Dieser Endbereich 47c an der Seite des Außenumfangs kann auch so ausgestaltet sein, dass es nur in einer der beiden Flächen, in der genannten Innenseite 32B an der Seite des Außenumfangs oder in der Stirnfläche 32C des Außenumfangs, frei liegt.
In der Seite, die sich gegenüber der Dichtungskontaktfläche 32D, wo das äußere Lippendichtungsteil 51a an dem elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite anliegt, befindet, d.h. in der Außenseite, die von den Elektrodenflächenbereichen 31A und 41A abgewandt ist, ist ein Vertiefungsbereich 34, der eine Stufe tiefer als die anderen Bereiche ist, ausgebildet.
Weiter sind an der Seite des Innenumfangs des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite ein Höhenversatzbereich 35, bei dem die Außenseite um eine Stufe vertieft ist, und ein Flanschbereich 36, der sich in der gleichen Ebene wie der genannte Höhenversatzbereich 35 befindet und sich in Oberflächenrichtung nach innen (zur Seite des Innenumfangs) erstreckt, ausgebildet.
Der elektrisch isolierende Bereich 32 und der elektrisch leitende Bereich 31 der Kathodenseite sind über einen Verbindungsbereich 33, der aus einem elastischen Körper wie Silikongummi besteht, miteinander verklebt.
Denn elektrisch leitendes und elektrisch isolierendes Material haben im allgemeinen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten, so dass es bei Temperaturänderungen zu thermischen Verformungen und dadurch zu Dichtungsschäden kommen kann, wenn der elektrisch isolierende Bereich 32 aus einem isolierenden Material und der elektrisch leitende Bereich 31 aus einem leitenden Material direkt miteinander verklebt werden. In der vorliegenden Ausführungsform können die Unterschiede der beiden Wärmdausdehnungen von dem elastischen Verbindungsbereich 33 aufgenommen werden, so dass eine gute Dichtung sichergestellt ist.
Als nächstes wird der Aufbau des isolierenden Bereich 42 auf der Anodenseite erläutert.
An der Innenseite (der Seite an den Elektrodenflächenbereichen 31A und 41A) des elektrisch isolierenden Bereichs 42 der Anodenseite ist ungefähr in der Mitte ein Vertiefungsbereich 37 angebracht, in dem das genannte Lippendichtungsteil 51 und der genannte Verbindungsbereich 43, die als Einheit ausgebildet sind, eingebaut sind.
Dieses Lippendichtungsteil 51 kann auch ein von dem Verbindungsbereich 43 unabhängiger Körper sein.
Bei dem Lippendichtungsteil 51 drückt das äußere Lippendichtungsteil 51a auf die Stelle des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite, in der die genannte zellenseitige Klemme 47 eingebettet ist, während das innere Lippendichtungsteil 51b über den hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran 21 und die Gasdiffusionselektrode 22 der Kathodenseite auf die genannte Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs drückt, wo die zellenseitige Klemme 47 im elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite frei liegt.
Die Dichtung für das Anodengas kommt wie oben ausgeführt dadurch zustande, dass die Membranelektrodenbaugruppe 2 mit den elektrisch isolierenden Bereichen 42 der Anodenseite und 32 der Kathodenseite mit Hilfe des inneren Lippendichtungsteils 51b eingefasst wird. Dadurch, dass das Ende 47a an der Seite des Innenumfangs der zellenseitigen Klemme 47, die so angebracht ist, dass sie in der Innenseite 32A an der Seite des Innenumfangs des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite frei liegt, durch den Dichtungsflächendruck, der durch die elastische Rückstellkraft dieses inneren Lippendichtungsteils 51b entsteht, an die Membranelektrodenbaugruppe 2 gedrückt wird, wird die Zuverlässigkeit des Kontakts zwischen der zellenseitigen Klemme 47 und der Membranelektrodenbaugruppe 2 erhöht.
5 zeigt den Aufbau einer Verbindung zwischen den Klemmen der Zellenspannungsmessvorrichtung und des Brennstoffzellenstapels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt, 6 zeigt die in 5 gezeigte Klemme der Messvorrichtung in einer vergrößerten Darstellung und 7 zeigt die Klemme der in 5 gezeigten Zellenspannungsmessvorrichtung im Zustand vor der Verbindung mit der Klemme des Brennstoffzellenstapels im Längsschnitt.
Diese Brennstoffzelleneinheit (im Folgenden "Zelleneinheit 1") besteht aus einer Membranelektrodenbaugruppe (MEA) 2 und den sie einfassenden Separatoren 3 auf der Kathodenseite und 4 auf der Anodenseite.
