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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel, der eine Mehrzahl von Brennstoffzellen enthält, um durch elektrochemische Reaktionen eines Brenngases und eines sauerstoffhaltigen Gases elektrische Energie zu erzeugen. Die Brennstoffzellen sind in einer Stapelrichtung zusammengestapelt, und an beiden Enden in der Stapelrichtung sind jeweilige Endplatten vorgesehen.
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Zum Beispiel verwendet eine Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle eine Polymerionenaustauschermembran, als Elektrolytmembran, und diese Polymerelektrolytmembran ist zwischen eine Anode und eine Kathode eingefügt, um eine Membranelektrodenanordnung (MEA) zu bilden. Die Membranelektrodenanordnung und ein diese zwischen sich aufnehmendes Separatorenpaar bilden eine Stromerzeugungszelle zum Erzeugen von Elektrizität. Im Gebrauch sind typischerweise eine vorbestimmte Anzahl der Stromerzeugungszellen zusammengestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden, der zum Beispiel in einem Fahrzeug angebracht ist.
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Insbesondere wirken in dem Fall, wo der Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug angebracht ist, zusätzlich zu Stößen und Vibrationen, tendenziell externe Lasten auf den Brennstoffzellenstapel. Im Versuch, die gewünschte Steifigkeit des gesamten Brennstoffzellenstapels zu erreichen, ist zum Beispiel in der
JP 2008-112708 A eine Befestigungsstruktur vorgeschlagen worden, wo der Brennstoffzellenstapel in einem Kasten angeordnet ist.
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Bei dieser Befestigungsstruktur sind, wie in 16 gezeigt, Endplatten 2a, 2b dicht an beiden oberen und unteren Endoberflächen eines Separators 1 befestigt. Vier Außenoberflächen, ausschließlich der beiden oberen und unteren Endoberflächen des Separators 1, sind von einem abnehmbaren Paar U-förmiger Verschlussplatten 3a, 3b abgedeckt. In der abnehmbaren Befestigungsstruktur sind Vertiefungen, die entlang Umfangsflächen von Seitenoberflächenabschnitten der Endplatten 2a, 2b gebildet sind, und Vorsprünge, die an oberen und unteren Rändern der Verschlussplatten 3a, 3b ausgebildet sind, zusammengesetzt.
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Ferner ist zum Beispiel aus der
JP 2001-143742 A ein in einem Fahrzeug eingebauter Brennstoffzellenstapel bekannt. Der Brennstoffzellenstapel hat eine Halterungsstruktur zum Anbringen des Brennstoffzellenstapels in einem Fahrzeug. Die Halterungsstruktur enthält feste Trägermittel und bewegliche Trägermittel. Das feste Trägermittel ist an einem der Endplatten vorgesehen, die am einen Ende des Brennstoffzellenstapels in dessen Stapelrichtung angeordnet sind, um die eine der Endplatten des Fahrzeugs durch ein Gummilager zu halten. Das bewegliche Trägermittel ist an den anderen Endplatten vorgesehen, die am anderen Ende des Brennstoffzellenstapels in der Stapelrichtung angeordnet sind, um die anderen Endplatten durch ein in Bezug auf das Fahrzeug in der Stapelrichtung bewegliches Gummilager zu halten.
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Da jedoch in der
JP 2008-112708 A das Paar von U-förmigen Verschlussplatten
3a,
3b verwendet wird, kann die gewünschte Steifigkeit des gesamten Gehäuses nicht erreicht werden. Insbesondere falls der Brennstoffzellenstapel in einem Fahrzeug verwendet wird, könnte der Brennstoffzellenstapel die externe Last nicht aushalten.
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Ferner ist in der
JP 2001-143742 A das feste Trägermittel so vorgesehen, dass es von der einen Endplatte nach außen vorsteht, und das bewegliche Trägermittel ist so vorgesehen, dass es von der anderen Endplatte nach außen vorsteht. In dieser Struktur sind gesonderte Räume zum Unterbringen der festen Trägermittel und beweglichen Trägermittel als Halterungsmittel an einem Installationsort für den Brennstoffzellenstapel (zum Beispiel in dem Fahrzeug) erforderlich. Daher wird der Raum zum Unterbringen des Brennstoffzellenstapels unerwünscht groß.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Brennstoffzellenstapel mit einer leichtgewichtigen und wirtschaftlichen Struktur anzugeben, die in der Lage ist, eine externe Last zuverlässig aufzunehmen und die Brennstoffzellen geeignet zu schützen.
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Ferner ist es eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel mit einer kompakten und einfachen Struktur anzugeben, wobei der Brennstoffzellenstapel zuverlässig an einem gewünschten Montageort angeordnet werden kann.
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Der Brennstoffzellenstapel gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Mehrzahl von Brennstoffzellen zum Erzeugen von elektrischer Energie durch elektrochemische Reaktionen von Brenngas und sauerstoffhaltigem Gas. Die Brennstoffzellen sind in einer Stapelrichtung horizontal zusammengestapelt. Ein Paar von Endplatten ist an beiden Enden der Brennstoffzellen in der Stapelrichtung vorgesehen. Seitenplatten sind zwischen den Endplatten befestigt.
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In diesem Brennstoffzellenstapel enthält jede der Seitenplatten ein Paar von Pressplatten, die miteinander verbunden sind, und flache Plattenelemente, die zwischen den Pressplatten an Positionen eingefügt sind, die den beiden Endabschnitten der Pressplatten entsprechen, die sich in der Stapelrichtung erstrecken. Die flachen Plattenelemente sind dicker als die Pressplatten.
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Ferner enthält, gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Brennstoffzellenstapel eine Halterungsstruktur zum Anbringen des Brennstoffzellenstapels an einem Installationsort. Die Halterungsstruktur enthält zwei Platten, die zusammengestapelt sind und zwischen Böden eines Paars von Endplatten angeordnet sind, und Plattenelemente, die zwischen den zwei Platten eingefügt sind. Befestigungsabschnitte zum Befestigen des Brennstoffzellenstapels an dem Installationsort sind an den Plattenelementen vorgesehen.
