DE102015119238B4

DE102015119238B4 - Brennstoffzelle und Brennstoffzellensystem

Info

Publication number: DE102015119238B4
Application number: DE102015119238.1A
Authority: DE
Inventors: Makoto Takeyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: US9722263B2; JP2016096032A; KR20160058010A; CN105609855B; KR101846056B1; US20160141662A1; CN105609855A; CA2911500C; CA2911500A1; JP6164198B2; DE102015119238A1

Abstract

Brennstoffzelle (200), die aufweisteinen Stapelkörper, der wenigstens einen Stromerzeugungskörper (110) enthält, der durch Stapeln mehrerer Einheitszellen (100) in einer Stapelungsrichtung eingerichtet ist; undeine Endplatte (170E, 170F), die an zumindest einem Ende des Stapelkörpers in der Stapelungsrichtung angeordnet ist, wobeider Stapelkörper einen Verteiler enthält, der ausgebildet ist, um zumindest durch den Stromerzeugungskörper (110) in die Stapelungsrichtung hindurchzugehen, und durch den ein reaktives Gas oder ein Abgas hindurchströmt, undwobei die Endplatte (170E, 170F) aufweist:ein Durchgangsloch (174IN, 174OT,179IN, 179OT), das mit dem Verteiler in Verbindung ist; undeinen Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT), der innerhalb des Durchgangslochs (174IN, 174OT,179IN, 179OT) an einer Stelle platziert ist, die dem Außenumfang einer Verteileröffnung entspricht, die in einer Stirnseite des einen Endes des Stapelkörpers ausgebildet ist, das Durchgangsloch (174IN, 174OT,179IN, 179OT) in einer Richtung senkrecht zu der Stapelungsrichtung teilt, und entlang eines Spalts von der Stirnseite des Stapelkörpers entfernt angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND
GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Ein bekannter Aufbau einer Brennstoffzelle weist Endplatten auf, die an beiden Enden eines Stapelkörpers, der durch Stapeln mehrerer Einheitszellen eingerichtet ist, platziert sind. Die Endplatte weist Zuführlöcher auf, die dazu eingerichtet sind, reaktive Gase und Kühlwasser zu dem Stapelkörper zuzuführen, und Auslasslöcher, die dazu eingerichtet sind, die reaktiven Gase und das Kühlwasser aus dem Stapelkörper zu sammeln und die reaktiven Gase und das Kühlwasser nach außen von der Brennstoffzelle auszulassen (in der nachstehenden Beschreibung können die Zuführlöcher und Auslasslöcher gemeinsam als Zuführ- und Auslasslöcher genannt werden). Die in der Endplatte ausgebildeten Zuführ- und Auslasslöcher können an einer mit dem Stapelkörper in Kontakt stehenden Kontaktoberflächenseite und an einer der Kontaktoberfläche gegenüber liegenden Oberfläche (die in der Beschreibung Endseite genannt wird) ( WO 2013/008315 A1 ) verschiedene Öffnungsformen aufweisen.
KURZFASSUNG
Die WO 2013/008315 A1 offenbart einen Aufbau einer Endplatte, bei der ein Kathodesgasauslassanschluss, der in der Kontaktoberfläche der Endplatte ausgebildet ist, mit einer Rippe (nachstehend erste Rippe genannt) geschaffen ist, die platziert ist, um den Kathodesgasauslassanschluss in eine kurze Richtung aufzuteilen, und eine Rippe (nachstehend als zweite Rippe genannt), die platziert ist, um den Kathodesgasauslassanschluss in eine Längsrichtung aufzuteilen. Diese erste und zweite Rippe bewirken, dass ein Kathodengas, das durch einen in dem Stapelkörper geschaffenen Kathodengasauslassverteiler strömt, einer Strömungsratenregelung und Verteilung unterworfen wird, und um über einen in der Stirnseite der Endplatte ausgebildeten Kathodesgasauslassanschluss von der Brennstoffzelle nach außen ausgelassen zu werden.
In dem Aufbau der WO 2013/008315 A1 ist die erste Rippe an einer Stelle angeordnet, die mit dem Außenumfang des Verteilers, der ausgebildet ist, um durch den Stapelkörper hindurchzugehen, in Kontakt (d.h. sehr nahe an den Außenumfang des Verteilers platziert) ist. Auf die Brennstoffzelle wird in die Stapelrichtung eine Druckbelastung angewendet. Die Druckbelastung wird wahrscheinlich bewirken, dass die erste Rippe in den Verteiler eindringt und dadurch die Strömung des Kathodengases beeinträchtigt.
Während der Stromerzeugung wird in der Brennstoffzelle an der Kathodenseite Wasser erzeugt, und das erzeugte Wasser ist in dem Kathodenabgas enthalten. Das erzeugte Wasser in dem Kathodengas kann in Form flüssigen Wassers vorhanden sein. Beispielsweise kann in einem Brennstoffzellensystem, das an einem Fahrzeug montiert ist, eine Neigung des Brennstoffzellensystems während einer Fahrt des Fahrzeugs bewirken, dass das flüssige Wasser zurück in den Stapelkörper hineinströmt und in eine Einheitszelle hineinströmt. Dies kann eine Blockade eines Kathodengasströmungspfads in der Einheitszelle zur Folge haben. Bei dem Aufbau, bei dem die Rippen wie in der WO 2013/008315 A1 in dem Kathodenabgasauslassanschluss geschaffen sind, ist zur Erleichterung der Herstellung für die Rippen ein Entformungswinkel eingestellt. Dies wird eher die Rückströmung des flüssigen Wassers bewirken.
In dem Aufbau der WO 2013/008315 A1 ist die erste Rippe mit einer Anschlussplatte in Kontakt. Die erste Rippe ist aus Harz hergestellt. Es ist schwierig, ein Ende der ersten Rippe (Kontaktabschnitt der Anschlussplatte) mit ausreichender Flächengenauigkeit zu schaffen. Dies bewirkt wahrscheinlich eine Schwankung des Oberflächendrucks der Einheitszelle an einer Stelle, wo die erste Rippe mit der Anschlussplatte in Kontakt ist.
Aus der US 2014/0134510 A1 ist zudem eine Brennstoffzelle bekannt mit einem Stapelkörper, Stromkollektorplatten, die an beiden Enden des Stapelkörpers angeordnet sind, und Isolierplatten, die den Stapelkörper/Kollektorplattenaufbau sandwichartig umschließen, wobei Vorsprünge in einem Rahmen vorgesehen sind, die in entgegengesetzter Richtung in den Verteiler hineinragen, um einen Zickzack-Strömungsweg zu schaffen.
Um zumindest einen Teil der vorstehenden Probleme zu lösen, kann die Erfindung durch einen beliebigen der folgenden Aspekte umgesetzt werden.

(1) Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Brennstoffzelle geschaffen, die einen Stapelkörper aufweist, der wenigstens einen Stromerzeugungskörper enthält, der durch Stapeln mehrerer Einheitszellen eingerichtet ist; und eine Endplatte, die an zumindest einem Ende des Stapelkörpers in eine Stapelungsrichtung angeordnet ist. Bei der Brennstoffzelle dieses Aspekts enthält der Stapelkörper einen Verteiler, der ausgebildet ist, um zumindest durch den Stromerzeugungskörper in die Stapelungsrichtung hindurchzugehen, und durch den ein reaktives Gas oder ein Abgas hindurchströmt. Die Endplatte hat ein Durchgangsloch, das mit dem Verteiler in Verbindung ist; und einen Plattenabschnitt, der innerhalb des Durchgangslochs an einer Stelle platziert ist, die dem Außenumfang einer Verteileröffnung entspricht, die in einer Stirnseite des einen Endes des Stapelkörpers ausgebildet ist, das Durchgangsloch in einer Richtung senkrecht zu der Stapelungsrichtung teilt, und die von der Stirnseite des Stapelkörpers entlang eines Spalts entfernt angeordnet ist.

Bei der Brennstoffzelle dieses Aspekts ist ein Plattenabschnitt entlang des Spalts von der Endseite des Stapelkörpers entfernt angeordnet. Sogar wenn der Plattenabschnitt sehr nahe an der Verteileröffnung, die in dem Stapelkörper ausgebildet ist, platziert wird, wirkt dieser Aufbau dem entgegen, dass der Plattenabschnitt durch eine Druckbelastung, die auf die Stapelungsrichtung der Brennstoffzelle angewendet wird, in den Verteiler eindringt. Als Ergebnis wirkt dies der Beeinträchtigung der Strömung des reaktiven Gases entgegen. In dem Fall, bei dem das reaktive Gas oder das Abgas, das durch den in dem Stapelkörper geschaffenen Verteiler oder durch das in der Endplatte geschaffene Durchgangsloch hindurchströmt, flüssiges Wasser enthält, bewirkt dieser Aufbau, dass das flüssige Wasser über den zwischen dem Plattenabschnitt und dem Stapelkörper ausgebildeten Spalt ausgelassen wird.