Durch die Stapelung dieser Zelleneinheit 1 in mehreren Lagen übereinander wird ein Brennstoffzellenstapel (im folgenden "Stapel") für z.B. ein Automobil aufgebaut.
Die Membranelektrodenbaugruppe 2 besteht aus einem hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran 21, Gasdiffusionselektroden 22 auf der Kathodenseite und 23 auf der Anodenseite, die diese hochmolekulare Festkörper-Elektrolytmembran 21 von außen einfassen, und einer Katalysatorschicht (nicht in der Figur gezeigt), die Platin enthält und zwischen dieser hochmolekularen Festkörper-Elektrolytmembran 21 und den Gasdiffusionselektroden 22 und 23 auf der Kathoden- und Anodenseite angebracht ist.
Die Membranelektrodenbaugruppe 2 hat einen stufenförmigen Aufbau, der sich dadurch ergibt, dass die Gasdiffusionselektrode 22 auf der Kathodenseite von den äußeren Abmessungen her etwa die gleiche Größe wie die hochmolekulare Festkörper-Elektrolytmembran 21 hat, während die Gasdiffusionselektrode 23 auf der Anodenseite kleiner ist.
Die Separatoren 3 auf der Kathodenseite und 4 auf der Anodenseite sind jeweils so aufgebaut, dass die aus Metall (z.B. Edelstahl, Hastelloy, Inconel, Au, Cu, Ni, Al, Ti, u.a.) bestehenden elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 und die aus Kunstharz bestehenden elektrisch isolierenden Bereich 32 und 42, die die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 außen umgeben, miteinander verbunden werden.
Diese Verbindung kann über Verbindungsbereiche, die aus einem elastischen Körper wie Silikongummi bestehen, erfolgen, um die Differenz der Wärmeausdehnung zwischen den elektrisch leitenden Bereichen 31 und 41 und den elektrisch isolierenden Bereichen 32 und 42 aufzunehmen. Der Aufbau muss in diesem Fall nicht darauf beschränkt sein, dass die elektrisch leitenden Bereich 31 und 41 und die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 durch die Verbindungsbereiche völlig voneinander getrennt sind. Er kann auch so aussehen, dass zumindest Teile der elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 in die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 integriert sind.
Die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 auf der Kathoden- und Anodenseite werden durch Blechpressformung mit einem wellenförmigen Querschnitt versehen, bei dem sich flache Hoch- und Tiefbereiche abwechseln. Die äußere Fläche des Tiefbereichs des elektrisch leitenden Bereichs 31 bzw. 41 ist im Flächenkontakt mit der jeweiligen äußeren Fläche der eingefassten Membranelektrodenbaugruppe 2 und diese Kontaktfläche bildet den Elektrodenflächenbereich 31A bzw. 41A des Separators 3 bzw. 4.
Diese elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 sind nicht darauf beschränkt, aus Metall zu sein. Sie können aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material wie Kohle oder elektrisch leitendem Harz sein.
Die messseitige Klemme 61 besteht wie in 6 gezeigt aus einem Hauptteil 62 aus z.B. Kunstharz oder Ähnlichem, aus mehreren Elektrodenhaltern 63, die aus der Frontseite 62A des Hauptteils 62, d.h. der Seite, die bei der Verbindung dem Stapel 5 zugewandt ist, in Klemmeneintrittsrichtung (der Richtung, in die der schwarz umrandete weiße Pfeil in 7 zeigt) herausstehen, aus Abstandshaltern 64 und aus Klemmenelektroden 65, die so aufgebaut sind, dass sie den genannten Hauptteil 62 und die genannten Elektrodenhalter 63 in dieser Reihenfolge durchstoßen und an den vorderen Enden der Elektrodenhalter 63 in die Klemmenaustrittsrichtung umgebogen sind.
Die Elektrodenhalter 63 mit den Klemmenelektroden 65 werden in die Spalte S1 gesteckt, die sich jeweils zwischen den Separatoren 3 der Kathodenseite und 4 der Anodenseite, die zu einer Zelleneinheit 1 gehören, befinden.
Außerdem werden die Abstandshalter 64 in die Spalte S2 gesteckt, die sich jeweils zwischen zwei Zelleneinheiten 1, d.h. zwischen dem Separator 3 der Kathodenseite der einen Zelleneinheit 1 und dem Separator 4 der Anodenseite der nächsten Zelleneinheit 1, befinden.
Die Abstandshalter 64 haben einen trapezförmigen Längsschnitt mit einer nach vorne schmaler werdenden Form, bei der die Abmessung in Stapelrichtung der Brennstoffzelle beim Fortschreiten in die Klemmeneintrittsrichtung allmählich abnimmt.
