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HINTERGRUND
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle mit einem zwischen einem Stromkollektor und einem Endelement angeordneten Isolator.
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Die
JP 2008 - 251 309 A offenbart eine Brennstoffzelle, die einen Isolationswiderstand sicherstellt, indem ein Isolator zwischen einem Stromkollektor und einer Endplatte, die an einem Ende eines Brennstoffzellenstapels angeordnet ist, angeordnet wird.
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Eine Brennstoffzelle, die eine Endplatte mit elektrischer Isolierung aufweist, wird in der
JP H10 - 270 066 A offenbart. Ein mehrlagiges Isolierelement für eine Brennstoffzelle ist zudem Gegenstand der
JP H06 - 60 904 A .
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Aus der
DE 10 2006 029 511 A1 ist ein Brennstoffzellenstapel bekannt, bei dem eine isolierende Harzschicht mit guten elektrischen Isoliereigenschaften zwischen einer Anschlussplatte und einer Endplatte eingefügt ist, so dass eine Isolierplatte weggelassen werden kann. Das Anordnen eines Teils eines Isolierelements in einer örtlich ausgebildeten Vertiefung im Randabschnitt des Endelements ist Gegenstand der
JP 2010 - 262 769 A und der
JP 2010 - 140 870 A .
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Schließlich offenbart die
DE 195 38 034 A1 eine Hochtemperatur-Brennstoffzelle mit wenigstens zwei aufeinander angeordneten Schichten, die wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht umfasst, die wenigstens zwei aufeinander angeordnete keramische Lagen aus elektrisch isolierendem Material unterschiedlicher Zusammensetzung enthält.
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In jüngerer Zeit wurde die Verringerung der Größe von Komponenten, die nicht zur Leistungsabgabe der Brennstoffzelle beitragen, gefordert, um eine Leistungsdichte (eine Energieausgabedichte pro Masseeinheit oder Volumeneinheit) der Brennstoffzelle zu verbessern. Da der vorstehend beschriebene Isolator nicht zur Leistungsabgabe der Brennstoffzelle beiträgt, ist gefordert, die Dicke des Isolators zu verringern, während eine ausreichende Dicke zur Sicherstellung einer Isolationsdistanz beibehalten werden soll. Wenn jedoch die Dicke des Isolators verringert wird, können eine schwache Isolierung aufgrund der Erzeugung von kleinen Löchern bzw. Poren und eine schwache Isolierung aufgrund der Vermischung leitfähiger Materialien mit dem Isolatormaterial beim Herstellen des Isolators auftreten. Das vorstehend genannte Problem tritt ebenso bei einem Aufbau auf, bei dem ein Isolator zwischen einem willkürlichen Endelement, das außerhalb eines Endes eines Brennstoffzellenstapels angeordnet ist (d.h. nicht auf die Endplatte beschränkt ist), und einem Stromkollektor angeordnet ist. Das Endelement ist neben der Endplatte beispielsweise eine Druckplatte, die den in einem Gehäuse aufgenommenen Brennstoffzellenstapel in Richtung zum Stromkollektor drückt.
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KURZFASSUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um zumindest einen Teil des vorstehend beschriebenen Problems zu lösen und kann anhand der nachstehend dargelegten Aspekte verwirklicht werden.
- (1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Brennstoffzelle vorgeschlagen, aufweisend einen Stapelkörper mit einer Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen, einen Stromkollektor, der mit einem Ende des Stapelkörpers in Stapelrichtung der Einheitszellen in Kontakt steht, einen Isolator und ein Endelement, das in Stapelrichtung der Einheitszellen außerhalb des Isolators angeordnet ist. Der Isolator ist zwischen dem Stromkollektor und dem Endelement angeordnet und umfasst eine Mehrzahl von Isolierelementen, die jeweils einen bahnförmigen Flächenabschnitt haben. Die Isolierelemente sind über ihre Flächenabschnitte aufeinandergestapelt, wobei das Endelement einen Mittelabschnitt umfasst, der in Richtung des Isolators in Stapelrichtung ragt, sowie einen Außenrand, der den Mittelabschnitt umgibt und dünner als der Mittelabschnitt ist, um einen Stufenabschnitt um den Mittelabschnitt auszubilden. Ein Isolierelement der Mehrzahl von Isolierelementen ist dem Stromkollektor am Flächenabschnitt zugewandt und das andere Isolierelement der Mehrzahl von Isolierelementen ist dem Endelement zugewandt, wobei eine Fläche des Mittelabschnitts durch den Flächenabschnitt abgedeckt wird, jedes von der Mehrzahl von Isolierelementen einen den Flächenabschnitt umgebenden Wandabschnitt hat, der in eine Richtung zum Außenrand des Endelements ragt, und die Wandabschnitte eines jeden Isolierelements in dem Stufenabschnitt aufgenommen sind und den Mittelabschnitt umgeben.