(2) In der Brennstoffzelle des vorstehenden Aspekts kann die Endplatte wenigstens einen Kontaktabschnitt aufweisen, der sich von dem Plattenabschnitt erstreckt und der eine Kontaktseitenfläche enthält, die mit der Stirnseite des Stapelkörpers in Kontakt ist. Die Kontaktseitenfläche kann eine Länge aufweisen, die kürzer als die Länge der Seitenfläche des Plattenabschnitts ist. Dieser Aufbau bewirkt, dass der Stapelkörper durch den Kontaktabschnitt gepresst wird und wirkt dadurch einer Reduzierung des Oberflächendrucks der Einheitszelle im Vergleich mit einem Aufbau einer Endplatte ohne den Kontaktabschnitt entgegen. Die Länge der Kontaktseitenfläche ist kürzer als die Länge der Seitenfläche des Plattenabschnitts. Dieser Aufbau verbessert die Herstellungsgenauigkeit im Vergleich mit einem Kontaktabschnitt, der eine Kontaktseitenfläche aufweist, die dieselbe Länge wie die Länge der Seitenfläche des Plattenabschnitts aufweist. Außerdem behält dieser Aufbau den Spalt zwischen dem Plattenabschnitt und dem Stapelkörper und ermöglicht dadurch, dass flüssiges Wasser über den Spalt ausgelassen wird.
(3) Bei der Brennstoffzelle des vorstehenden Aspekts, kann die Endplatte mehrere Kontaktabschnitte aufweisen. Die mehreren Kontaktabschnitte können jeweils eine identische Länge der Kontaktseitenfläche aufweisen und können in gleichen Intervallen angeordnet sein. Bei der Brennstoffzelle dieses Aspekts sind die Kontaktabschnitte, die mit der Endseite des Stapelkörpers in Kontakt sind, in gleichen Intervallen angeordnet. Dieser Aufbau bewirkt einen gleichförmigen Oberflächendruck, der durch die mehreren Kontaktabschnitte auf die Einheitszelle angewendet wird.
(4) Bei der Brennstoffzelle des vorstehenden Aspekts, kann der Plattenabschnitt an einer Stelle angeordnet sein, die in Gravitationsrichtung einer niedrigeren Seite des Außenumfangs der Verteileröffnung entspricht. Bei der Brennstoffzelle dieses Aspekts ist der Plattenabschnitt an einer in die Gravitationsrichtung unteren Seite der Verteileröffnung angeordnet. In dem Fall, bei dem das reaktive Gas oder das Abgas, das durch den Verteiler oder durch das Durchgangsloch hindurchströmt, flüssiges Wasser enthält, bewirkt dieser Aufbau, dass das flüssige Wasser durch die Gravitationskraft über den zwischen dem Plattenabschnitt und dem Stapelkörper ausgebildeten Spalt nach unten fallengelassen und dadurch ohne Weiteres ausgelassen wird. Als Ergebnis wirkt dieser Aufbau der Rückströmung des flüssigen Wassers in den Verteiler hinein entgegen und wirkt dadurch dem entgegen, dass der Strömungspfad eines reaktiven Gases in der Einheitszelle blockiert wird.
(5) Bei der Brennstoffzelle des vorstehenden Aspekts, kann das Abgas, das durch den Verteiler strömt, ein Kathodenabgas sein. Das Kathodenabgas enthält wahrscheinlich Wasser, das während der Stromerzeugung der Brennstoffzelle in Form von flüssigem Wasser erzeugt wird. Dementsprechend kann der Plattenabschnitt des vorstehenden Aufbaus innerhalb des Durchgangslochs platziert sein, das zur Verbindung mit dem Verteiler ausgebildet ist, der geschaffen ist, um zu veranlassen, dass das Kathodenabgas hindurchströmt. Dieser Aufbau bewirkt, dass das flüssige Wasser in dem Kathodenabgas ausgelassen wird, und wirkt dadurch einer Blockade des Oxidationsgas (Kathodengas)-Strömungspfads in der Einheitszelle entgegen.

Die Erfindung kann durch einen jeden der vielfältigen Aspekte außer der Brennstoffzelle der vorstehenden Aspekte, beispielsweise durch ein Brennstoffzellensystem und einen beweglichen Körper, an dem das Brennstoffzellensystem befestigt ist, umgesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine Darstellung, die den schematischen Aufbau eines Brennstoffzellensystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den schematischen Aufbau eines Teils des Brennstoffzellensystems darstellt;
3 ist eine Draufsicht, die den schematischen Aufbau einer vorderendseitigen Endplatte (Pumpenoberfläche) gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt;
4 ist eine Draufsicht, die den schematischen Aufbau einer vorderendseitigen Endplatte (Kontaktoberfläche) darstellt;
5 ist eine Darstellung, die die örtliche Beziehung zwischen den Zuführ- und Auslassanschlüssen an der Pumpenoberfläche und den entsprechenden Zuführ- und Auslassanschlüssen an der Kontaktoberfläche veranschaulicht;
6 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch eine A-A-Schnittoberfläche der Brennstoffzelle in 3 und 4 darstellt;
7 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch eine C-C-Schnittoberfläche der Brennstoffzelle in 7 darstellt;
8 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil B in 7 darstellt; und
9 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch einen Teil einer Brennstoffzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
A. Erste Ausführungsform
A1. Aufbau des Brennstoffzellensystems
1 ist eine Darstellung, die den schematischen Aufbau eines Brennstoffzellensystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Brennstoffzellensystem 10 der Ausführungsform enthält eine Brennstoffzelle 200, ein Wasserstoff-Zuführ-/Auslass-System 30, das dazu eingerichtet ist, Wasserstoff als ein Brenngas zuzuführen und auszulassen, ein Luft-Zuführ-/Auslass-System 40, das dazu eingerichtet ist, Luft als ein Oxidationsgas zuzuführen oder auszulassen, ein Kühlsystem 50, das dazu eingerichtet ist, die Brennstoffzelle 200 abzukühlen, und eine Steuervorrichtung 60, die dazu eingerichtet ist, das Brennstoffzellensystem 10 zu steuern.
Die Brennstoffzelle 200 ist eine Polymer-Elektrolyt-Brennstoffzelle relativ geringer Größe mit einer guten Stromerzeugungseffizienz und ist dazu eingerichtet, eine elektromotorische Kraft durch elektrochemische Reaktionen eines reinen Wasserstoffs als Brenngas mit dem Oxidationsgas an jeweiligen Elektroden zu erlangen. Die Brennstoffzelle 200 weist einen Stapelaufbau auf, indem mehrere (nicht gezeigte) Einheitszellen gestapelt werden. Die Anzahl der gestapelten Einheitszellen kann gemäß der erforderlichen Ausgangsleistung für die Brennstoffzelle 200 willkürlich festgelegt werden.
In dem Wasserstoff-Zuführ-/Auslass-System 30 wird Wasserstoff aus einem Wasserstofftank 31, der zum Speichern von Wasserstoff hohen Drucks geschaffen ist, freigelassen und wird durch eine Verrohrung 33 bei einer durch eine Einspritzvorrichtung 32 geregelte Strömungsrate den Anoden der Brennstoffzelle 200 zugeführt. Das Anodenabgas wird in eine Verrohrung 34 eingeführt, wird durch einen (nicht gezeigten) Gas-Flüssigkeit-Abscheider einer Abscheidung von Wasser unterworfen und wird über eine Verrohrung 37 in die Verrohrung 33 zurückgeführt. Das durch den Gas-Flüssigkeit-Abscheider abgeschiedene Wasser in dem Anodenabgas wird durch eine Verrohrung 35 in die Atmosphäre ausgelassen. Ein Absperrventil 39 ist an der Verrohrung 35 geschaffen und wird geöffnet, um das Wasser in dem Anodenabgas auszulassen. Eine Wasserstoffpumpe 140 ist an der Verrohrung 37 geschaffen, um die Umlaufströmungsrate des Wasserstoffs in dem Anodenabgas zu regulieren.
In dem Luft-Zuführ-/Auslass-System 40, wird die Luft durch einen Luftverdichter 44 verdichtet und wird über eine Verrohrung 41 den Kathoden der Brennstoffzelle 200 zugeführt. Das Kathodenabgas wird durch eine Verrohrung 42 in die Atmosphäre freigelassen. Ein Luftstrommessgerät 43 ist stromaufwärts von dem Luftverdichter 44 an der Verrohrung 41 geschaffen, um die Menge an durch den Luftverdichter 44 aufgenommener Außenluft zu messen. Die Zuführmenge der Luft durch den Verdichter 44 wird basierend auf dem Messwert des Luftstrommessgeräts 43 gesteuert. Ein (nicht gezeigtes) Manometer und ein Druckregler 46 sind an der Verrohrung 42 geschaffen, um die Öffnung des Druckreglers 46 basierend auf dem durch den Manometer gemessenen Druckwert des Kathodenabgases anzupassen.
Das Kühlsystem 50 enthält hauptsächlich eine Verrohrung 51, eine Kühlwasserpumpe 53 und eine Radiator 54. Das Kühlwasser wird von der Kühlwasserpumpe 53 durch die Verrohrung 51 geleitet, um durch die Brennstoffzelle 200 in Umlauf gebracht zu werden und dadurch die Brennstoffzelle 200 abzukühlen, und wird anschließend durch den Radiator 54 abgekühlt, um zu der Brennstoffzelle erneut in Umlauf gebracht zu werden.