Die Klemmenelektroden 65 bestehen aus einem federnden (elastischen) Material, das kreisbogenförmig geformt ist, weisen beim Einstecken der Klemme an der Eintrittsseite bzw. beim Abziehen der Klemme an der Austrittseite einen schrägen Flächenbereich 65a bzw. 65b auf, und besitzen zwischen diesen schrägen Flächenbereichen 65a und 65b einen gewölbten Bereich 65c, der sich in Stapelrichtung der Brennstoffzelle nach außen wölbt.
Das Maß t für den Abstand in Stapelrichtung der Brennstoffzelle zwischen der äußersten Fläche des gewölbten Bereichs 65c und der Fläche 63A des Elektrodenhalters 63, die an dem elektrisch isolierenden Bereich 42 anliegt, wird so festgelegt, dass es größer als das Spaltmaß T zwischen den elektrisch isolierenden Bereichen 32 und 42 der Kathoden- und Anodenseite ist.
Wenn die messseitige Klemme 61 für den Anschluss an die zellenseitige Klemme 47 zwischen die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 gesteckt wird, wird der gewölbte Bereich 65c der Klemmenelektrode 65 elastisch verformt und das genannte Abstandsmaß t wird gleich dem Spaltmaß T, d. h. die messseitige Klemme 61 erfährt eine elastische Zusammenpressung in Spaltrichtung, wenn sie in die Spalte S1 zwischen den benachbarten elektrisch isolierenden Bereichen 32 und 42 gesteckt wird.
Demgemäß drücken die Klemmenelektroden 65 mit der genannten elastischen Rückstellkraft in Spaltrichtung auf die Endbereiche 47c an der Seite des Außenumfangs der zellseitigen Klemmen 47 und befinden sich so in engem Kontakt mit den genannten Endbereichen 47c an der Seite des Außenumfangs.
Dadurch dass dabei die Abstandhalter 64 in den Spalten S2 zwischen benachbarten Zelleneinheiten 1 stecken, kann wirksam verhindert werden, dass sich die isolierenden Bereiche 32 und 42 der Kathoden- und Anodenseite; die der elastischen Rückstellkraft der Klemmenelektroden 65 ausgesetzt sind, verziehen.
Außerdem können die Klemmenelektroden 65 auf Grund der schrägen Flächenbereiche 65a und 65b reibungslos zwischen den Isolationsbereichen 32 und 42 eingesteckt und abgezogen werden, ohne hängen zu bleiben.
Wie oben ausgeführt wird durch die gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufgebauten Separatoren 3 und 4 und durch die Zelleneinheit 1, die mit den genannten Separatoren 3 und 4 versehen ist, und durch den Stapel 5, bei dem die genannten Zelleneinheiten 1 in mehreren Lagen übereinander gestapelt sind, die elektrische Verbindung zwischen dem Äußeren und Inneren der Zellen und des Stapels sichergestellt und die Messung der Zellenspannung von außen ermöglicht, wenn die messseitige Klemme 61 zwischen die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 34 der Kathoden- und Anodenseite gesteckt und so an den Endbereich 47c an der Seite des Außenumfangs der zellenseitigen Klemmen 47 angeschlossen wird, während die Isolationseigenschaften hinsichtlich der Durchgangsöffnungen und des Außenbereichs gewährleistet bleiben und die Dichtungseigenschaften nicht in Mitleidenschaft gezogen werden.
Außerdem kann die Zellenspannungsmessung mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden, da auch bei äußeren Störungen wie Schwingungen oder Stößen, die den Abstand der messseitigen Klemme von dem Stapel 5 vergrößern würden, eine zuverlässige elektrische Verbindung sichergestellt ist.
Da ferner zwischen der zellenseitigen Klemme 47 und der Membranelektrodenbaugruppe 2 durch den Dichtungsflächendruck des inneren Lippendichtungsteils 51b ein für die Zellenspannungsmessung ausreichender Kontaktdruck sichergestellt ist, wird der Kontaktwiderstand verringert und eine genaue Messung ermöglicht.
Da ferner bei der Platzierung der zellenseitigen Klemme 47 zwischen den Durchgangsöffnungen 34a, 34a für das eintrittsseitige Oxidationsmittelgas der Bereich um die Durchgangsöffnungen 36a und 36b für das eintritts- und austrittsseitige Kühlwasser vermieden wird, kann einem Kurzschluss mit dem Kühlwasser (Flüssigkeitskurzschluss) wirksam vorgebeugt werden.