- (2) Die Isolierelemente können jeweils eine Dicke von 0,5 mm oder weniger haben. Gemäß diesem Aspekt kann, da die Dicke eines jede Isolierelements dünn ist, die Dicke des Isolators insgesamt verringert werden, wodurch die Leistungsdichte der Brennstoffzelle verbessert wird, wenn der Isolator für die Brennstoffzelle genutzt wird.
- (3) Die Isolierelemente können jeweils aus einem thermoplastischen Harz bestehen. Gemäß diesem Aspekt kann, da das thermoplastische Harz als Material genutzt wird, der Isolator leicht durch ein Kompressionsvakuumformgebungsverfahren hergestellt werden.
- (4) Die Isolierelemente können durch ein Kompressionsvakuumformgebungsverfahren hergestellt sein. Gemäß diesem Aspekt kann die Dicke der Isolierelemente verringert werden.
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Die vorliegende Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Erfindung in Form einer Brennstoffzelle mit dem Isolator, eines Brennstoffzellensystems mit der Brennstoffzelle, eines Fahrzeugs, an dem das Brennstoffzellensystem montiert ist, und eines Herstellungsverfahrens für den Isolator ausgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1A zeigt eine Querschnittansicht, die schematisch einen Aufbau einer Brennstoffzelle zeigt, bei der ein Isolator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet;
- 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines mit einer strichpunktierten Linie in 1A eingekreisten Bereichs; und
- 2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht, die den Aufbau des Isolators zeigt.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform
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1A zeigt eine Schnittansicht, die schematisch den Aufbau einer Brennstoffzelle, bei der ein Isolator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Anwendung findet, zeigt. 1B zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs Ar1, der mit einer strichpunktierten Linie in 1A eingekreist ist. Eine Brennstoffzelle 10 ist eine so genannte Polymerelektrolytbrennstoffzelle und bildet zusammen mit einem Zufuhrteil für Reaktionsgas (Brenngas und Oxidationsgas), einem Zufuhrteil für Kühlmittel etc. ein Brennstoffzellensystem. Ein derartiges Brennstoffzellensystem ist beispielsweise bei Elektrofahrzeugen etc. montiert und wird als System zum Zuführen von Leistung für das Fahren des Fahrzeugs verwendet. Es sei angemerkt, dass in 1A Schrauben 250 und ein Gehäuse 500 zur Vereinfachung der Darstellung gestrichelt dargestellt sind.
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Die Brennstoffzelle 10 hat einen Stapelkörper 102S, einen ersten Stromkollektor 160E, einen zweiten Stromkollektor 160F, eine Endplatte 170, eine Druckplatte 200 sowie einen Isolator 300.
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Der Stapelkörper 102S hat einen Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Einheitszellen 102 in Stapelrichtung SD gestapelt ist. Jede Einheitszelle 102 besteht aus einer Membranelektrodenanordnung, einem Paar Gasdiffusionsschichten, welche die Membranelektrodenanordnung sandwichartig aufnehmen, und einem Paar Separatoren, welche den aus der Membranelektrodenanordnung und den Gasdiffusionsschichten bestehenden Stapelkörper sandwichartig zwischen sich aufnehmen. Es sei angemerkt, dass in dieser Ausführungsform die X-Achse parallel zur Stapelrichtung SD der Einheitszellen 102 definiert ist. In dieser Ausführungsform ist ferner die Y-Achse parallel zur Richtung der langen Seite der Einheitszellen 102 definiert, und die Z-Achse ist parallel zur Richtung der kurzen Seite der Einheitszellen 102 definiert, wobei die Einheitszellen eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt haben. Die Y-Achse und die Z-Achse sind jeweils senkrecht zur X-Achse.