Die Steuervorrichtung 60 wird durch einen Mikrocomputer umgesetzt, der eine zentrale Verarbeitungseinheit und eine Hauptspeichereinheit enthält. Wenn sie von einer externen Last 84 eine Anforderung für eine Ausgangsleistung erhält, steuert die Steuervorrichtung 60 die jeweiligen Komponenten des vorstehend beschriebenen Brennstoffzellensystems 10 und eine PCU (Leistungssteuereinheit) 82 als Antwort auf die Anforderung, die Brennstoffzelle 200 zu veranlassen, elektrischen Strom zu erzeugen. Zusätzlich zu den vorstehenden Komponenten können beispielsweise ein Manometer, ein Thermometer, ein Amperemeter und ein Voltmeter in dem Brennstoffzellensystem 10 geschaffen sein.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den schematischen Aufbau eines Teils des Brennstoffzellensystems 10 zeigt. Wie dargestellt, enthält das Brennstoffzellensystem 10 der Ausführungsform die Brennstoffzelle 20, die Wasserstoffpumpe 140, drei Spannwellen 131, 132 und 133 (die drei Spannwellen können gemeinsam als Spannwellen 130 genannt werden) und ein Brennstoffzellengehäuse 120. In der nachstehenden Beschreibung wird eine positive Z-Achsenrichtungsseite in 2 als Vorderseite genannt, eine negative Z-Achsenrichtungsseite in 2 wird Hinterseite genannt, eine positive Y-Achsenrichtungsseite wird als Oberseite genannt und eine negative Y-Achsenrichtungsseite wird als Unterseite genannt.
Die Brennstoffzelle 200 weist eine gestapelte Struktur auf, indem in dieser Reihenfolge ein Stromabnehmer 160F und eine vorderendseitige Endplatte 170F an der Vorderseite eines Stromerzeugungskörpers 110 gestapelt sind, der aus mehreren Einheitszellen 100 besteht, die in die Z-Achsenrichtung (nachstehend als „Stapelungsrichtung“ genannt) gestapelt sind, und indem in dieser Reihenfolge ein Stromabnehmer 160E, eine Isolatorplatte 165E und eine hinterendseitige Endplatte 170E an der Rückseite des Stromerzeugungskörpers 110 gestapelt sind. In der nachstehenden Beschreibung bezeichnet ein Stapelkörper 116 eine Anordnung des Stromerzeugungskörpers 110 mit dem an seiner Vorderseite gestapelten Stromabnehmer 160F und dem an seiner Rückseite gestapelten Stromabnehmer 160E. Ein Brennstoffzellenhauptkörper 117 bezeichnet eine Anordnung des Stapelkörpers 116 mit der Isolierplatte 165E und der hinterendseitigen Endplatte 170E, die in dieser Reihenfolge an seiner Hinterseite gestapelt sind. Wenn die Notwendigkeit nicht besteht, zwischen den Stromabnehmern 160F und 160E zu unterscheiden, werden die Stromabnehmer 160F und 160E gemeinsam Stromabnehmer 160 genannt. Die vorderendseitige Endplatte 170F der Ausführungsform entspricht der Endplatte in den Ansprüchen.
Die Einheitszelle 100 weist einen (nicht gezeigten) anodenseitigen Abscheider, einen (nicht gezeigten) kathodenseitigen Abscheider und eine (nicht gezeigte) Einzeldichtungselement-MEA (Membran-Elektroden-Anordnung) auf. Die Einheitszelle 100 weist ein Brenngaszuführloch, ein Anodenabgasauslassloch, sechs Oxidationsgaszuführlöcher, sieben Kathodenabgasauslasslöcher, drei Kühlwasserzuführlöcher und drei Kühlwasserauslasslöcher, die in ihrem Außenumfangsbereich ausgebildet sind. In der nachstehenden Beschreibung können diese Zuführlöcher und Auslasslöcher gemeinsam als „Zuführ- und Auslasslöcher“ bezeichnet werden. Diese Zuführ- und Auslasslöcher sind mit entsprechenden (später beschriebenen) Zuführ- und Auslasslöchern in Verbindung, die in dem Stromabnehmer 160F und der vorderendseitigen Endplatte 170F ausgebildet sind. In der Brennstoffzelle 200, die durch Stapeln von mehreren Einheitszellen 100 eingerichtet ist, bilden die Zuführ- und Auslasslöcher jeweils Verteiler für die Zuführung von Wasserstoff als das Brenngas, Luft als das Oxidationsgas und Kühlwasser zu den jeweiligen Einheitszellen 100, und Verteiler zum Auslassen des Anodenabgases, des Kathodenabgases und des Kühlwassers aus den jeweiligen Einheitszellen 100 aus. (Nicht gezeigte) Dichtungselemente sind um den Außenumfang der jeweiligen Zuführ- und Auslasslöcher herum geschaffen, um Dichtungseigenschaften der Verteiler zwischen den Abscheidern in den gestapelten Einheitszellen 100 und zwischen dem Abscheider und dem Stromabnehmer 160 sicherzustellen.
Der Stromabnehmer 160F an der Vorderendseite und der Stromabnehmer 160E an der Hinterendseite dienen dazu, den von den jeweiligen Einheitszellen 100 erzeugten elektrischen Strom abzunehmen und den abgenommenen elektrischen Strom durch jeweilige Stromabnehmeranschlüsse 161 nach außen auszugeben. Der Stromabnehmer 160F an der Vorderendseite weist Zuführ- und Auslasslöcher in seinem Außenumfangsbereich ähnlich jenen in den jeweiligen Einheitszellen 100 auf. Auf der anderen Seite weist der Stromabnehmer 160E an der Hinterendseite keine solche Zuführ- und Auslasslöcher auf. Die Isolierplatte 165E ist eine isolierende Harzplatte und die hinterendseitige Endplatte 170E ist eine Aluminiumplatte. Wie der Stromabnehmer 160E an der Hinterendseite, weisen die Isolatorplatte 165E und die hinterendseitige Endplatte 170E keine Zuführ- und Auslasslöcher auf, die den Zuführ- und Auslasslöchern entsprechen, die in den jeweiligen vorstehend beschriebenen Einheitszellen 100 ausgebildet sind. Dies wird dem Aufbau der Brennstoffzelle zugeschrieben, dass reaktive Gase (Wasserstoff und Luft) und Kühlwasser von der vorderendseitigen Endplatte 170F durch die entsprechenden Zuführverteiler zu den entsprechenden Einheitszellen 100 zugeführt werden, und dass Abgase und Kühlwasser, das aus den entsprechenden Einheitszellen 100 gesammelt wird, durch die entsprechenden Auslassverteiler hindurchströmen und aus der vorderendseitigen Endplatte 170F nach außen ausgelassen werden. Der Aufbau der Brennstoffzelle ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern kann irgendein von verschiedenen Aufbauten sein, beispielsweise ein Aufbau, bei dem die reaktiven Gase und das Kühlwasser von der vorderendseitigen Endplatte 170F zugeführt werden und bei dem die Abgase und das Kühlwasser von der hinterendseitigen Endplatte 170E zur Außenseite ausgelassen werden.
Wie dargestellt, weist das Brennstoffzellengehäuse 120 eine offene Vorderseite und eine Hinterseite auf, die von einer (nicht gezeigten) Gehäuseendseite geschlossen ist. Der Brennstoffzellenhauptkörper 117 ist in dem Brennstoffzellengehäuse 120 platziert und die vorderendseitige Endplatte 170F ist platziert, um die offene Vorderseite des Brennstoffzellengehäuses 120 zu verschließen und ist mittels Bolzen fixiert. In diesem Zustand ist die Brennstoffzelle 200 eingerichtet, indem die vorderendseitige Endplatte 170F, der Stapelkörper 116, die Isolatorplatte 165E und die hinterendseitige Endplatte 170E in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
Die Spannwellen 130 sind unterhalb (in 2 an der negativen Y-Achsenrichtungsseite) des Brennstoffzellenhauptkörpers 117 angeordnet. Die Vorderenden der Spannwellen 130 sind mit der vorderendseitigen Endplatte 170F verbunden und ihre Hinterenden sind mit der Gehäusestirnseite verbunden. Das Brennstoffzellengehäuse 120 weist eine offene Unterseite auf, die durch einen (nicht gezeigten) Gehäusedeckel in dem Zustand, bei dem der Brennstoffzellenhauptkörper 117 in dem Brennstoffzellengehäuse 120 platziert ist, geschlossen wird.
Ein (nicht gezeigtes) Durchgangsloch fürs Pressen ist in der Gehäusestirnseite an der Hinterseite des Brennstoffzellengehäuses 120 ausgebildet. Eine Druckkraft wird in die Stapelungsrichtung der Brennstoffzelle 200 mittels einer (nicht gezeigten) Presswelle von außerhalb des Brennstoffzellengehäuses 120 über dieses Loch zum Pressen zu der hinterendseitigen Endplatte 170E angewendet. Die hinterendseitige Endplatte 170 wird in dem gepressten Zustand durch eine (nicht gezeigte) Lasteinstellschraube fixiert, so dass eine Druckbelastung in die Stapelungsrichtung auf die Brennstoffzelle 200 angewendet wird. Die auf den Stromerzeugungskörper 110 angewendete Druckbelastung wird durch die vorderendseitige Endplatte 170F und die Spannwellen 130 beibehalten. Insbesondere dienen die vorderendseitige Endplatte 170F und die Spannwellen 130 dazu, die jeweiligen Komponenten der Brennstoffzelle 200 gestapelt beizubehalten und halten die jeweiligen Komponenten im guten Kontakt miteinander.