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In der vorliegenden Erfindung sind die flachen Plattenelemente zwischen dem Paar von Pressplatten an Positionen eingefügt, die beiden Endabschnitten der Pressplatten entsprechen, die sich in der Stapelrichtung erstrecken. Die flachen Plattenelemente sind dicker als die Pressplatten. Die flachen Plattenelemente fungieren als Verstärkungsrippen. In der Struktur ist es möglich, die Dicke des Paars von Pressplatten wirkungsvoll zu reduzieren. Daher kann eine leichtgewichtige und wirtschaftliche Struktur für das Gehäuse insgesamt bereitgestellt werden. Dementsprechend kann der Brennstoffzellenstapel eine externe Last zuverlässig aufnehmen, und es wird möglich, die Brennstoffzellen geeignet zu schützen.
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Ferner enthält, in der vorliegenden Erfindung, die Halterungsstruktur zwei Platten, die zusammengestapelt sind und zwischen Böden des Paars von Endplatten angeordnet sind, und die Plattenelemente sind zwischen die zwei Platten eingefügt. Befestigungsabschnitte sind an den Plattenelementen vorgesehen. Daher kann eine Größenreduktion der Halterungsstruktur erreicht werden und kann die Struktur leicht vereinfacht werden. Dementsprechend wird es mit der kompakten und einfachen Struktur möglich, den Brennstoffzellenstapel an einem gewünschten Installationsort zuverlässig zu installieren.
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich, worin bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung aufgezeigt sind.
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1 ist eine Draufsicht, die schematisch ein elektrisches Brennstoffzellen-Fahrzeug zeigt, das mit einem Brennstoffzellenstapel gemäß einer ersten Ausführung ausgestattet ist;
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2 ist eine Perspektivansicht, die schematisch den Brennstoffzellenstapel zeigt;
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3 ist eine partielle Explosionsperspektivansicht, die den Brennstoffzellenstapel zeigt;
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4 ist eine Explosionsperspektivansicht, die Hauptkomponenten einer Brennstoffzelle des Brennstoffzellenstapels zeigt;
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5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Gehäuse des Brennstoffzellenstapels zeigt, entlang Linie IV-IV in 2;
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6 ist eine Explosionsperspektivansicht, die eine obere Seitenplatte des Gehäuses zeigt;
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7 ist eine Explosionsperspektivansicht, die eine untere Seitenplatte des Gehäuses zeigt;
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8 ist eine Querschnittsansicht, die die untere Seitenplatte zeigt, entlang Linie VIII-VIII in 7;
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9 ist eine Perspektivansicht, die partiell im Querschnitt eine Halterungsstruktur und das Gehäuse zeigt;
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10 ist eine Seitenansicht von 9;
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11 ist eine Perspektivansicht, die schematisch einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer zweiten Ausführung zeigt;
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12 ist eine Explosionsperspektivansicht, die eine untere Platte eines Gehäuses zeigt;
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13 ist eine Seitenansicht, die das Gehäuse und eine Halterungsstruktur zeigt;
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14 ist eine Perspektivansicht, die schematisch einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer dritten Ausführung zeigt;
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15 ist eine Explosionsperspektivansicht, die eine untere Seitenplatte des Gehäuses zeigt; und
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16 ist eine Perspektivansicht, die eine Befestigungsstruktur eines Brennstoffzellenstapels gemäß der
JP 2008-112708 A zeigt.
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Wie in 1 gezeigt, wird ein Brennstoffzellenstapel 10 gemäß einer ersten Ausführung zum Beispiel in einem vorderen Kasten (so genannten Motorraum) 12f eines elektrischen Brennstoffzellen-Fahrzeugs (Brennstoffzellen-Fahrzeug) 12 angeordnet. Der Brennstoffzellenstapel 10 enthält eine Mehrzahl von Brennstoffzellen 14, die zusammengestapelt sind, und ein Gehäuse 16, das die gestapelten Brennstoffzellen 14 aufnimmt (siehe 1 bis 3). Wie in 2 gezeigt, ist das Gehäuse 16 am Fahrzeugkarosserierahmen (Installationsort) 12S des elektrischen Brennstoffzellen-Fahrzeugs 12 mittels einer Halterungsstruktur 18 angebracht. Der Installationsort für den Brennstoffzellenstapel ist nicht auf den vorderen Kasten 12f beschränkt. Zum Beispiel könnte der Brennstoffzellenstapel 10 auch unter dem Boden in der Mitte des Fahrzeugs oder in der Nähe des hinteren Gepäckraums angeordnet werden.
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Wie in 3 gezeigt, sind die Brennstoffzellen 14 in aufrechter Lage in Fahrzeugbreitenrichtung gemäß Pfeil B gestapelt, welche eine Fahrzeuglängsrichtung des elektrischen Brennstoffzellen-Fahrzeugs (Fahrtrichtung des Fahrzeugs), gemäß Pfeil A, schneidet. Am einen Ende der Brennstoffzellen 14 in der Stapelrichtung ist eine erste Anschlussplatte 20a vorgesehen. Eine erste Isolierplatte 22a ist außerhalb der ersten Anschlussplatte 20a vorgesehen, und eine erste Endplatte 24a ist außerhalb der ersten Isolierplatte 22a vorgesehen. Am anderen Ende der Brennstoffzelle 14 in der Stapelrichtung ist eine zweite Anschlussplatte 20b vorgesehen. Eine zweite Isolierplatte 22b ist an der Außenseite der zweiten Anschlussplatte 20b vorgesehen, und eine zweite Endplatte 24b ist außerhalb der zweiten Isolierplatte 22b vorgesehen.
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Ein erster Stromausgangsanschluss 26a erstreckt sich von einem angenähert mittigen Abschnitt der ersten Endplatte 24a nach außen, welche eine seitlich langgestreckte Form (rechteckige Form) hat. Der erste Stromausgangsanschluss 26a kann sich auch von einer Position erstrecken, die von dem mittleren Abschnitt der ersten Endplatte 24a abweicht. Der erste Stromausgangsanschluss 26a ist mit der ersten Anschlussplatte 20a verbunden. Ein zweiter Stromausgangsanschluss 26b erstreckt sich von einem angenähert mittigen Abschnitt der zweiten Endplatte 24b nach außen, die eine seitlich langgestreckte Form (rechteckige Form) hat. Der zweite Stromausgangsanschluss 26b ist mit der zweiten Anschlussplatte 20b verbunden.