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Der erste Stromkollektor 160E steht mit einer Endfläche des Stapelkörpers 102S in +X-Richtung in Kontakt. In dieser Ausführungsform besteht der erste Stromkollektor 160E aus Aluminium. Der zweite Stromkollektor 160F steht mit einer Endfläche des Stapelkörpers 102S in -X-Richtung in Kontakt. In dieser Ausführungsform hat der zweite Stromkollektor 160F eine Drei-Schicht-Struktur bestehend aus einer Titanschicht, einer Aluminiumschicht und einer Titanschicht und ein Außenrand des zweiten Stromkollektors 160F ist mit Kautschuk bzw. Gummi überzogen. Der erste Stromkollektor 160E und der zweite Stromkollektor 160F sammeln erzeugte Leistung einer jeden Einheitszelle 102 und geben die gesammelte Leistung über Klemmen an eine externe Vorrichtung aus. Es sei angemerkt, dass der erste Stromkollektor 160E ähnlich wie der zweite Stromkollektor 160F mit einer Drei-Schicht-Struktur ausgebildet sein kann. Darüber hinaus können die beiden Stromkollektoren 160E und 160F aus anderem Material als Aluminium und Titan bestehen.
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Die Endplatte 170 befindet sich außerhalb des zweiten Stromkollektors 160F in Stapelrichtung SD. Strömungspfade zum Zuführen und Austragen von Reaktionsgas und Kühlmittel zu und von dem Stapelkörper 102S sind in der Endplatte 170 ausgebildet. Eine Stufe ist an einem Umfangsrandabschnitt einer Fläche der Endplatte 170 in +X-Richtung ausgebildet, und ein verdünnter Abschnitt der Stufe ist mit einem Ende des Gehäuses 500 in -X-Richtung in Kontakt. Bei dieser Ausführungsform besteht die Endplatte 170 aus einem Harzmaterial und hat eine hohe Isolationsleistung.
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Die Druckplatte 200 ist außerhalb des Isolators 300 in Stapelrichtung SD angeordnet. Eine Stufe ist an einem Umfangsrandabschnitt einer Fläche der Druckplatte 200 in -X-Richtung ausgebildet. Die Druckplatte 200 hat somit eine äußere Gestalt, bei der ein Außenrandabschnitt dünn ist und ein Mittelabschnitt in -X-Richtung vorragt. Ein Umfangsrandabschnitt (ein Wandabschnitt wie nachfolgend beschrieben wird) des Isolators 300 ist im gestuften Abschnitt aufgenommen. Die Druckplatte 200 hält zusammen mit der Endplatte 170 den gestapelten Zustand des Stapelkörpers 102S durch Aufnehmen einer Last in -X-Richtung von der Mehrzahl von Schrauben 250, welche in Öffnungen eingesetzt sind, die in dem Gehäuse 500 ausgebildet sind und den Stapelkörper 102S drücken.
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Die Form der senkrecht zur Stapelrichtung SD angeordneten Flächen der Mehrzahl von Einheitszellen 102, dem ersten Stromkollektor 160E, dem zweiten Stromkollektor 160F und der Druckplatte 200 ist im Wesentlichen jeweils rechteckig und ist so ausgerichtet, dass die Richtung der langen Seite parallel zur Y-Achse ist.
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Der Isolator 300 ist zwischen dem ersten Stromkollektor 160E und der Druckplatte 200 angeordnet. Der Isolator 300 umfasst ein erstes Isolierelement 310 und ein zweites Isolierelement 320, die im Wesentlichen die gleiche äußere Gestalt haben. Diese beiden Isolierelemente 310 und 320 sind derart angeordnet, dass sie aufeinander in Stapelrichtung SD gestapelt sind. Das erste Isolierelement 310 ist in -X-Richtung vom zweiten Isolierelement 320 angeordnet und steht mit einer Endfläche des ersten Stromkollektors 160E in +X-Richtung in Kontakt. Das zweite Isolierelement 320 ist in +X-Richtung vom ersten Isolierelement 310 angeordnet und steht mit einer Endfläche der Druckplatte 200 in -X-Richtung in Kontakt. Der Isolator 300 isoliert den ersten Stromkollektor 160E und die Druckplatte 200 elektrisch voneinander.