Wie vorstehend beschrieben, reguliert die Wasserstoffpumpe 140 die Umlaufströmungsrate von Wasserstoff in dem Anodenabgas, das von der Brennstoffzelle 200 ausgelassen wird, und führt der Brennstoffzelle 200 das Anodenabgas zu, das die regulierte Strömungsrate von Wasserstoff enthält. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Wasserstoffpumpe 140 an der vorderendseitigen Endplatte 170F befestigt.
A2. Aufbau der vorderendseitigen Endplatte
Die vorderendseitige Endplatte 170F enthält einen Aluminiumdruckgussabschnitt, der durch Hochdruckgießen von Aluminium hergestellt wird, und einen Harzabschnitt, der durch Beschichten des Aluminiumdruckgussabschnitts mit einem isolierenden Harz ausgebildet wird. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist eine Pumpenoberfläche, an der die Wasserstoffpumpe 140 befestigt ist und eine Kontaktoberfläche auf, die sich auf der Rückseite der Pumpenoberfläche befindet, und die mit dem Stromabnehmer 160F des Stapelkörpers 116 in Kontakt ist. Die Pumpenoberfläche ist eine Oberfläche des Aluminiumdruckgussabschnitts und die Kontaktoberfläche ist eine Oberfläche des Harzabschnitts. Diese Ausführungsform verwendet Polypropylen (PP) als Isolationsharz. Das Platzieren der Kontaktoberfläche der vorderendseitigen Endplatte 170F in Kontakt mit dem Stromabnehmer 160F bewirkt, dass die vorderendseitige Endplatte 170F von dem Brennstoffzellenkörper 117 elektrisch isoliert ist. Das Druckgussmaterial ist nicht auf Aluminium beschränkt, sondern kann beispielsweise Titan, Edelstahl, eine Legierung aus Titan oder Edelstahl oder eine Legierung aus Aluminium und Titan oder Edelstahl sein. Das Isolationsharz ist nicht auf Polypropylen (PP) beschränkt, sondern kann beispielsweise Polyethylen (PE) oder Polystyrol (PS) sein.
Nachstehendes beschreibt die Pumpenoberfläche der vorderendseitigen Endplatte 170F unter Bezugnahme auf 3. 3 ist eine Draufsicht, die den schematischen Aufbau einer vorderendseitigen Endplatte 170F (Pumpenoberfläche 17) gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie vorstehend beschrieben, ist die vorderendseitige Endplatte 170F an der Vorderendseite des Stapelkörpers 116 platziert. Zum Zweck der Anzeige der örtlichen Beziehung zwischen der vorderendseitigen Endplatte 170F und dem Stapelkörper 116 ist in 3 die Stelle, an der der Stapelkörper 116 platziert ist, als ein Positionsrahmen W durch eine Einpunktkettenlinie gezeigt. Ein Bereich, wo die Wasserstoffpumpe 140 platziert wird, ist durch die Strichlinie als ein Bereich 175 gezeigt.
Die vorderendseitige Endplatte 170F weist eine im Wesentlichen ähnliche Außenform wie die Form der offenen Vorderseite des (in 2 gezeigten) Brennstoffzellengehäuses 120 auf. Wie in 3 gezeigt, weist die vorderendseitige Endplatte 170F einen Brenngaszuführanschluss 172IN, einen Anodenabgasauslassanschluss 172OT, einen Oxidationsgaszuführanschluss 174IN, einen Kathodenabgasauslassanschluss 174OT, einen Kühlwasserzuführanschluss 176IN und einen Kühlwasserauslassanschluss 176OT in dem Positionsrahmen W auf der Pumpenoberfläche 17 auf. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist einen ersten Plattenabschnitt 574IN und einen zweiten Plattenabschnitt 674IN, die in dem Oxidationsgaszuführanschluss 174IN angeordnet sind. Der erste Plattenabschnitt 574IN ist angeordnet, um den Oxidationsgaszuführanschluss 174IN in der vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) aufzuteilen, und der zweite Plattenabschnitt 674IN ist angeordnet, um den Oxidationsgaszuführanschluss 174IN in der X-Achsenrichtung aufzuteilen. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist einen dritten Plattenabschnitt 574OT und einen vierten Plattenabschnitt 674OT auf, die in dem Kathodenabgasauslassanschluss 174OT angeordnet sind. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist angeordnet, um den Kathodenabgasauslassanschluss 174OT in der vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) aufzuteilen, und der vierte Plattenabschnitt 674OT ist angeordnet, um den Kathodenabgasauslassanschluss 174OT in der X-Achsenrichtung aufzuteilen. Der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN enthält einen ersten Zuführanschluss 274IN, einen zweiten Zuführanschluss 374IN und einen dritten Zuführanschluss 474IN, die durch den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN getrennt sind. Ebenso enthält der Kathodenabgasauslassanschluss 174OT einen ersten Auslassanschluss 274OT, einen zweiten Auslassanschluss 374OT und einen dritten Auslassanschluss 474OT, die durch den dritten Plattenabschnitt 574OT und den vierten Plattenabschnitt 674OT getrennt sind. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist zusätzlich Rippen 171 und 173 auf, die an der Oberseite (positive Y-Achsenrichtungsseite) und an der Unterseite (negative Y-Achsenrichtungsseite) des Bereichs 175 geschaffen sind. Die Rippen 171 und 173 funktionieren als Abstrahlelemente, um die von der Wasserstoffpumpe 140 auf die vorderendseitige Endplatte 170F übertragene Wärme abzustrahlen.
Wie vorstehend beschrieben, weist die Pumpenoberfläche 17 der vorderendseitigen Endplatte 170F den Bereich 175, an dem die Wasserstoffpumpe 140 befestigt ist, und Rippen 171 und 173 auf, die an der Oberseite und der Unterseite des Bereichs 175 geschaffen sind. Dieser Aufbau ermöglicht nicht, dass der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN in einer länglichen Form (in anderen Worten, einer Form, die der Form des Verteilers entspricht, der ausgebildet ist, um durch den Stromerzeugungskörper 110 hindurchzugehen) in die X-Achsenrichtung entlang der Unterseite des Positionsrahmens W ausgebildet wird. Dementsprechend ist der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN eingerichtet, um den ersten Zuführanschluss 274IN, den zweiten Zuführanschluss 374IN und den dritten Zuführanschluss 474IN zu enthalten, die in 3 an der positiven X-Achsenrichtungsseite lokalisiert sind. Ebenso ist der Kathodenabgasauslassanschluss 174OT eingerichtet, um den ersten Auslassanschluss 274OT, den zweiten Auslassanschluss 374OT und den dritten Auslassanschluss 474OT zu enthalten, die in 3 an der positiven X-Achsenrichtungsseite lokalisiert sind.
Die vorderendseitige Endplatte 170F weist (nicht gezeigte) Durchgangslöcher auf, die in der Nähe ihres Außenumfangs ausgebildet sind, um in sie eingeführte Bolzen 178 aufzunehmen. Die vorderendseitige Endplatte 170F wird platziert, um die offene Vorderseite des Brennstoffzellengehäuses 120 zu verschließen und ist an dem Brennstoffzellengehäuse 120, wie vorstehend beschrieben, mittels Bolzen 178 fixiert. Die Bolzen 178 sind in 3 durch gestrichelte Linie gezeigt. In der Brennstoffzelle 200 dieser Ausführungsform wird die vorderendseitige Endplatte 170F an dem Brennstoffzellengehäuse 120 mittels der Bolzen 178 befestigt, um so die auf die Brennstoffzelle 200 angewendete Druckbelastung beizubehalten.
Nachstehendes beschreibt unter Bezugnahme auf 4 die Kontaktoberfläche der vorderendseitigen Endplatte 170F. 4 ist eine Draufsicht, die den schematischen Aufbau der vorderendseitigen Endplatte 170F (Kontaktoberfläche 18) zeigt. Die Stelle, an der der Stapelkörper 116 platziert ist, ist zum Zwecke der Andeutung der örtlichen Beziehung zwischen der vorderendseitigen Endplatte 170F und dem Stapelkörper 116 auch in 4 durch die Einpunktkettenlinie als dem Positionsrahmen W gezeigt.