Da ferner durch die Anwendung der Einsatz-Formung für die zellenseitige Klemme 47 im Kunstharzbereich 32a ein Teil 47b der zellenseitigen Klemme 47 an der Dichtungskontaktfläche 32D, wo das äußere Lippendichtungsteil 51a an dem elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite anliegt, im Inneren des Kunstharzbereichs 32a eingebettet wird, kann das Entstehen von Unebenheiten auf der Dichtungslinie wirksam verhindert und die Zuverlässigkeit der Dichtung gesteigert werden.
Da ferner thermische Verformungen dadurch absorbiert werden, dass die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 und die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42, die unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen, über einen Verbindungsbereich 33 miteinander verklebt werden, der aus einem elastischen Körper wie Silikongummi besteht, werden Risse an den Verbindungsgrenzflächen und Dichtungsschäden ausgeschlossen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erläuterte Ausführungsform beschränkt. Es können z. B. auch die untenstehenden Ausführungen verwendet werden.

(1) Anstatt eine messseitige Klemme 61 an jede Zelleneinheit 1 anzuschließen und die Zellenspannung für jede Zelleneinheit 1 zu ermitteln, kann der Anschluss einer messseitigen Klemme 61 für je n Zellen (n = ganze Zahl größer gleich 1) vorgenommen werden.
(2) Anstatt an der Außenseite 2A an der Kathodenseite der Membranelektrodenbaugruppe 2 kann das Ende 47a an der Seite des Innenumfangs der zellenseitigen Klemme 47 auch an der Außenseite 2A an der Anodenseite der Membranelektrodenbaugruppe 2 oder an den elektrisch leitenden Bereichen 31 und 32 der Separatoren 3 und 4 anliegen.
(3) Solange die Verbindung mit der messseitigen Klemme 61 möglich bleibt, kann das äußerste Außenumfangsende der zellenseitigen Klemme 47 statt in der Stirnfläche 32C des Außenumfangs des isolierenden Bereichs 32 weiter innen positioniert werden.
(4) Die zellenseitige Klemme 47 kann anstatt im elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite im elektrisch isolierenden Bereich 31 der Anodenseite oder sowohl im elektrisch isolierenden Bereich 32 der Kathodenseite als auch im elektrisch isolierenden Bereich 31 der Anodenseite angebracht werden. In diesem Fall können z. B. wie in 4 gezeigt der Endbereich 48a an der Seite des Innenumfangs und der Endbereich 48c an der Seite des Außenumfangs der zellenseitigen Klemme 48 in der Innenseite des Kunstharzbereichs 42a frei liegen und der restliche Bereich 48b im Kunstharzbereich 42a eingebettet sein.
(5) Anstatt den Kunstharzbereich 32a des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite im Voraus zu formen und die zellenseitige Klemme 47 mit Hilfe verschiedener Oberflächenbehandlungsmethoden am Kunstharzbereich 32a anzubringen, kann die zellenseitige Klemme 47 dadurch angebracht werden, dass eine Metallplatte oder Ähnliches eingesetzt und mitgeformt wird, wenn der Kunstharzbereich 32a geformt wird.
(6) Anstatt eine zellenseitige Klemme 47, die aus einer Metallplatte besteht, einzusetzen und mitzuformen, wenn der Kunstharzbereich 32a des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite geformt wird, kann der Kunstharzbereich 32a, der den wesentlichen Teil des elektrisch isolierenden Bereichs 32 der Kathodenseite ausmacht, im Voraus mit einem Spritzgussverfahren oder Ähnlichem geformt werden und eine Innen-Außen-Verbindungsklemme dadurch angebracht werden, dass auf diesem Kunstharzbereich 32a durch eine Art von Oberflächenbehandlung wie z.B. durch teilweises Galvanisieren oder durch Aufdampfen mittels PVD oder CVD oder dergleichen ein elektrisch leitendes Material angebracht wird. Es ist auch möglich, im Voraus gefertigte Metallfolien auf den Kunstharzbereich 32a aufzukleben.
(7) Der Aufbau ist nicht darauf beschränkt, dass die elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 und die elektrisch isolierenden Bereiche 32 und 42 durch die Verbindungsbereiche 33 und 43 völlig voneinander getrennt sind. Der Aufbau kann auch so sein, dass zumindest ein Teil der elektrisch leitenden Bereiche 31 und 41 in den elektrisch isolierenden Bereichen 32 und 42 integriert ist.
(8) Bei der Membranelektrodenbaugruppe 2 können die Gasdiffusionselektrode 22 der Kathodenseite und die Gasdiffusionselektrode 23 der Anodenseite auch die gleichen Abmessungen haben.