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Koppelstangen 28 mit konstanter Länge sind jeweils zwischen entgegengesetztem Seiten der ersten Endplatte 24a und der zweiten Endplatte 24b so vorgesehen, dass die Enden der Koppelstangen 28 an jeweiligen zwischenliegenden Position der jeweiligen Seiten angeordnet ist. Beide Enden der jeweiligen Koppelstangen 28 sind an der ersten Endplatte 24a und der zweiten Endplatte 24 mittels Schrauben 30 befestigt, um auf die Mehrzahl der gestapelten Brennstoffzellen 14 in der mit dem Pfeil B angegebenen Richtung eine Dichtziehlast auszuüben.
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Wie in 4 gezeigt, enthält die Brennstoffzelle 14 eine Membranelektrodenanordnung 32 sowie einen kathodenseitigen Separator 34 und einen anodenseitigen Separator 36, welche die Membranelektrodenanordnung 32 zwischen sich aufnehmen.
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Der kathodenseitige Separator 34 und der anodenseitige Separator 36 sind aus Metallplatten, wie etwa Stahlplatten, rostfreien Stahlblechen, Aluminiumblechen, galvanisierten Stahlblechen oder Metallblechen hergestellt, welche oberflächenbehandelte korrosionshemmende Oberflächen haben. Der kathodenseitige Separator 34 und der anodenseitige Separator 36 haben jeweils eine rechteckige flache Oberfläche und sind aus dünnem Metallblech durch Pressung zu Wellblech geformt, das im Querschnitt eine gewellte Form (Rippen und Vertiefungen) und auf der Oberfläche eine wellige oder Serpentinenform hat. Statt der Metallseparatoren könnten zum Beispiel auch Kohlenstoffseparatoren als der kathodenseitige Separator 34 und der anodenseitige Separator 36 verwendet werden.
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Der kathodenseitige Separator 34 und der anodenseitige Separator 36 haben jeweils eine seitlich langgestreckte Form, mit Längsseiten, die sich in horizontaler Richtung gemäß Pfeil B erstrecken, und kurzen Seiten in der Schwerkraftrichtung gemäß Pfeil C. Alternativ können sich die kurzen Seiten auch in der horizontalen Richtung erstrecken, und die langen Seiten in der Schwerkraftrichtung.
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Am einen Ende der Brennstoffzelle 14 in Längsrichtung gemäß Pfeil A sind ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a zum Zuführen eines sauerstoffhaltigen Gases und ein Brenngaszufuhrkanal 44a zum Zuführen von Brenngas, wie etwa wasserstoffhaltigem Gas, vorgesehen. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a und der Brenngaszufuhrkanal 40a erstrecken sich durch die Brennstoffzelle 14 in Richtung von Pfeil B.
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Am anderen Ende der Brennstoffzelle 14 in der Längsrichtung gemäß Pfeil A sind ein Brenngasabführkanal 40b zum Abführen des Brenngases und ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b zum Abführen des sauerstoffhaltigen Gases vorgesehen. Der Brenngasabführkanal 40b und der Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b erstrecken sich durch die Brennstoffzelle 14 in Richtung von Pfeil B.
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An einer Seite an beiden Endabschnitten der Brennstoffzelle 14 in der kurzen Richtung gemäß Pfeil C, das heißt an einer Seite benachbart dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a und dem Brenngaszufuhrkanal 40a, sind zwei Kühlmittelzufuhrkanäle 42a zum Zuführen von Kühlmittel an den jeweiligen entgegengesetzten Seiten vorgesehen. Die Kühlmittelzufuhrkanäle 42a erstrecken sich durch die Brennstoffzelle 14 in Richtung von Pfeil B. An der anderen Seite an beiden Endabschnitten der Brennstoffzelle 14 in der kurzen Richtung, das heißt benachbart dem Brenngasabführkanal 40b und dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b, sind zwei Kühlmittelabführkanäle 42b zum Abführen des Kühlmittels an den jeweiligen entgegengesetzten Seiten vorgesehen. Die Kühlmittelabführkanäle 42b erstrecken sich durch die Brennstoffzelle 14 in Richtung von Pfeil B.
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Die Membranelektrodenanordnung 32 enthält eine Kathode 46 und eine Anode 48, und eine Festpolymerelektrolytmembran 44, die zwischen der Kathode 46 und der Anode 48 eingefügt ist. Die Festpolymerelektrolytmembran 44 wird gebildet, indem eine dünne Perfluorsulfonsäure-Membran zum Beispiel mit Wasser imprägniert wird.
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Die Kathode 46 und die Anode 48 haben jeweils eine Gasdiffusionsschicht (nicht gezeigt), wie etwa Kohlepapier, und eine Elektrodenkatalysatorschicht (nicht gezeigt) aus Platinlegierung, die auf porösen Kohlenstoffpartikeln getragen ist. Die Kohlenstoffpartikel sind gleichmäßig auf der Oberfläche der Gasdiffusionsschicht abgelagert. Die Elektrodenkatalysatorschicht der Kathode 46 und die Elektrodenkatalysatorschicht der Anode 48 sind jeweils auf beiden Oberflächen der Festpolymerelektrolytmembran ausgebildet.
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Der kathodenseitige Separator 34 hat auf seiner zur Membranelektrodenanordnung 32 weisenden Oberfläche 34a ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 50. Das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 50 ist mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a und dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b verbunden. Das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 50 enthält eine Mehrzahl von welligen Strömungsnuten (oder geraden Strömungsnuten), die sich in der Richtung von Pfeil A erstrecken.
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Der anodenseitige Separator 36 hat auf seiner zur Membranelektrodenanordnung 32 weisenden Oberfläche 36a ein Brenngasfließfeld 52. Das Brenngasfließfeld 52 ist mit dem Brenngaszufuhrkanal 40a und dem Brenngasabführkanal 40b verbunden. Das Brenngasfließfeld 52 enthält eine Mehrzahl von welligen Strömungsnuten (oder geraden Strömungsnuten), die sich in Richtung von Pfeil A erstrecken.
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Ein Kühlmittelfließfeld 54 ist zwischen einer Oberfläche 36b des anodenseitigen Separators 36 und einer Oberfläche 34b des benachbarten kathodenseitigen Separators 34 ausgebildet. Das Kühlmittelfließfeld 54 ist mit den Kühlmittelzufuhrkanälen 42a und den Kühlmittelabführkanälen 42b verbunden. In dem Kühlmittelfließfeld 54 fließt das Kühlmittel über die Elektrodenfläche der Membranelektrodenanordnung 32.