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Aufbau des Isolators 300 zeigt. Das erste Isolierelement 310 hat einen ersten Flächenabschnitt 312 und einen ersten Wandabschnitt 314. Der erste Flächenabschnitt 312 ist ein flacher bahnförmiger Abschnitt mit einer im Wesentlichen rechteckigen Bahnform. Der erste Flächenabschnitt 312 hat im Wesentlichen die gleiche Flächengröße wie die Endfläche des ersten Stromkollektors 160E in +X-Richtung. Der erste Flächenabschnitt 312 hat eine ähnliche Platten- oder Bahnform wie die Einheitszellen 102, der erste Stromkollektor 160E, etc. und vertiefte Abschnitte sind an vier Ecken und in der Mitte einer langen unteren Seite der im Wesentlichen rechteckigen Bahnform ausgebildet. Diese vertieften Abschnitte sind ausgebildet, um eine Wechselwirkung des Isolators 300 mit vorstehenden Abschnitten des Gehäuses 500 und einem Zugstab zu vermeiden. Der erste Wandabschnitt 314 ist derart ausgebildet, dass er im Wesentlichen in +X-Richtung vom Gesamtumfangsrand des ersten Flächenabschnitts 312 vorragt. Der erste Wandabschnitt 314 ist hierbei derart ausgestaltet, dass er im Wesentlichen in +X-Richtung vorragt, da eine Entformungsschräge bei der Herstellung des ersten Wandabschnitts 314 berücksichtig wird. Das zweite Isolierelement 320 umfasst ähnlich wie das erste Isolierelement 310 ebenso einen zweiten Flächenabschnitt 322 und einen zweiten Wandabschnitt 324. Der zweite Flächenabschnitt 322 hat eine ähnliche Gestalt wie der vorstehend beschriebene erste Flächenabschnitt 312, und der zweite Wandabschnitt 324 hat eine ähnliche Gestalt wie der vorstehend beschriebene erste Wandabschnitt 314.
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Das erste Isolierelement 310 ist auf das zweite Isolierelement 320 gestapelt, wobei eine Fläche S11 des ersten Flächenabschnitts 312 in +X-Richtung mit einer Fläche S22 des zweiten Flächenabschnitts 322 in -X-Richtung in Kontakt steht. Der erste Flächenabschnitt 312 ist hierbei geringfügig größer als der zweite Flächenabschnitt 322 hinsichtlich der Abmessungen in Y- und Z-Richtung. Somit können das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 ohne sich gegenseitig zu behindern gestapelt werden. Eine Fläche S12 des ersten Flächenabschnitts 312 in -X-Richtung ist dem ersten Stromkollektor 160E gegenüberliegend angeordnet, und eine Fläche S21 des zweiten Flächenabschnitts 322 in +X-Richtung ist der Druckplatte 200 gegenüberliegend angeordnet.
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Die Isolationsdistanz zwischen dem ersten Stromkollektor 160E und der Druckplatte 200 wird Bezug nehmend auf 1B beschrieben. In 1B werden eine Dicke T des Isolators 300 und eine Kriechdistanz D als Isolationsdistanzen dargestellt. Im Allgemeinen wird die „Kriechdistanz“ als eine Distanz bezeichnet, über welche Elektrizität durch die Fläche eines Isolators zwischen zwei leitfähigen Abschnitten übertragen wird. In dieser Ausführungsform entspricht die Dicke T des Isolators 300 einer Gesamtsumme einer Dicke des ersten Isolierelements 310 und einer Dicke des zweiten Isolierelements 320. Die Kriechdistanz D ist ferner gleich einem Abstand X-Richtung zwischen dem ersten Stromkollektor 160E und dem dünnwandigen Abschnitt der Druckplatte 200, und ist im Wesentlichen gleich einer Länge (nachfolgend auch als „die Höhe“ bezeichnet) eines jeden Wandabschnitts 314 und 324 in im Wesentlichen X-Richtung. Dies hat den Grund, dass ein Spalt zwischen dem ersten Wandabschnitt 314 und dem zweiten Wandabschnitt 324, sowie Spalten zwischen den Enden der Wandabschnitte 314 und 324 und dem dünnwandigen Abschnitt der Druckplatte 200 in +X-Richtung signifikant klein sind, und diese Spalten im Wesentlichen ignoriert werden können. Die Dicke T und die Kriechdistanz D des Isolators 300, die für die Isolierung benötigt werden, können basierend auf einer Spannung der Brennstoffzelle 10 ermittelt werden.