Wie in 4 gezeigt, weist die vorderendseitige Endplatte 170F einen Brenngaszuführanschluss 182IN, einen Anodenabgasanschluss 182OT, einen Oxidationsgaszuführanschluss 184IN, einen Kathodenabgasauslassanschluss 184OT, einen Kühlwasserzuführanschluss 186IN und einen Kühlwasserauslassanschluss 186OT in dem Positionsrahmen W an der Kontaktoberfläche 18 auf. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN auf, die in dem Oxidationsgaszuführanschluss 184IN angeordnet sind. Der erste Plattenabschnitt 574IN ist angeordnet, um den Oxidationsgaszuführanschluss 184IN in der vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) aufzuteilen, und der zweite Plattenabschnitt 674IN ist angeordnet, um den Oxidationsgaszuführanschluss 184IN in der X-Achsenrichtung aufzuteilen. Die vorderendseitige Endplatte 170F weist auch einen dritten Plattenabschnitt 574OT, einen vierten Plattenabschnitt 674OT und einen fünften Plattenabschnitt 784OT, die in dem Kathodenabgasauslassanschluss 184OT angeordnet sind. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist angeordnet, um den Kathodenabgasauslassanschluss 184OT in der vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) aufzuteilen, und der vierte Plattenabschnitt 674OT und der fünfte Plattenabschnitt 784OT sind angeordnet, um den Kathodenabgasauslassanschluss 184OT in der X-Achsenrichtung aufzuteilen. Der Oxidationsgaszuführanschluss 184IN enthält einen ersten Zuführanschluss 284IN, einen zweiten Zuführanschluss 384IN und einen dritten Zuführanschluss 484IN, die durch den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN getrennt sind. Ebenso enthält der Kathodenabgasauslassanschluss 184OT einen ersten Auslassanschluss 284OT, einen zweiten Auslassanschluss 384OT und einen dritten Auslassanschluss 484OT, die durch den dritten Plattenabschnitt 574OT, den vierten Plattenabschnitt 674OT und den fünften Plattenabschnitt 784OT getrennt sind. In 4 sind der erste Zuführanschluss 284IN, der zweite Zuführanschluss 384IN, der dritte Zuführanschluss 484IN, der erste Auslassanschluss 284OT, der zweite Auslassanschluss 384OT und der dritte Auslassanschluss 484OT durch gestrichelte Linien veranschaulicht. Zum Zwecke der deutlichen Kennzeichnung dieses ersten bis dritten Zuführ- und Auslassanschlusses sind die gestrichelten Linien, die diese Zuführ- und Auslassanschlüsse repräsentieren, im Vergleich mit den festen Linien, die den Oxidationsgaszuführanschluss 184IN und den Kathodenabgasauslassanschluss 184OT repräsentieren, ein wenig nach innen verschoben.
Nachstehendes beschreibt unter Bezugnahme auf 3 bis 5 die Zuführ- und Auslasslöcher, die in der vorderendseitigen Endplatte 170F geschaffen sind. 5 ist eine Darstellung, die die örtliche Beziehung zwischen den Zuführ- und Auslassanschlüssen an der Pumpenoberfläche 17 und den entsprechenden Zuführ- und Auslassanschlüssen an der Kontaktoberfläche 18 zeigt. 5 ist eine Draufsicht von der Seite der Pumpenoberfläche 17 her und zeigt durch die gestrichelte Linie die entsprechenden Zuführ- und Auslassanschlüsse auf der Seite der Kontaktoberfläche 18. Wie dargestellt, sind der Brenngaszuführanschluss 182IN, der Anodenabgasauslassanschluss 182OT, der Kühlwasserzuführanschluss 186IN und der Kühlwasserauslassanschluss 186OT an der Seite der Kontaktoberfläche 18 jeweils an entsprechenden Stellen in im Wesentlichen ähnlichen Formen ausgebildet, wie jene des Brenngaszuführanschlusses 172IN, des Anodenabgasauslassanschlusses 172OT, des Kühlwasserzuführanschlusses 176IN und des Kühlwasserauslassanschlusses 176OT auf der Seite der Pumpenoberfläche 17, um so Durchgangslöcher auszubilden, die durch die vorderendseitige Endplatte 170F parallel zu der Z-Achse hindurch verlaufen. Wie auf der anderen Seite in 5 gezeigt, ist der Oxidationsgaszuführanschluss 184IN an der Seite der Kontaktoberfläche 18 von größerer Größe als der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN auf der Seite der Pumpenoberfläche 17. Der Oxidationsgaszuführanschluss 184IN und der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN sind verbunden, um ein Oxidationsgaszuführloch 179IN auszubilden, das von der Seite der Kontaktoberfläche 18 bis zur Seite der Pumpoberfläche 17 durch die vorderendseitige Endplatte 170F hindurch verläuft. Der erste Plattenabschnitt 574IN ist innerhalb des Oxidationsgaszuführlochs 179IN angeordnet. Ein nicht überlappter Abschnitt in dem Oxidationsgaszuführanschluss 184IN, der sich mit dem Oxidationsgaszuführanschluss 174IN nicht überlappt (schraffierter Abschnitt in 4) bildet einen Kanalabschnitt 784IN aus. Ebenso ist der Kathodenabgasauslassanschluss 184OT an der Seite der Kontaktoberfläche 18 von größerer Größe als der Kathodenabgasauslassanschluss 174ON auf der Seite der Pumpoberfläche 17. Der Kathodenabgasauslassanschluss 184OT und der Kathodenabgasauslassanschluss 174OT sind verbunden, um ein Kathodenabgasauslassloch 179OT auszubilden, das von der Seite der Kontaktoberfläche 18 bis zur Seite der Pumpoberfläche 17 durch die vorderendseitige Endplatte 170F hindurch verläuft. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist innerhalb des Kathodenabgasauslasslochs 179OT angeordnet. Ein nicht überlappender Abschnitt in dem Kathodenabgasauslassanschluss 184OT, der sich mit dem Kathodenabgasauslassanschluss 174OT nicht überlappt (schraffierter Abschnitt in 4) bildet einen Kanalabschnitt 884OT aus. Das Oxidationsgaszuführloch 179IN und das Kathodenabgasauslassloch 179OT der Ausführungsform entsprechen jeweils den Durchgangslöchern in den Ansprüchen.
Die durch die (in 1 gezeigte) Verrohrung 41 hindurch zu der Brennstoffzelle 200 zugeführte Luft, strömt über den Oxidationsgaszuführanschluss 174IN hinein, wird bereinigt und durch den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN verteilt, und strömt durch den Kanalabschnitt 784IN hindurch (wie er in 5 durch den gestrichelten Pfeil gezeigt ist). Das Kathodenabgas, das aus dem Stapelkörper 116 ausgelassen wird, strömt über den Kathodenabgasauslassanschluss 184OT durch den Kanalabschnitt 884OT, wird durch den fünften Plattenabschnitt 784OT bereinigt und verbunden und wird über den Kathodenabgasauslassanschluss 174OT zu der (in 1 gezeigten) Verrohrung 42 (wie in 5 durch den gestrichelten Pfeil gezeigt) ausgelassen.
Die örtliche Beziehung zwischen den Zuführ- und Auslassanschlüssen an der Kontaktoberfläche 18 der vorderendseitigen Endplatte 170F und den Verteilern in dem Stapelkörper 116 wird nachstehend erläutert. Die jeweiligen Verteiler sind angeordnet, um durch den Stromerzeugungskörper 110 und den Stromabnehmer 160F hindurch parallel zu der Z-Achse zu verlaufen. Verteileröffnungen (offene Enden der Verteiler), die an einer Stirnseite des Stapelkörpers 116 (d.h. der Oberfläche des Stromabnehmers 160F, die mit der vorderendseitigen Endplatte 170F in Kontakt ist) ausgebildet sind, weisen Formen auf, die den ebenflächigen Formen der Verteiler in einer X-Y-Ebene entsprechen. Der Brenngaszuführanschluss 182IN, der Anodenabgasauslassanschluss 182OT, der Kühlwasserzuführanschluss 186IN und der Kühlwasserauslassanschluss 186OT sind an den entsprechenden Stellen ausgebildet, die jenen der jeweiligen zugeordneten Verteiler entsprechen, die in dem Stapelkörper 116 ausgebildet sind, so dass die zu diesen Verteilern zugehörigen Verteileröffnungen aus der Darstellung der 6 entferntgelassen sind. 6 zeigt die Oxidationsgaszuführverteileröffnungen 110IN eines Oxidationsgaszuführverteilers 111IN und Kathodenabgasauslassverteileröffnungen 110OT eines Kathodenabgasauslassverteilers 111OT. Die Position des Stapelkörpers 116 ist durch die Einpunktkettenlinie wie in 3 und 4 gezeigt. Die Oxidationsgaszuführverteileröffnungen 110IN und die Kathodenabgasauslassverteileröffnungen 110OT dieser Ausführungsform entsprechen den Verteileröffnungen in den Ansprüchen.