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Ein erstes Dichtungselement 56 ist integriert mit den Oberflächen 34a, 34b des kathodenseitigen Separators 34 um das Außenumfangsende des kathodenseitigen Separators 34 herum ausgebildet. Ein zweites Dichtungselement 58 ist integriert mit den Oberflächen 36a, 36b des anodenseitigen Separators 36 um ein Außenumfangsende des anodenseitigen Separators 36 herum ausgebildet.
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Das erste Dichtungselement 56 und das zweite Dichtungselement 58 sind jeweils aus Dichtungsmaterial hergestellt, Dämpfmaterial oder Packungsmaterial, wie etwa EPDM (Ethylenpropylendien-Monomer), NBR (Nitrilbutadien-Gummi), Fluorgummi, Silikongummi, Fluorsilikongummi, Butylgummi, Naturgummi, Styrolgummi, Chloroprengummi oder Acrylgummi.
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Wie in 3 gezeigt, sind ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführverteiler 60a, ein Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführsammler 60b, ein Brenngaszuführverteiler 62a und ein Brenngasabführsammler 62b mit der ersten Endplatte 24a verbunden. Der Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführverteiler 60a ist mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a verbunden, der Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführsammler 60b ist mit dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b verbunden, der Brenngaszuführverteiler 62a ist mit dem Brenngaszufuhrkanal 40a verbunden, und der Brenngasabführsammler 62b ist mit dem Brenngasabführkanal 40b verbunden.
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Wie in 1 gezeigt, sind ein Kühlmittelzufuhrverteiler 64a und ein Kühlmittelabführsammler 64b mit der zweiten Endplatte 24b verbunden. Der Kühlmittelzufuhrverteiler 64a ist mit dem Paar von Kühlmittelzufuhrkanälen 42a verbunden, und der Kühlmittelabführsammler 64b ist mit dem Paar von Kühlmittelabführkanälen 42b verbunden.
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Die erste Endplatte 24a und die zweite Endplatte 24b sind zwei Seiten (Oberflächen) an beiden Enden des Gehäuses 16 in der Fahrzeugbreitenrichtung gemäß Pfeil B ausgebildet. Wie in den 3 und 5 gezeigt, sind eine vordere Seitenplatte 66 und eine hintere Seitenplatte 68 als zwei Seiten (Oberflächen) an beiden Enden des Gehäuses 16 in der Fahrzeuglängsrichtung gemäß Pfeil B ausgebildet. Eine obere Seitenplatte 70 und eine untere Seitenplatte 72 sind als zwei Seiten (Oberflächen) an beiden Enden des Gehäuses 16 in der Fahrzeughöhenrichtung gemäß Pfeil C angeordnet.
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Zum Beispiel sind die vordere Seitenplatte 66 und die hintere Seitenplatte 68 durch Extrusion, Formpressen, spanendes Bearbeiten oder dergleichen hergestellt. Die vordere Seitenplatte 66 hat eine seitlich langgestreckte Plattenform, die in der vertikalen Richtung angeordnet ist. Innere Vorsprünge 66a, 66b, die einwärts des Gehäuses 16 vorstehen, sind an oberen und unteren Positionen der vorderen Seitenplatte 66 ausgebildet. Die inneren Vorsprünge 66a, 66b haben die Funktion, eine externe Last (Last von der Vorderseite) auf die obere Seitenplatte 70 und die untere Seitenplatte 72 zu übertragen. Die obere Seitenplatte 70 und die untere Seitenplatte 72 haben die Funktion, den Brennstoffzellenstapel 10 vor Lasten zu schützen, die in Richtung von oben und unten einwirken.
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Die hintere Seitenplatte 68 hat eine seitlich langgestreckte Plattenform, die in der vertikalen Richtung angeordnet ist. Innere Vorsprünge 68a, 68b, die einwärts des Gehäuses 16 vorstehen, sind an oberen und unteren Positionen der hinteren Seitenplatte 68 ausgebildet. Auf die gleiche Weise wie eine später beschriebene obere Seitenplatte 70 kann ein Paar von Pressplatten mit flachen Plattenelementen, die zwischen die Pressplatten eingefügt sind, als die vordere Seitenplatte 66 und die hintere Seitenplatte 68 verwendet werden.
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Wie in den 5 und 6 gezeigt, enthält die obere Seitenplatte 70 eine äußere Platte 74 und eine innere Platte 76 als Paar von Pressplatten (durch Pressformung gebildete Platten), die miteinander vereinigt sind. Die äußere Platte 74 und die innere Platte 76 sind jeweils eine dünne Metallplatte mit gewellten Oberflächen (gestuften Oberflächen), welche durch Pressformung ausgebildet sind. Flache Plattenelemente 78a, 78b sind zwischen der äußeren Platte 74 und der inneren Platte 76 an Positionen entsprechend beiden Endabschnitten der äußeren Platte 74 und der inneren Platte 76 vorgesehen (an beiden Endabschnitten in Richtung von Pfeil A), die sich in der Stapelrichtung gemäß Pfeil B erstrecken.
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Die äußere Platte 74 ist eine dünne Platte, die eine Oberseite des Gehäuses 16 bildet. Rippen 80a, 80b sind an der Oberfläche der äußeren Platte 74 diagonal angeordnet (oder einer Anordnung, die diagonale Positionen und entgegengesetzte Seitenpositionen verbindet). Die Oberflächen der Rippen 80a, 80b sind an unterschiedlichen Positionen von den restlichen Teilen der Oberfläche der äußeren Platte 74 in der Dickenrichtung ausgebildet. Das heißt, die Rippen 80a, 80b sind an oberen Positionen in der Höhenrichtung vorgesehen (stehen nach oben vor).
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Die innere Platte 76 ist eine dünne Platte, welche eine Innenoberfläche des Gehäuses 16 bildet. Die innere Platte 76 hat eine gekrümmte Form oder eine gebogene Form oder hat eine gekrümmte und gebogene Form entlang der Außengestalt der Brennstoffzellen 14. Zum Beispiel sind gekrümmte Abschnitte 76a, 76b an beiden Endabschnitten der inneren Platte 76 in Richtung von Pfeil B ausgebildet, entlang den gekrümmten Formen an den Ecken der Brennstoffzellen 14. Ein deformierter Abschnitt 76c ist in der Mitte der inneren Platte 76 in Richtung von Pfeil A vorgesehen. Zum Beispiel ist der deformierte Abschnitt 76c entlang der Außenform des Brennstoffzellenstapels 10, das heißt entlang der Koppelstange 28, aufwärts gekrümmt oder gebogen.