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Bei dieser Ausführungsform haben das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 an jeder Stelle eine Dicke von 0,3 mm. Es sei angemerkt, dass die Dicke des ersten Isolierelements 310 sich von der Dicke des zweiten Isolierelements 320 unterscheiden kann, und die jeweilige Dicke eine andere Dicke als 0,3 mm sein kann. Hinsichtlich der Verringerung der Dicke T des Isolators 300 ist jedoch bevorzugt, dass die Dicke des ersten Isolierelements 310 und des zweiten Isolierelements 320 jeweils 0,5 mm oder weniger ist. In dieser Ausführungsform ist die Dicke T des Isolators 300 0,6 mm, was der Gesamtsumme der Dicke des ersten Flächenabschnitts 312 und der Dicke des zweiten Flächenabschnitts 322 entspricht. Es sei angemerkt, dass, wenn die Dicke T des Isolators 300, die für die Isolierung benötigt wird, sichergestellt werden kann, die Gesamtsumme jedwede andere Dicke als 0,6 mm sein kann. Beispielsweise kann die Dicke T des Isolators 300 (d.h. die Gesamtsumme der Dicke), die für die Isolierung benötigte Dicke übersteigen. In dieser Ausführungsform sind die Höhen des ersten Wandabschnitts 314 und des zweiten Wandabschnitts 324 jeweils 8 mm. Es sei angemerkt, dass die Höhe des ersten Wandabschnitts 314 sich von der Höhe des zweiten Wandabschnitts 324 unterscheiden kann. Wenn die Höhen des ersten Wandabschnitts 314 und des zweiten Wandabschnitts 324 den Abmessungen entsprechen, welche die Kriechdistanz D, die für die Isolierung benötigt ist, sicherstellen können, kann die Höhe auch eine andere Abmessung als 8 mm haben.
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Das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 werden beide durch ein Kompressionsvakuumformgebungsverfahren unter Verwendung von Polyethylen-Terephtalat (PET) als Ausgangsmaterial hergestellt. Es sei angemerkt, dass das Material anstelle von PET auch ein anderes thermoplastisches Harz wie Polyethylen-Naphtalat (PEN) oder Polyether-Ether-Keton (PEEK) sein kann. Hinsichtlich der Verringerung der Herstellungskosten und der Verbesserung der Haltbarkeit gegenüber Hydrolyse wird jedoch PET als Material bevorzugt. Es sei angemerkt, dass, wenn das Material in der gewünschten Form hergestellt werden kann, es auch ein wärmehärtendes Harz sein kann. Das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 können darüber hinaus anhand anderer Verfahren als dem Kompressionsvakuumformgebungsverfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Heißpressen.
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Bei dieser Ausführungsform entspricht der erste Stromkollektor 160E dem „Stromkollektor“ der Ansprüche. Die Druckplatte 200 entspricht einem „Endelement“ der Ansprüche. Zudem entsprechen das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 einer „Mehrzahl von Isolierelementen“ in den Ansprüchen.
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Der Isolator 300 dieser Ausführungsform, der vorstehend beschrieben wurde, besteht aus zwei Elementen, dem ersten Isolierelement 310 und dem Isolierelement 320 wobei die beiden Elemente in gestapelter Weise verwendet werden, bei der sich bahnförmige Flächenabschnitte 312 und 322 gegenseitig berühren. Die Dicke T (die Länge in X-Richtung) des Isolators 300 kann daher dünner als bei herkömmlichen Isolatoren ausgebildet werden, wodurch die Leistungsdichte der Brennstoffzelle 10 verbessert wird. Der hier verwendete Begriff „Leistungsdichte“ der Brennstoffzelle 10 bezieht sich auf die Energie, die von der Brennstoffzelle 10 pro Masseeinheit oder Volumeneinheit ausgegeben werden kann.