Der Oxidationsgaszuführverteiler 111IN, der in dem (in 6 gezeigten) Stapelkörper 116 ausgebildet ist, ist durch Trennwände in mehrere Teile aufgeteilt. Die Oxidationsgaszuführverteileröffnungen 110IN enthalten eine erste Verteileröffnung 101, eine zweite Verteileröffnung 102, eine dritte Verteileröffnung 103, eine vierte Verteileröffnung 104, eine fünfte Verteileröffnung 105 und eine sechste Verteileröffnung 106. Die Strömung von Luft aus den jeweiligen Zuführanschlüssen des Oxidationsgaszuführanschlusses 174IN auf der Seite der Pumpenoberfläche 17 der vorderendseitigen Endplatte 170F bis zu den jeweiligen Verteileröffnungen 101 bis 106 des Stapelkörpers 116 wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Die erste Verteileröffnung 101 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position angeordnet und weist eine im Wesentlichen ähnliche Form zu jener des ersten Zuführanschlusses 274IN des Oxidationsgaszuführanschlusses 174IN auf der Seite der Pumpenoberfläche 17 und des ersten Zuführanschlusses 284IN des Oxidationsgaszuführanschlusses 184IN auf der Seite der Kontaktoberfläche 18 auf. Dementsprechend wird die über den ersten Zuführanschluss 274IN zugeführte Luft der ersten Verteileröffnung 101 über den ersten Zuführanschluss 284IN zugeführt. Die zweite Verteileröffnung 102 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position angeordnet zu jener des zweiten Zuführanschlusses 374IN des Oxidationsgaszuführanschlusses 174IN und weist eine im Wesentlichen ähnliche Form wie dieser auf. Die Kombination aus der zweiten Verteileröffnung 102 und der dritten Verteileröffnung 103 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position zum zweiten Zuführanschluss 384IN des Oxidationsgaszuführanschlusses 184IN angeordnet und weist eine im Wesentlichen ähnliche Form wie dieser auf. Dementsprechend wird die über den (in 3 gezeigten) zweiten Zuführanschluss 374IN zugeführte Luft verteilt und der zweiten Verteileröffnung 102 und der dritten Verteileröffnung 103 über den zweiten (in 4 gezeigten) Zuführanschluss 384IN zugeführt. Die aus dem (in 3 gezeigten) dritten Zuführanschluss 474IN zugeführte Luft strömt durch den (in 4 gezeigten) Kanalabschnitt 784IN hindurch und wird verteilt und der vierten Verteileröffnung 104, der fünften Verteileröffnung 105 und der sechsten Verteileröffnung 106 über den (in 4 gezeigten) dritten Zuführanschluss 484IN zugeführt. Wie vorstehend beschrieben, wird die der vorderendseitigen Endplatte 170F zugeführte Luft bereinigt und durch den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN zu der ersten bis sechsten Verteileröffnung 101 bis 106 zugeführt.
Der in dem Stapelkörper 116 ausgebildete Kathodenabgasauslassverteiler 111 OT ist durch Trennwände in mehrere Teile aufgeteilt. Die Kathodenabgasauslassverteileröffnungen 110OT enthalten eine siebte Verteileröffnung 107, eine achte Verteileröffnung 108, eine neunte Verteileröffnung 109, eine elfte Verteileröffnung 111, eine zwölfte Verteileröffnung 112, eine dreizehnte Verteileröffnung 113 und eine vierzehnte Verteileröffnung 114. Die Strömung des Kathodenabgases von den jeweiligen Verteileröffnungen 107 bis 109 und 111 bis 114 des Stapelkörpers 116 zu den jeweiligen Auslassanschlüssen des Kathodenabgasauslassanschlusses 174OT auf der Seite der Pumpoberfläche 17 der vorderendseitigen Endplatte 170F wird unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben. Die siebte Verteileröffnung 107 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position angeordnet zu jener des ersten Auslassanschlusses 274OT und des Kathodenabgasauslassanschlusses 174OT auf der Seite der (in 3 gezeigten) Pumpenoberfläche 17 und des ersten Auslassanschlusses 284OT des Kathodenabgasauslassanschlusses 184OT auf der Seite der (in 4 gezeigten) Kontaktoberfläche 18 und weist mit diesen eine im Wesentlichen ähnliche Form auf. Dementsprechend wird das aus der siebten Verteileröffnung 107 ausgelassene Kathodenabgas durch den ersten Auslassanschluss 284OT ausgelassen und dann durch den ersten Auslassanschluss 274OT zur (in 1 gezeigten) Verrohrung 42 ausgelassen. Die achte Verteileröffnung 108 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position angeordnet zu jener des zweiten Auslassanschlusses 374OT des (in 3 gezeigten) Kathodenabgasauslassanschlusses 174OT und weist eine im Wesentlichen ähnliche Form wie dieser auf. Die Kombination aus der achten Verteileröffnung 108, der neunten Verteileröffnung 109 und der elften Verteileröffnung 111 ist an einer im Wesentlichen übereinstimmenden Position zum zweiten Auslassanschluss 384OT des (in 4 gezeigten) Kathodenabgasauslassanschlusses 184OT angeordnet und weist eine im Wesentlichen ähnliche Form wie dieser auf. Dementsprechend wird das aus der achten Verteileröffnung 108, der neunten Verteileröffnung 109 und der elften Verteileröffnung 111 ausgelassene Kathodenabgas über den (in 4 gezeigten) zweiten Auslassanschluss 384OT verbunden und wird durch den (in 3 gezeigten) zweiten Auslassanschluss 374OT zu der (in 1 gezeigten) Verrohrung 42 ausgelassen. Das aus der zwölften Verteileröffnung 112, der dreizehnten Verteileröffnung 113 und der vierzehnten Verteileröffnung 114 ausgelassene Kathodenabgas verbindet sich und strömt in den (in 4 gezeigten) Kanalabschnitt 884OT und wird durch den (in 3 gezeigten) dritten Auslassanschluss 474OT zu der (in 1 gezeigten) Verrohrung 42 ausgelassen. Wie vorstehend beschrieben, wird das Kathodenabgas, das aus der siebten bis zu der neunten Verteileröffnung 107 bis 109 und der elften bis zu der vierzehnten Verteileröffnung 111 bis 114 ausgelassen wird, durch den dritten Plattenabschnitt 574OT und den fünften Plattenabschnitt 784OT der vorderendseitigen Endplatte 170F bereinigt und verbunden, und wird zu der Verrohrung 42 ausgelassen.
Nachstehendes beschreibt unter Bezugnahme auf 6 und 7 den Aufbau des ersten Plattenabschnitts 574IN. 6 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch eine A-A-Schnittoberfläche der Brennstoffzelle 200 in 3 und 4 zeigt. 7 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch eine C-C-Schnittoberfläche der Brennstoffzelle 200 in 6 zeigt. Wie in 6 gezeigt, ist der erste Plattenabschnitt 574IN im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromabnehmer 160F angeordnet, um mit dem Stromabnehmer 160F in Kontakt zu sein. Der erste Plattenabschnitt 574IN ist an einer Stelle angeordnet, die dem Außenumfang der zweiten Verteileröffnung 102 entspricht, um um eine Entfernung H1 von dem Außenumfang der zweiten Verteileröffnung 102 nach oben (in die positive Y-Achsenrichtung) verschoben zu sein. Wie in 7 gezeigt, enthält der erste Plattenabschnitt 574IN einen sechsten Plattenabschnitt 57 und mehrere Kontaktabschnitte 58, die an einer Seitenfläche des sechsten Plattenabschnitts 57 geschaffen sind. Der sechste Plattenabschnitt 57 ist mit den mehreren Kontaktabschnitten 58 einstückig ausgebildet und weist keine scharfen Grenzen auf. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird das Ende des sechsten Plattenabschnitts 57 jedoch durch eine unterbrochene Linie angedeutet. Die mehreren Kontaktabschnitte 58 sind in gleichen Intervallen angeordnet. Dies schafft eine Seitenfläche des ersten Plattenabschnitts 574IN, die mit dem Stromabnehmer 160F mit einer regulären rechteckigen konkav-konvexen Form in Kontakt ist. Der erste Plattenabschnitt 574IN ist an ersten Seitenflächen M1 mit dem Stromabnehmer 160F in Kontakt, während er an zweiten Seitenflächen M2 von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet ist. Mit anderen Worten, der sechste Plattenabschnitt 57 ist von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet. Der sechste Plattenabschnitt 57 dieser Ausführungsform entspricht dem Plattenabschnitt in den Ansprüchen, und die erste Seitenfläche M1 entspricht der Kontaktseitenfläche in den Ansprüchen. Der sechste Plattenabschnitt 57 entspricht auch dem Kathodengasplattenabschnitt in den Ansprüchen.
Wie vorstehend beschrieben, sind die mehreren Kontaktabschnitte 58 in gleichen Intervallen in dem ersten Plattenabschnitt 574IN angeordnet. Dieser Aufbau bewirkt, dass der Stromabnehmer 160F mit einem gleichmäßigen Oberflächendruck durch die Seitenfläche des ersten Plattenabschnitts 574IN angepresst wird. Die erste Seitenfläche M1 des Kontaktabschnitts 58 weist eine Länge (Länge in die X-Achsenrichtung) auf, die kürzer als die Länge (Gesamtlänge in die X-Achsenrichtung) einer Plattenabschnittsseitenfläche 57S des sechsten Plattenabschnitts 57 ist. Im Vergleich mit einem Aufbau des ersten Plattenabschnitts 574In ohne die Kontaktabschnitte 58 ermöglicht dieser Aufbau ein Gießformen mit einer höheren Genauigkeit und erleichtert die Handhabung bei der Herstellung. Die Länge in die X-Achsenrichtung der ersten Seitenfläche M1 dieser Ausführungsform entspricht der Länge der Kontaktseitenfläche in den Ansprüchen. Die Länge (Gesamtlänge) in die X-Achsenrichtung der Plattenabschnittsseitenfläche 57S des sechsten Plattenabschnitts 57 dieser Ausführungsform entspricht der Länge der Seitenfläche des Plattenabschnitts in den Ansprüchen.