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Die flachen Plattenelemente 78a, 78b haben eine angenähert quadratische Stangenform, welche sich in der mit Pfeil B angegebenen Richtung erstreckt, und die flachen Plattenelemente 78a, 78b sind dicker als die äußere Platte 74 und die innere Platte 76. Bevorzugt ist, wie in 5 gezeigt, die Dicke ta der flachen Plattenelemente 78a, 78b im Wesentlichen gleich der Dicke tb der inneren Vorsprünge 66a, 68a.
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Die flachen Plattenelemente 78a, 78b sind an der äußeren Platte 74 und der inneren Platte 76 durch MIG-Schweißung oder TIG-Schweißung befestigt (es könnten auch andere Befestigungsverfahren angewendet werden, wie etwa Punktschweißen, Löten oder Reibschweißen). Zum Beispiel sind zwei lineare Schweißabschnitte WP1, die sich in Richtung von Pfeil B erstrecken, an jedem beider Enden der äußeren Platte 74 und der inneren Platte 76 in Richtung von Pfeil A vorgesehen. Zwei lineare Schweißabschnitte WP2 sind in jedem der flachen Plattenelemente 78a, 78b an Positionen entsprechend den Schweißabschnitten WP1 vorgesehen. Die Schweißabschnitte WP1, WP2 sind miteinander verbunden.
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Ähnlich sind die äußere Platte 74 und die innere Platte 76 zum Beispiel durch MIG-Schweißung, TIG-Schweißung oder dergleichen aneinander befestigt. Zwei rechteckige Schweißabschnitte WP3 sind an der äußeren Platte 74 in Richtung von Pfeil B gegenüberliegend vorgesehen. Zwei rechteckige Schweißabschnitte WP4 sind an der inneren Platte 76 in Richtung von Pfeil B gegenüberliegend vorgesehen. Die Schweißabschnitte WP3, WP4 sind miteinander verbunden. Bolzeneinsetzlöcher 82 sind an gewünschten Positionen in der äußeren Platte 74, der inneren Platte 76 und den flachen Plattenelementen 78a, 78b ausgebildet.
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Die untere Seitenplatte 72 hat eine Montagestruktur 18. Wie in den 5 und 7 gezeigt, enthält die untere Seitenplatte 72 eine äußere Platte 74 und eine innere Platte 76 als Paar von Pressplatten (durch Pressformung gebildete Platten), die miteinander verbunden sind. Die äußere Platte 84 und die innere Platte 86 sind jeweils eine dünne Metallplatte mit gewellten Oberflächen (gestuften Oberflächen), welche durch Pressformung ausgebildet sind. Ein erstes Plattenelement 88a und ein zweites Plattenelement 88b sind zwischen der äußeren Platte 84 und der inneren Platte 86 an Positionen entsprechend den beiden Endabschnitten der äußeren Platte 84 und der inneren Platte 86 vorgesehen (beiden Endabschnitten in Richtung von Pfeil A), die sich in Stapelrichtung gemäß Pfeil B erstrecken.
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Bevorzugt ist, wie in 5 gezeigt, die Dicke (Breite) tc des ersten Plattenelements 88a und des zweiten Plattenelements 88b größer als die Dicke tb der inneren Vorsprünge 66b, 68b. Alternativ kann die Dicke tc des ersten Plattenelements 88a und des zweiten Plattenelements 88b im Wesentlichen gleich der Dicke tb der inneren Vorsprünge 66b, 68b sein. Die äußere Platte 84 und die innere Platte 86 haben die gleiche Struktur wie die oben beschriebene äußere Platte 74 und innere Platte 76.
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Die äußere Platte 84 ist eine dünne Platte, die eine Unterseite des Gehäuses 16 bildet. Rippen 90a, 90b sind an der Oberfläche der äußeren Platte 84 diagonal vorgesehen (oder in einer Anordnung, welche die diagonalen Positionen und entgegengesetzte Seitenpositionen verbindet). Die Positionen der Oberflächen der Rippen 90a, 90b sind vom restlichen Teil der Oberfläche der äußeren Platte 84 in der Dickenrichtung unterschiedlich. Das heißt, die Rippen 90a, 90b sind in der Höhenrichtung an tieferen Positionen vorgesehen (stehen nach unten vor).
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Die innere Platte 86 ist eine dünne Platte, die eine Innenoberfläche des Gehäuses 16 bildet. Die innere Platte 86 hat eine gekrümmte oder eine gebogene Form, oder hat eine gekrümmte und gebogene Form entlang der Außengestalt der Brennstoffzellen 14. Zum Beispiel sind gekrümmte Abschnitte 86a, 68b an beiden Endrandabschnitten der inneren Platte 86 in Richtung von Pfeil A ausgebildet, entlang den gekrümmten Formen an den Ecken der Brennstoffzellen 14. Ein deformierter Abschnitt 86c ist in der Mitte der inneren Platte 86 in Richtung von Pfeil A vorgesehen. Zum Beispiel ist der deformierte Abschnitt 86c entlang der Außenform des Brennstoffzellenstapels 10, zum Beispiel entlang der Koppelstange 28, nach unten gekrümmt (oder gebogen).
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Wie in 7 gezeigt, erstrecken sich das erste Plattenelement 88a und das zweite Plattenelement 88b in Richtung von Pfeil B, und das erste Plattenelement 88a und das zweite Plattenelement 88b sind dicker als die äußere Platte 84 und die innere Platte 86. Das erste Plattenelement 88a, das an einer vorderen Position in Fahrzeuglängsrichtung gemäß Pfeil Af angeordnet ist, hat eine im Wesentlichen flache plattenförmige Gestalt, und ein Paar von ersten Befestigungsabschnitten 92 sind an beiden Endabschnitten des ersten Plattenelements 88a in der Längsrichtung vorgesehen.
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Jeder der ersten Befestigungsabschnitte 92 enthält drei (oder zwei oder vier) Befestigungsnaben 92a. Jede der Befestigungsnaben 92a hat ein Schraubloch 94 (siehe 8). Mittels der Befestigungsnaben 92a können die Innengewinde länger sein. Die Befestigungsnaben 92 können einstückig mit dem ersten Plattenelement 88a ausgebildet sein. Alternativ können, als die Befestigungsnaben 92a, separate Komponenten mit dem ersten Plattenelement 88a verbunden werden. Anstelle der Schraublöcher 94 können zum Beispiel auch Stehbolzen verwendet werden.