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Zudem besteht, selbst wenn aufgrund einer kleinen Öffnung bzw. Pore oder der Vermischung eines leitfähigen Materials in einem der Isolierelemente ein Defekt verursacht wird, eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit, dass das andere Isolierelement Stapelrichtung SD betrachtet an der gleichen Stelle einen defekten Abschnitt hat. Im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Isolator 300 aus einem Element besteht, kann somit die Erzeugung einer schwachen Isolierung, die aus der Erzeugung eines kleinen Lochs bzw. einer Pore oder einer schwachen Isolierung, die von der Vermischung des leitfähigen Materials mit dem Isolatormaterial bei der Herstellung des Isolators 300 (des ersten Isolierelements 310 und des zweiten Isolierelements 320) resultiert, verhindert werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Isolators 300 verbessert wird. Wie vorstehend beschrieben ist, kann, da der Isolator 300 dieser Ausführungsform verwendet wird, die Leistungsdichte der Brennstoffzelle 10 verbessert werden, und die Erzeugung einer schwachen Isolierung kann verhindert werden.
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Da der herkömmliche Isolator im Allgemeinen durch Schneiden oder Spritzgießen ausgebildet wird, wird eine Dicke von 3 mm oder mehr für das Herstellen des Isolators mittels eines Schneidverfahrens benötigt, sowie eine Dicke von 2 mm oder mehr für das Herstellen durch ein Spritzgießverfahren benötigt. Es ist somit schwierig, vermittels eines Schneid- oder Spritzgießverfahrens einen dünnen Isolator herzustellen. Gemäß dem Isolator 300 dieser Ausführungsform jedoch werden das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 durch das Kompressionsvakuumformgebungsverfahren hergestellt. Verglichen mit der Herstellung durch ein Schneidverfahren oder Spritzgießverfahren kann die Dicke des Isolators 300 dünner ausgestaltet werden, und die Leistungsdichte der Brennstoffzelle 10 kann verbessert werden. Da die Dicke des Isolators 300 dünner als beim herkömmlichen Isolator ist, können Materialkosten und Ressourcen gespart werden. Da zudem bei der Herstellung des Isolators 300 (des ersten Isolierelements 310 und des zweiten Isolierelements 320) kein Schneidvorgang benötigt ist, kann die Erzeugung eines Risses im Isolator 300 verhindert werden, wodurch Ertragseinbußen verringert werden können. Da darüber hinaus ein thermoplastisches Harz als Material verwendet wird, kann der Isolator leicht mittels des Kompressionsvakuumformgebungsverfahrens hergestellt werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird. Da zudem PET als thermoplastisches Harz verwendet wird, kann der Isolator 300 kostengünstig hergestellt werden, und die Haltbarkeit gegenüber der Hydrolyse kann verbessert werden.
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Darüber hinaus hat das erste Isolierelement 310 den ersten Wandabschnitt 314 und das zweite Isolierelement 320 hat den zweiten Wandabschnitt 324. Im Vergleich zu einem Aufbau, der den ersten Wandabschnitt 314 und den zweiten Wandabschnitt 324 nicht hat, kann die Kriechdistanz D zwischen dem ersten Stromkollektor 160E und der Druckplatte 200 vollständig gewährleistet werden, wodurch die Isolierung des Isolators 300 verbessert wird. Der erste Wandabschnitt 314 und der zweite Wandabschnitt 324 sind überdies in eine Richtung im Wesentlichen senkrecht zum ersten Flächenabschnitt 312 und dem zweiten Flächenabschnitt 322 ausgebildet und in dem gestuften Abschnitt am Außenrand der Druckplatte 200 aufgenommen. Die Kriechdistanz D kann somit sichergestellt werden, während eine Zunahme des Bereichs des Isolators 300 in Stapelrichtung SD betrachtet verhindert werden kann, wodurch eine Zunahme der Größe der Brennstoffzelle 10 verhindert werden kann. Da darüber hinaus der Bereich des ersten Flächenabschnitts 312 geringfügig größer als der Bereich des zweiten Flächenabschnitts 322 ist, kann ein Wechselwirken zwischen dem ersten Flächenabschnitt 312 und dem zweiten Flächenabschnitt 322 beim Stapeln des ersten Isolierelements 310 und des zweiten Isolierelements 320 verhindert werden.
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Abwandlungen
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Abwandlung 1
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Obgleich der Isolator 300 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus zwei Elementen besteht, dem ersten Isolierelement 310 und dem zweiten Isolierelement 320, kann der Isolator 300 auch aus drei oder mehr Elementen bestehen. Mit einem derartigen Aufbau kann die Erzeugung einer schwachen Isolierung aufgrund der Erzeugung des kleinen Lochs oder der schwachen Isolierung aufgrund der Vermischung des leitfähigen Materials mit dem Material des Isolators weiter verhindert werden.