Nachstehendes beschreibt unter Bezugnahme auf 6 und 8 den dritten Aufbau des dritten Plattenabschnitts 574OT. 8 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil B in 6 darstellt. Wie vorstehend beschrieben, enthält die vorderendseitige Endplatte 170F einen Aluminiumdruckgussabschnitt 17M und einen (in 6 gezeigten) Harzabschnitt 18M. Wie in 6 gezeigt, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT lediglich aus Harz gemacht. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist eine ebene Platte, die (von der Y-Achsenrichtung betrachtet) eine ungefähr rechteckige ebene Form aufweist, und weist anders als der erste Plattenabschnitt 574IN eine glatte Seitenfläche auf der Seite des Stromabnehmers 160F auf. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist, wie vorstehend erwähnt, lediglich aus einem Harz gemacht, und weist einen Entformungswinkel zum Zwecke der Erleichterung der Herstellung auf.
Wie in 6 und 8 gezeigt, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromabnehmer 160F an einer Position angeordnet, die der niedrigeren Seite (negative Y-Achsenrichtungsseite) in die Gravitationsrichtung des Außenumfangs der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist auch so angeordnet, dass die obere Oberfläche (Oberfläche auf der positiven Y-Achsenrichtungsseite) des dritten Plattenabschnitts 574OT ungefähr mit dem Außenumfang (mit der unteren Kante) der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT ausgerichtet (oder um lediglich eine sehr kleine Entfernung H2 nicht ausgerichtet) ist. Wie in 8 gezeigt, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT entlang eines Spalts S1 von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet. Sogar wenn der dritte Plattenabschnitt 574OT sehr nah an der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT angeordnet ist, reduziert dieser Aufbau die Wahrscheinlichkeit, dass der dritte Plattenabschnitt 574OT in den Kathodenabgasauslassverteiler 111OT durch Druckbelastung in die Stapelungsrichtung eindringt. Der dritte Plattenabschnitt 574OT dieser Ausführungsform entspricht dem Plattenabschnitt und dem Kathodenabgasplattenabschnitt in den Ansprüchen.
A3. Vorteilhafte Wirkungen der Ausführungsform
Bei der Brennstoffzelle 200 dieser Ausführungsform weist der erste Plattenabschnitt 574IN der vorderendseitigen Endplatte 170F mehrere Kontaktabschnitte 58, die in gleichen Intervallen angeordnet sind. Dieser Aufbau bewirkt, dass der Stromabnehmer 160F mit gleichförmigem Oberflächendruck durch die Seitenfläche des ersten Plattenabschnitts 574IN gepresst wird. Die erste Seitenfläche M1 des Kontaktabschnitts 58 weist eine Länge auf (Länge in die X-Achsenrichtung), die kürzer als die Länge (Gesamtlänge in die X-Achsenrichtung) der Plattenabschnittseitenfläche 57S des sechsten Plattenabschnitts 57 ist. Im Vergleich mit einem Aufbau ohne die ersten Seitenflächen M1 ermöglicht dieser Aufbau ein Gießformen mit einer höheren Genauigkeit und erleichtert die Handhabung bei der Herstellung. Die Oberfläche, die die höhere Genauigkeit erfordert, ist auf die ersten Seitenflächen M1 beschränkt. Dies erhöht die Genauigkeit einer Gussform.
Bei der Brennstoffzelle 200 dieser Ausführungsform ist der dritte Plattenabschnitt 574OT der vorderendseitigen Endplatte 170F entlang des Spalts S1 von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet. Sogar wenn der dritte Plattenabschnitt 574OT in die negative Z-Achsenrichtung durch Druckbelastung in die Stapelungsrichtung der Brennstoffzelle 200 gepresst wird, reduziert dieser Aufbau die Wahrscheinlichkeit, dass der dritte Plattenabschnitt 574OT in den Kathodenabgasauslassverteiler 111OT eindringt. Dies wirkt dementsprechend der Beeinträchtigung der Strömung des Kathodenabgases aus dem Kathodenabgasauslassverteiler 1 11OT zu dem Kathodenabgasauslassanschluss 174OT entgegen.
Bei der Brennstoffzelle 200 dieser Ausführungsform, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT der vorderendseitigen Endplatte 170F entlang des Spalts S1 von dem Stromabnehmer 160F an der Position, die der niedrigeren Seite (negative Y-Achsenrichtungsseite) in der Gravitationsrichtung des Außenumfangs der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht, entfernt angeordnet. Im Verlaufe des Auslassens des Kathodenabgases aus dem Stapelkörper 116, bewirkt dieser Aufbau, dass flüssiges Wasser in dem Kathodenabgas durch den Spalt S1 nach unten in Richtung des dritten Auslassanschlusses 484OT fällt. Durch den Entformungswinkel des dritten Plattenabschnitts 574OT wirkt dieser Aufbau der Rückströmung des flüssigen Wassers in den Kathodenabgasauslassverteiler 1 HOT hinein entgegen. In dem Fall, bei dem die Brennstoffzelle 200 an einem Fahrzeug befestigt ist, und während einer Fahrt des Fahrzeugs geneigt wird, wirkt dieser Aufbau ebenso der Rückströmung des flüssigen Wassers in den Kathodenabgasauslassverteiler 111OT hinein entgegen.
Bei dem Aufbau dieser Ausführungsform hinsichtlich des ersten Plattenabschnitts 574IN, der innerhalb des Oxidationsgaszuführanschlusses 184IN der vorderendseitigen Endplatte 170F angeordnet ist, und des dritten Plattenabschnitts 574OT, der in dem Kathodenabgasauslassanschluss 184OT angeordnet ist, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT, der die kürzere Entfernung von dem Außenumfang des Verteilers in dem Stapelkörper 116 aufweist ((in 8 gezeigte) H2 < H1 (gezeigt in 6)), ist von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet. Dies ist so, weil der erste Plattenabschnitt 54In von dem Außenumfang des Verteilers in dem Stapelkörper 116 um eine Entfernung H1 entfernt angeordnet ist, und es es ist unwahrscheinlich, dass er durch die in die Stapelungsrichtung angewendete Druckbelastung in die zweite Verteileröffnung 102 eindringt. Der dritte Plattenabschnitt 574OT ist entlang des Spalts S1 von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet, um der Beeinträchtigung des Auslassens des Kathodenabgases entgegenzuwirken. Auf der anderen Seite ist der erste Plattenabschnitt 574IN angeordnet, um mit dem Stromabnehmer 160F in Kontakt zu sein, um den auf den Stromabnehmer 160F angewendeten Oberflächendruck beizubehalten.
In der Brennstoffzelle 200 dieser Ausführungsform sind der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN und der Kathodenabgasauslassanschluss 174OT an der Pumpenoberfläche 17 der vorderendseitigen Endplatte 170F angeordnet. Dies schafft einen Raum zur Befestigung der Wasserstoffpumpe 140 an der Pumpenoberfläche 17.
Die vorderendseitige Endplatte 170F ist so eingerichtet, dass der Oxidationsgaszuführanschluss 174IN auf der Pumpenoberfläche 17 lokalisiert ist, während der Oxidationsgaszuführanschluss 184IN an der Kontaktoberfläche 18 ausgebildet ist, um die Oxidationsgaszuführverteileröffnungen 110IN zu enthalten. Dies bewirkt, dass das Oxidationsgaszuführloch 179IN der vorderendseitigen Endplatte 170F mit dem Oxidationsgaszuführverteiler 111IN, der in dem Stapelkörper 116 ausgebildet ist, in einer adäquaten Verbindung ist. Außerdem enthält die vorderendseitige Endplatte 170F den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN. Die aus der (in 1 gezeigten) Verrohrung 41 zugeführte Luft wird einer adäquaten Strömungsratenregelung und Bereinigung durch den ersten Plattenabschnitt 574IN und den zweiten Plattenabschnitt 674IN unterworfen, und wird zu den Oxidationsgaszuführverteileröffnungen 110IN verteilt. Ebenso ist die vorderendseitige Endplatte 170F so eingerichtet, dass der Kathodenabgasauslassanschluss 174OT auf der Pumpenoberfläche 17 lokalisiert ist, während der Kathodenabgasauslassanschluss 184OT auf der Kontaktoberfläche 18 ausgebildet ist, um die Kathodenabgasauslassverteileröffnungen 110OT zu enthalten. Dies bewirkt, dass das Kathodenabgasauslassloch 179OT der vorderendseitigen Endplatte 170F mit dem Kathodenabgasauslassverteiler 1 11 OT, der in dem Stapelkörper 116 ausgebildet ist, in einer adäquaten Verbindung ist. Zusätzlich enthält die vorderendseitige Endplatte 170F den dritten Plattenabschnitt 574OT, den vierten Plattenabschnitt 674OT und den fünften Plattenabschnitt 784OT. Somit verbindet sich das aus den Kathodenabgasauslassverteileröffnungen 110OT ausgelassene Kathodenabgas, wird einer adäquaten Strömungsratenregelung unterworfen und wird über den Kathodenabgasauslassanschluss 174OT zu der (in 1 gezeigten) Verrohrung 42 ausgelassen.