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Das zweite Plattenelement 88b ist an einer hinteren Position in Fahrzeuglängsrichtung gemäß Pfeil Ab angeordnet und hat eine im Wesentlichen flache plattenartige Form, und ein Paar von zweiten Befestigungsabschnitten 98 sind an beiden Endabschnitten des zweiten Plattenelements 88b in der Längsrichtung vorgesehen. Jeder der zwei Befestigungsabschnitte 98 enthält drei (oder zwei oder vier) Befestigungsnaben 98a. Jede der Befestigungsnaben 98a hat ein Schraubloch 102. Mittels der Befestigungsnaben 98a können die Innengewinde länger sein. Die Befestigungsnaben 98a können einstückig mit dem zweiten Plattenelement 88b ausgebildet sein. Alternativ können, als die Befestigungsnaben 98a, separate Komponenten mit dem zweiten Plattenelement 88b verbunden werden.
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Ein Paar von Öffnungen (oder Löchern) 106a und ein Paar von Öffnungen 106b sind an beiden Endabschnitten der äußeren Platte 84 in Richtung von Pfeil A ausgebildet, um die Befestigungsnaben 92a, 98a jeweils durch die Öffnungen 106a, 106b treten zu lassen.
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Das erste Plattenelement 88a und das zweite Plattenelement 88b sind an der äußeren Platte 84 und der inneren Platte 86 durch MIG-Schweißung oder TIG-Schweißung befestigt (es können auch andere Befestigungsverfahren angewendet werden, wie etwa Punktschweißen, Löten oder Reibschweißen). Zum Beispiel sind zwei lineare Schweißabschnitte WP5, die sich in Richtung von Pfeil B erstrecken, an jedem von beiden Endabschnitten der äußeren Platte 84 und der inneren Platte 86 in Richtung von Pfeil A vorgesehen. Zwei lineare Schweißabschnitte WP6 sind an jedem des ersten Plattenelements 88a und des zweiten Plattenelements 88b an Positionen entsprechend den Schweißabschnitten WP5 vorgesehen. Die Schweißabschnitte WP5, WP6 sind miteinander verbunden.
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Ähnlich sind die äußere Platte 84 und die innere Platte 86 zum Beispiel durch MIG-Schweißung, TIG-Schweißung oder dergleichen aneinander befestigt. Zwei rechteckige Schweißabschnitte, WP7 sind an der äußeren Platte 84 in Richtung von Pfeil B gegenüberliegend vorgesehen. Zwei rechteckige Schweißabschnitte WP8 sind in der inneren Platte 86 in Richtung von Pfeil B gegenüberliegend vorgesehen. Die Schweißabschnitte WP7, WP8 sind miteinander verbunden. Bolzeneinsetzlöcher 82 sind an gewünschten Positionen in der äußeren Platte 84, der inneren Platte 86, dem ersten Plattenelement 88a und dem zweiten Plattenelement 88b ausgebildet.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die Halterungsstruktur 18 einen im Wesentlichen rechteckigen Rahmen 110. Vier Beine 112 des Rahmens 110 jeweils mit einer vorbestimmten Länge sind an einem Fahrzeugkarosserierahmen 12S des elektrischen Brennstoffzellen-Fahrzeugs 12 befestigt. In dem Rahmen 110 sind Befestigungseinheiten 124 an beiden Enden an der Vorderseite in der Fahrzeuglängsrichtung gemäß Pfeil Af und an beiden Enden an der Rückseite in der Fahrzeuglängsrichtung gemäß Pfeil Ab vorgesehen.
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Wie in 9 und 10 gezeigt, enthält die Befestigungseinheit 124 zwei Platten 126, 128, die mittels einer Schraube an dem Rahmen 110 befestigt sind. Die Platte 126 ist im Querschnitt angenähert U-förmig und hat ein Innengewindeelement 132. Das Innengewindeelement 132 ist in elastisches Material gebettet, zum Beispiel in ein Gummielement 130. Die Platte 128 ist wie ein Tor vorgesehen, um einen oberen Abschnitt der Platte 126 zu überdecken. Elastisches Material, wie etwa ein Gummielement 134, ist an der Innenoberfläche der Platte 128 vorgesehen.
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Ein Loch 136 ist an einem oberen Abschnitt der Platte 128 koaxial zum Innengewindeabschnitt des Innengewindeelements 132 ausgebildet. Eine Schraube 138 ist durch das Loch 136 eingesetzt, und ein Kopplungselement 140 ist an der Befestigungseinheit 124 mittels der Schraube 138 angebracht. Ein Ende 140a des Koppelelements 140 ist zwischen den Platten 126, 128 vorgesehen und die Schraube 138 ist in ein Loch 142 eingesetzt, das in dem einen Ende 140a ausgebildet ist. Die Schraube 138 ist in das Innengewindeelement 132 eingeschraubt. Das eine Ende 140a wird durch die Elastizität der Gummielemente 130, 134 gehalten. Die Oberseite vom einen Ende 140a kontaktiert die Unterseite des Gummielements 134 ohne jede Lücke.
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Eine Mehrzahl von zum Beispiel drei Löchern 144 sind am anderen Ende 140b des Koppelelements 140 ausgebildet (die Anzahl der Löcher 144 kann nach Bedarf bestimmt werden). Eine Schraube 146 ist in jedes der Löcher 144 eingesetzt. Die Schrauben 146 stehen mit den Schraublöchern 94 der Befestigungsnaben 92a und den Schraublöchern 102 der Befestigungsnaben 98a in Eingriff. Das Kopplungselement 140 enthält einen gebogenen Abschnitt 140c zwischen dem einen Ende 140a und dem anderen Ende 140b.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die obere Seitenplatte 70 an oberen Abschnitten der vorderen Seitenplatte 66 und hinteren Seitenplatte 68 mittels Schrauben 148 befestigt. Die hintere Platte 72 ist an unteren Abschnitten der vorderen Seitenplatte 66, der hinteren Seitenplatte 68, der ersten Endplatte 24a und der zweiten Endplatte 24b mittels Schrauben 148 befestigt. Die obere Seitenplatte 70, die untere Seitenplatte 72, die vordere Seitenplatte 66 und die hintere Seitenplatte 68 sind an der ersten Endplatte 24a und der zweiten Endplatte 24b mittels Schrauben 148 befestigt.
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Nachfolgend wird der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 10 beschrieben.