Bei dieser Brennstoffzelle wird in einem Paar von Separatoren, die so aufgebaut sind, dass ein aus einem leitenden Material bestehender elektrisch leitender Bereich von einem aus einem isolierenden Material bestehenden elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, an der Innenseite des elektrisch isolierenden Bereichs von mindestens einem der Separatoren eine zellenseitige Klemme angebracht, die sich von der Seite des Innenumfangs zur Seite des Außenumfangs erstreckt und eine elektrische Verbindung zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle ermöglicht. Diese zellenseitige Klemme wird aus einer Metallplatte gefertigt. Ihr Endbereich an der Seite des Innenumfangs liegt an der Membranelektrodenbaugruppe an und ihr Ende an der Seite des Außenumfangs erstreckt sich bis zur Seite des Außenumfangs des isolierenden Bereichs. Dieser Endbereich an der Seite Außenumfangs kann mit der messseitigen Klemme verbunden werden.

Claims

Ein Separator für eine Brennstoffzelle, bei dem ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, und bei dem in dem genannten elektrisch isolierenden Bereich eine Innen-Außen-Verbindungsklemme angebracht ist, die sich von der Seite seines Innenumfangs zur Seite seines Außenumfangs erstreckt.
Ein Separator nach Anspruch 1, bei dem mindestens ein Teil der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme in dem genannten elektrisch isolierenden Bereich eingebettet ist.
Separator nach Anspruch 2, bei dem die genannte Innen-Außen-Verbindungsklemme in dem genannten elektrisch isolierenden Bereich an einer Dichtungskontaktfläche des genannten isolierenden Bereichs eingebettet ist.
Separator nach Anspruch 1, der zwischen dem genannten elektrisch leitenden Bereich und dem genannten elektrisch isolierenden Bereich einen aus einem elastischen Körper bestehenden Verbindungsbereich besitzt.
Separator nach Anspruch 1, bei dem der genannte elektrisch isolierende Bereich Durchgangsöffnungen besitzt, durch die ein Reaktionsgas oder ein Kühlmedium fließt.
Eine Brennstoffzelle, die aus einer Membranelektrodenbaugruppe, bei der Elektroden an den beiden Seiten eines Elektrolyts angebracht sind, und aus einem Paar von Separatoren, die die genannte Membranelektrodenbaugruppe einfassen und von denen mindestens einer ein Separator nach Anspruch 1 ist, besteht.
Eine Brennstoffzelle, die versehen ist mit einer Membranelektrodenbaugruppe, bei der Elektroden an den beiden Seiten eines Elektrolyts angebracht sind, und einem Paar von Separatoren, die die genannte Membranelektrodenbaugruppe einfassen und bei denen ein elektrisch leitender Bereich, zu dem ein Elektrodenflächenbereich gehört, von einem elektrisch isolierenden Bereich umgeben ist, und von denen mindestens einer in dem genannten isolierenden Bereich mit einer Innen-Außen-Verbindungsklemme versehen ist, die sich von der Seite seines Innenumfangs zur Seite seines Außenumfangs erstreckt und deren Endebereich an der Seite des Innenumfangs an der genannten Membranelektrodenbaugruppe oder dem genannten elektrisch leitenden Bereich anliegt.
Eine Brennstoffzelle nach Anspruch 7, bei der an der Fläche der genannten Membranelektrodenbaugruppe, die die Gegenfläche zu der Fläche ist, an der die Seite des Innenumfangs der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme anliegt, ein Dichtungsteil angebracht ist.
Eine Brennstoffzelle nach Anspruch 7, bei der die genannten elektrisch isolierenden Bereiche Durchgangsöffnungen besitzen, durch die ein Reaktionsgas oder ein Kühlmedium fließt.
Aufbau einer Verbindung zwischen der Klemme einer Zellenspannungsmessvorrichtung und der Klemme einer Brennstoffzelle bei dem eine Brennstoffzelle nach Anspruch 7 verwendet wird, und bei dem an der Klemme der genannten Zellenspannungsmessvorrichtung eine Klemmenelektrode angebracht ist, die zwischen die isolierenden Bereiche des genannten Separatorenpaars gesteckt und dabei elastisch in Spaltrichtung zusammengedrückt wird, und die dort durch die ihre elastische Rückstellkraft gegen das an der Seite des Außenumfangs befindliche Ende der genannten Innen-Außen-Verbindungsklemme gedrückt wird.
Aufbau einer Verbindung zwischen der Klemme einer Zellenspannungsmessvorrichtung und der Klemme einer Brennstoffzelle nach Anspruch 10, bei dem die genannten elektrisch isolierenden Bereiche Durchgangsöffnungen besitzen, durch die ein Reaktionsgas oder ein Kühhnedium fließt.