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Abwandlung 2
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In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 jeweils mit dem ersten Wandabschnitt 314 und dem zweiten Wandabschnitt 324 ausgestaltet, wobei die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt ist. Zumindest einer von dem Wandabschnitt 314 oder dem Wandabschnitt 324 kann weggelassen werden. Auch bei einem derartigen Aufbau kann die Kriechdistanz D gewährleistet werden, beispielsweise durch Vergrößern der beiden Flächenabschnitte 312 und 322 und/oder Stapeln einer größeren Anzahl von Isolierelementen.
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Abwandlung 3
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Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der erste Wandabschnitt 314 und der zweite Wandabschnitt 324 derart ausgestaltet sind, um in die Richtung im Wesentlichen senkrecht zum ersten Flächenabschnitt 312 und zum zweiten Flächenabschnitt 322 vorzustehen, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Sie können auch derart ausgestaltet sein, um in willkürlichen Winkeln bezüglich der beiden Flächenabschnitte 312 und 322 vorzustehen. Der Winkel zwischen dem ersten Flächenabschnitt 312 und dem ersten Wandabschnitt 314 kann sich vom Winkel zwischen dem zweiten Flächenabschnitt 322 und dem zweiten Wandabschnitt 324 unterscheiden. Jedoch ist bevorzugt, dass die Winkel derart gewählt werden, dass die beiden Wandabschnitte 314 und 324 sich nicht gegenseitig behindern, wenn das erste Isolierelement 310 und das zweite Isolierelement 320 gestapelt werden. Die Höhe des ersten Wandabschnitts 314 kann sich von der Höhe des zweiten Wandabschnitts 324 unterscheiden. Das bedeutet, allgemein kann zumindest eines von der Mehrzahl von Isolierelementen mit einem Wandabschnitt ausgebildet sein, der derart ausgebildet ist, um in eine Richtung vorzuragen, welche den Flächenabschnitt vom gesamten Außenrand des Flächenabschnitts schneidet.
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Abwandlung 4
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Obgleich der erste Wandabschnitt 314 und der zweite Wandabschnitt 324 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform derart ausgestaltet sind, um in Richtung zur Druckplatte 200 vorzuragen, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Der erste Wandabschnitt 314 und der zweite Wandabschnitt 324 können auch derart ausgestaltet sein, um in Richtung zum ersten Stromkollektor 160E vorzuragen. In anderen Worten: die Fläche S12 des ersten Flächenabschnitts 312 in -X-Richtung kann der Druckplatte 200 gegenüberliegend angeordnet sein, und die Fläche S21 des zweiten Flächenabschnitts 322 in +X-Richtung kann dem ersten Stromkollektor 160E gegenüberliegend angeordnet sein. Darüber hinaus kann der erste Wandabschnitt 314 oder der zweite Wandabschnitt 324 in Richtung zur Druckplatte 200 ausgebildet sein, und der andere kann in Richtung zum ersten Stromkollektor 160E ausgebildet sein. Auch bei dieser Struktur kann die Erzeugung einer schwachen Isolierung aufgrund der Erzeugung des kleinen Lochs und der schwachen Isolierung aufgrund der Vermischung des leitfähigen Materials mit dem Material des Isolators verhindert werden, während die Kriechdistanz D gewährleistet werden kann.
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Abwandlung 5
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Obgleich der Isolator 300 bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform zwischen dem ersten Stromkollektor 160E und der Druckplatte 200 angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Es ist denkbar, dass die Brennstoffzelle 10 mit einem anderen willkürlichen Endelement, beispielsweise einer Endplatte, anstelle der Druckplatte 200 ausgebildet ist. In einem solchen Fall, kann der Isolator 300 zwischen dem willkürlichen Endelement und dem ersten Stromkollektor 160E statt zwischen der Druckplatte 200 und dem ersten Stromkollektor 160E angeordnet sein. Das bedeutet, der Isolator 300 kann allgemein zwischen dem Stromkollektor, der an einem Ende in Stapelrichtung des Stapelkörpers aus der Mehrzahl von gestapelten Einheitszellen angeordnet ist, und dem Endelement, das außerhalb des Stromkollektors in Stapelrichtung ist, angeordnet sein.