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Zuerst wird, wie in 2 gezeigt, sauerstoffhaltiges Gas von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zuführverteiler 60a an der ersten Endplatte 24 dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a zugeführt. Brenngas, wie etwa wasserstoffhaltiges Gas, wird von dem Brenngaszuführverteiler 62a an der ersten Endplatte 24a dem Brenngaszufuhrkanal 40a zugeführt. Ferner wird, wie in 1 gezeigt, Kühlmittel, wie etwa reines Wasser, Ethylenglykol, Öl oder dergleichen von dem Kühlmittelzufuhrverteiler 64a an der zweiten Endplatte 24b dem Paar von Kühlmittelzuführkanälen 42a zugeführt.
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Somit fließt, wie in 4 gezeigt, das sauerstoffhaltige Gas von dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Zufuhrkanal 38a in das Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 50 des kathodenseitigen Separators 34. Das sauerstoffhaltige Gas fließt entlang dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Fließfeld 50 in Richtung von Pfeil A, und das sauerstoffhaltige Gas wird der Kathode 46 der Membranelektrodenanordnung 32 zugeführt.
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Unterdessen wird das Brenngas von dem Brenngaszufuhrkanal 40a zum Brenngasfließfeld 52 des anodenseitigen Separators 36 zugeführt. Das Brenngas fließt entlang dem Brenngasfließfeld 52 in Richtung von Pfeil A, und das Brenngas wird der Anode 48 der Membranelektrodenanordnung 32 zugeführt.
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So werden in der Membranelektrodenanordnung 32 das der Kathode 46 zugeführte sauerstoffhaltige Gas und das der Anode 48 zugeführte Brenngas in den elektrischen Reaktionen an Elektrodenkatalysatorschichten der Kathode 46 und der Anode 48 verbraucht, um Elektrizität zu erzeugen.
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Dann wird das an der Kathode 46 der Membranelektrodenanordnung 32 verbrauchte sauerstoffhaltige Gas entlang dem Sauerstoffhaltiges-Gas-Abführkanal 38b in Richtung von Pfeil B abgeführt. Unterdessen wird das an der Anode 48 der Membranelektrodenanordnung 32 verbrauchte Brenngas entlang dem Brenngasabführkanal 40b in Richtung von Pfeil B abgeführt.
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Ferner fließt das dem Paar von Kühlmittelzufuhrkanälen 42a zugeführte Kühlmittel in das Kühlmittelfließfeld 54 zwischen dem kathodenseitigen Separator 34 und dem anodenseitigen Separator 36. Das Kühlmittel fließt zuerst in Richtung von Pfeil C einwärts und fließt dann in Richtung von Pfeil A zum Kühlen der Membranelektrodenanordnung 32. Nachdem das Kühlmittel in Richtung von Pfeil C auswärts geflossen ist, wird das Kühlmittel entlang dem Paar von Kühlmittelabführkanälen 32b in Richtung von Pfeil B abgeführt.
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In der ersten Ausführung hält, wie in den 5 und 6 gezeigt, die obere Seitenplatte 70 die dünne äußere Platte 74 und die dünne innere Platte 76. Die flachen Plattenelemente 78a, 78b, die dicker als die äußeren und inneren Platten 74, 76 sind, sind zwischen die äußere Platte 74 und die innere Platte 76 an Positionen eingefügt, die den beiden Endabschnitten (beiden Endabschnitten in der Fahrzeuglängsrichtung) der äußeren und inneren Platten 74, 76 entsprechen, die sich in der Stapelrichtung erstrecken.
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Daher können die flachen Plattenelemente 78a, 78b als Verstärkungsrippen fungieren, und es wird möglich, die Dicke der äußeren Platte 74 und der inneren Platte 76 wirkungsvoll zu reduzieren. Daher kann insgesamt eine leichtgewichtige und wirtschaftliche Struktur für das Gehäuse 16 verwendet werden. Dementsprechend kann der Brennstoffzellenstapel 10 eine externe Last zuverlässig aufnehmen, und es wird möglich, die Brennstoffzelle 14 geeignet zu schützen.
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Ferner enthält die innere Platte 76 der oberen Seitenplatte 70 zum Beispiel die gekrümmten Abschnitte 76a, 76b, die entlang der Krümmungen der Ecken der Brennstoffzellen 14 gekrümmt sind, und den deformierten Abschnitt 76c, der entlang der Koppelstange 78 deformiert ist. Die gekrümmten Abschnitte 76a, 76b und der deformierte Abschnitt 76c haben, wie die Rippen, eine Verstärkungsfunktion. Ähnlich hat in der unteren Seitenplatte 72 die innere Platte 76 eine gekrümmte Form entlang der Außenform der Brennstoffzellen 14 und hat, wie die Rippe, eine Verstärkungsfunktion.
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Ferner sind in der vorderen Seitenplatte 66 und der hinteren Seitenplatte 68 die inneren Vorsprünge 66a, 66b und 68a, 68b, die einwärts des Gehäuses 16 vorstehen, an den oberen und unteren Positionen ausgebildet. Die inneren Vorsprünge 66a, 66b und 68a, 68b minimieren den Spalt mit dem Außenumfang des Brennstoffzellenstapels 10, um den Raum effektiv zu nutzen, und haben, wie die Rippen, eine Verstärkungsfunktion.
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In der Struktur werden die Komponenten der Brennstoffzelle 14 in dem Gehäuse 16 durch die obere Seitenplatte 70, die untere Seitenplatte 72, die vordere Seitenplatte 66 und die hintere Seitenplatte 68 zuverlässig und sicher zusammengehalten. Selbst wenn daher eine externe Last auf den Brennstoffzellenstapel 10 einwirkt, wird es möglich, die Brennstoffzelle 14 leicht und zuverlässig zu schützen.
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Ferner enthält die äußere Platte 74 der oberen Seitenplatte 70 die Rippen 80a, 80b, welche zumindest die diagonale Position der äußeren Platte 74 miteinander verbinden und aufwärts vorstehen. Die äußere Platte 84 der unteren Seitenplatte 72 enthält Rippen 90a, 90b, welche zumindest die diagonale Position der äußeren Platte 74 miteinander verbinden und nach unten vorstehen. Da in der Struktur die äußeren Platten 74, 84 geeignet verstärkt sind, kann die Größe der äußeren Plattem 74, 84 so weit wie möglich reduziert werden, und ferner kann eine Gewichtsreduktion erreicht werden.
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Ferner enthält, in der ersten Ausführung, die Halterungsstruktur 18 die untere Seitenplatte 72 des Gehäuses 16. Die untere Seitenplatte 72 enthält die äußere Platte 84 und die innere Platte 86, die zwischen der ersten Endplatte 24a und der zweiten Endplatte 24b vorgesehen sind, und das erste Plattenelement 88a und das zweite Plattenelement 88b, die zwischen der äußeren Platte 84 und der inneren Platte 86 vorgesehen sind.
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Ferner sind in dem ersten Plattenelement 88a das Paar von ersten Befestigungsabschnitten 92 zum Befestigen des Brennstoffzellenstapels 10 an dem Fahrzeugkarosserierahmen 12S vorgesehen. Ferner sind in dem zweiten Plattenelement 88b das Paar von zweiten Befestigungsabschnitten 98 zum Befestigen des Brennstoffzellenstapels 10 an dem Fahrzeugkarosserierahmen 12S vorgesehen.
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Daher ist die Halterungsstruktur 18 unter dem Brennstoffzellenstapel 10 vorgesehen und steht vom Brennstoffzellenstapel 10 in der horizontalen Richtung nicht signifikant nach außen vor. Daher wird insgesamt eine Größenreduktion der Halterungsstruktur 18 erreicht, und die Struktur lässt sich vereinfachen. Es wird möglich, den Brennstoffzellenstapel 10 am gewünschten Installationsort (zum Beispiel am Fahrzeugkarosserierahmen 12S) zuverlässig zu installieren.
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Ferner enthält, wie in den 9 und 10 gezeigt, die Halterungsstruktur 18 die Befestigungseinheiten 124, in denen die Gummielemente 130, 134 vorgesehen sind, und die Koppelelemente 140, die an den Befestigungseinheiten 124 angebracht sind, um die untere Seitenplatte 72 an dem Rahmen 10 zu befestigen. In der Struktur kann der gesamte Brennstoffzellenstapel 10 am Rahmen 110 und auch am Fahrzeugkarosserierahmen 12S elastisch gehalten werden. Dementsprechend kann die Verbesserung in der Vibrationsabsorption und Stoßbeständigkeit erreicht werden.
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Ferner sind die ersten Befestigungsabschnitte 92, als zwei Befestigungsabschnitte, an dem ersten Plattenelement 88a vorgesehen, und die zweiten Befestigungsabschnitte 98, als zwei Befestigungsabschnitte 92, sind an dem zweiten Plattenelement 88b vorgesehen. In der Struktur kann der Brennstoffzellenstapel 10 an dem Rahmen 110 zuverlässig gelagert werden.
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11 ist eine schematische Perspektivansicht eines Brennstoffzellenstapel 150 gemäß einer zweiten Ausführung. Bauteile, die mit jenen des Brennstoffzellenstapels 10 gemäß der ersten Ausführung identisch sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen. Auch in einer später beschriebenen dritten Ausführung sind die Bauelemente, die mit jenen des Brennstoffzellenstapels 10 der ersten Ausführung identisch sind, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und eine detaillierte Beschreibung davon wird weggelassen.
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Der Brennstoffzellenstapel 150 hat eine Halterungsstruktur 152, wo Befestigungseinheiten 164 an beiden Enden eines Rahmens 110 an der Vorderseite in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen sind, und an beiden Enden des Rahmens 110 an der Rückseite in der Fahrzeuglängsrichtung. Jede der Befestigungseinheiten 164 enthält eine am Rahmen 110 befestigte Platte 166. Die Platte 166 ist aufwärts gebogen, und zwei Schrauben 146 sind in ein vorderes Ende der Platte 166 eingesetzt.
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Wie in 12 gezeigt, hat ein Paar der ersten Befestigungsabschnitte 92, die an einem ersten Plattenelement 88a angeordnet sind jeweils zwei Befestigungsnaben 92a, und ein Paar von zweiten Befestigungsabschnitten 98, die an einem zweiten Plattenelement 88b angeordnet sind, haben jeweils zwei Befestigungsnaben 98a. Wie in den 12 und 13 gezeigt, steht eine Schraube 146 mit jedem der Schraublöcher 94 der Befestigungsnaben 92a und Schraublöchern 102 der Befestigungsnaben 98a in Gewindeeingriff, um das Gehäuse 16 an dem Rahmen 110 zu befestigen.
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In der zweiten Ausführung ist die Halterungsstruktur 152 weiter vereinfacht und wird somit eine Größenreduktion der Halterungsstruktur 152 erreichen. Somit kann die Halterungsstruktur 152 in einem kleineren Raum untergebracht werden.
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14 ist eine schematische Perspektivansicht eines Brennstoffzellenstapels 170 gemäß einer dritten Ausführung.
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Der Brennstoffzellenstapel 170 hat eine Halterungsstruktur 172, wo Befestigungseinheiten 124 an einer angenähert mittigen Position eines Rahmens 110 an der Vorderseite in der Fahrzeuglängsrichtung vorgesehen sind, sowie an beiden Enden des Rahmens 110 an der Rückseite in der Fahrzeuglängsrichtung. Wie in 15 gezeigt, ist ein erster Befestigungsabschnitt 92 benachbart einem angenähert mittigen Abschnitt eines ersten Plattenelements 88a in der Längsrichtung vorgesehen, und drei Löcher 174 zum Einsetzen von jeweiligen Befestigungsnaben 92a sind in einer äußeren Platte 84 gebildet.
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Da in dieser dritten Ausführung die Anzahl der Halterungspositionen nur drei ist, wird die Halterungsstruktur 172 weiter vereinfacht, und ansonsten erhält man die gleichen Vorteile wie in den ersten und zweiten Ausführungen.
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In einem Brennstoffzellenstapel (10) sind Brennstoffzellen (14) in einer Stapelrichtung zusammengestapelt, und die gestapelten Brennstoffzellen (14) sind in einem Gehäuse (16) angeordnet. Eine obere Seitenplatte (70) des Gehäuses (16) enthält eine äußere Platte (74) und eine innere Platte (76), die miteinander verbunden sind. Flache Plattenelemente (78a, 78b) sind zwischen die äußere Platte (74) und die innere Platte (76) an Positionen eingefügt, die beiden Endabschnitten der äußeren Platte (74) und der inneren Platte (76) entsprechen, die sich in der Stapelrichtung erstrecken. Die flachen Plattenelemente (78a, 78b) sind dicker als die äußere Platte (74) und die innere Platte (76).