B. Zweite Ausführungsform
9 ist eine Teilschnittansicht, die schematisch einen Teil einer Brennstoffzelle 200A gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Bei der Brennstoffzelle 200A der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich der dritte Plattenabschnitt 574OTA der vorderendseitigen Endplatte 170FA, der innerhalb des Kathodenabgasauslasslochs 179OT angeordnet ist, von dem dritten Plattenabschnitt 574OT der ersten Ausführungsform. Ein Brennstoffzellensystem der zweiten Ausführungsform weist ansonsten ähnliche Komponenten wie jene des Brennstoffzellensystems 10 der ersten Ausführungsform. Gleiche Komponenten werden durch gleiche Symbole ausgedrückt und werden hier nicht speziell beschrieben. Nachstehendes beschreibt den dritten Plattenabschnitt 574OTA.
Wie in 9 gezeigt, ist der dritte Plattenabschnitt 574OTA der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromabnehmer 160F angeordnet, um mit dem Stromabnehmer 160F in Kontakt zu sein. The dritte Plattenabschnitt 574OTA ist an einer Position angeordnet, die dem Außenumfang der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht, um von dem Außenumfang der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT um eine Entfernung H3 (H3=H1) nach unten (in die negative Y-Achsenrichtung) verschoben zu sein. Gemäß dieser Ausführungsform weist der dritte Plattenabschnitt 574OTA eine ähnliche Form wie jene des ersten Plattenabschnitts 574IN auf. Insbesondere wird eine Seitenfläche des dritten Plattenabschnitts 574OTA, die mit dem Stromabnehmer 160F in Kontakt ist, ausgebildet, um eine normale konkav-konvexe Form aufzuweisen. Bei der Brennstoffzelle 200A dieser Ausführungsform bewirkt dieser Aufbau, dass der Stromabnehmer 160F mit gleichförmigem Oberflächendruck durch die Seitenflächen des ersten Plattenabschnitts 574IN und des dritten Plattenabschnitts 574OTA gepresst wird. Die Seitenfläche des dritten Plattenabschnitts 574OTA, die in der konkav-konvexen Form ausgebildet ist, schafft zwischen dem dritten Plattenabschnitt 574OTA und dem Stromabnehmer 160F einen Spalt. Dieser Aufbau bewirkt, dass flüssiges Wasser in dem Kathodenabgas durch den Spalt nach unten in Richtung des dritten Auslassanschlusses 484OT herunterfällt. Dieser Aufbau wirkt dementsprechend der Rückströmung von flüssigem Wasser in den Kathodenabgasauslassverteiler 1 1 IOT hinein entgegen. In dieser Ausführungsform ist der dritte Plattenabschnitt 574OTA an der Position geschaffen, die um die Entfernung H3 von dem Außenumfang der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT verschoben ist. Sogar wenn der Plattenabschnitt 574OTA durch die Druckbelastung in die negative Z-Achsenrichtung gepresst wird, reduziert dieser Aufbau die Wahrscheinlichkeit, dass der dritte Plattenabschnitt 574OTA in den Kathodenabgasauslassverteiler 111OT eindringt. Bei der Brennstoffzelle 200A der zweiten Ausführungsform presst der dritte Plattenabschnitt 574OTA den Stromabnehmer 160F mit gleichförmigem Oberflächendruck, während er dem Rückstrom flüssigen Wassers in dem Kathodenabgas in den Kathodenabgasauslassverteiler 111OT hinein entgegenwirkt.
C. Modifikationen
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsformen beschränkt, sondern kann durch eine Vielfalt anderer Gestaltungen implementiert werden, ohne vom Bereich der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die technischen Merkmale der obigen Ausführungsformen, die den technischen Merkmalen der jeweiligen Aspekte entsprechen, die in der Kurzdarstellung beschrieben sind, auf geeignete Weise ersetzt oder kombiniert werden, um die oben beschriebenen Probleme zum Teil oder vollständig zu lösen oder um die oben beschriebenen vorteilhafte Wirkungen zum Teil oder vollständig zu erzielen. Jedes der technischen Merkmale kann gegebenenfalls entfernt gelassen werden, wenn das technische Merkmal in dieser Beschreibung nicht als wesentlich beschrieben wird. Einige Beispiele möglicher Modifikationen sind nachstehend angegeben.

(1) In der ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann der erste Plattenabschnitt 574IN ohne die Kontaktabschnitte 58 eingerichtet sein. Mit anderen Worten sowohl der erste Plattenabschnitt 574IN als auch der dritte Plattenabschnitt 574OT können entlang der Spalte von dem Stromabnehmer 160F entfernt angeordnet sein. Sogar wenn der erste Plattenabschnitt 574IN sehr nah an dem Außenumfang der Oxidationsgaszuführverteileröffnung 110IN angeordnet ist, reduziert dieser Aufbau die Wahrscheinlichkeit, dass der erste Plattenabschnitt 574IN durch die auf die Brennstoffzelle 200 angewendete Druckbelastung in den Oxidationsgaszuführverteiler 111IN eindringt, und er wirkt der Beeinträchtigung der Luftströmung entgegen.
(2) In der vorstehenden Ausführungsform ist der erste Plattenabschnitt 574IN an der Position angeordnet, die in der Gravitationsrichtung der Oberseite des Außenumfangs der Oxidationsgaszuführverteileröffnung 110IN entspricht. Der erste Plattenabschnitt 574IN kann alternativ an einer Position angeordnet sein, die in der Gravitationsrichtung der unteren Seite der Oxidationsgaszuführverteileröffnung 110IN entspricht. Beispielsweise in einem Aufbau zur Zuführung der befeuchteten Luft als Oxidationsgas, macht die Zuführung befeuchteter Luft, die flüssiges Wasser enthält, zu der Einheitszelle wahrscheinlicher, dass das flüssige Wasser einen Oxidationsgasströmungspfad in der Einheitszelle blockiert. Das Schaffen des ersten Plattenabschnitts 574IN an der Position, die in der Gravitationsrichtung der unteren Seite der Oxidationsgaszuführverteileröffnung 110IN entspricht, ermöglicht dem flüssigen Wasser in der Luft durch den zwischen dem ersten Plattenabschnitt 574IN und dem Stromabnehmer 160F ausgebildeten Spalt herunterzufallen. Dies wirkt einer Blockade des Oxidationsgasströmungspfads in der Einheitszelle entgegen.
(3) In der vorstehenden Ausführungsform, sind der erste Plattenabschnitt 574IN und der dritte Plattenabschnitt 574OT jeweils in dem Oxidationsgaszuführanschluss und dem Kathodenabgasauslassanschluss geschaffen. Dieser Aufbau ist jedoch nicht einschränkend. Beispielsweise können ähnliche Plattenabschnitte in dem Brenngaszuführanschluss und dem Anodenabgaszuführanschluss geschaffen sein. Dieser modifizierte Aufbau wirkt der Beeinträchtigung der Strömungen des Brenngases und des Anodenabgases entgegen, während er dem entgegenwirkt, dass das in dem Brenngas oder dem Anodenabgas enthaltene flüssige Wasser in einen Verteiler strömt, und wirkt damit einer Blockade eines Brenngasströmungspfads in der Einheitszelle entgegen. Das Anodenabgas wird beispielsweise wahrscheinlich Rückdiffusionswasser enthalten, das an der Kathode erzeugt wird und als flüssiges Wasser quer durch die Elektrolytmembran abwandert. In einem Aufbau für erneutes Umlaufen des Anodenabgases gibt es die Möglichkeit, dass das Rückdiffusionswasser als flüssiges Wasser in dem Brenngas enthalten ist.
(4) Die vorderendseitige Endplatte 170F enthält den Aluminiumdruckgussabschnitt, der eine mit dem isolierenden Harz beschichtete Oberfläche aufweist. Dieser Aufbau ist jedoch nicht einschränkend. Der Aluminiumdruckgussabschnitt muss beispielsweise nicht mit dem isolierenden Harz beschichtet sein. Mit anderen Worten, die vorderendseitige Endplatte 170F muss den Harzabschnitt 18M nicht enthalten. In dem Aufbau ohne den Harzabschnitt 18M ist es jedoch erwünscht, eine Isolierplatte zwischen der vorderendseitigen Endplatte 170F und dem Stromabnehmer 160F vorzusehen. Bei diesem Aufbau ist die Kontaktoberfläche der vorderendseitigen Endplatte 170F mit der Isolierplatte in Kontakt.
(5) In der vorstehenden Ausführungsform, ist der dritte Plattenabschnitt 574OT an der Position angeordnet, die in der Gravitationsrichtung der unteren Seite der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht. Dieser Aufbau ist jedoch nicht einschränkend. Der dritte Plattenabschnitt 574OT kann an einer Position angeordnet sein, die in der Gravitationsrichtung der oberen Seite oder der länglichen Seite der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht. Beispielsweise in dem Fall, bei dem der dritte Plattenabschnitt 574OT an der Position angeordnet ist, die in der Gravitationsrichtung der oberen Seite der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht, kann das flüssige Wasser in dem Kathodenabgas durch einen Spalt, der zwischen dem dritten Plattenabschnitt 574OT und dem Stromabnehmer 160F ausgebildet ist, angesaugt und durch den ersten Auslassanschluss 284OT zu der Verrohrung 42 ausgelassen werden. Es ist jedoch wünschenswert, den dritten Plattenabschnitt 574OT an der Position anzuordnen, die in der Gravitationsrichtung der unteren Seite der Kathodenabgasauslassverteileröffnung 110OT entspricht, da dieser Aufbau ermöglicht, dass flüssiges Wasser durch die Gravitationskraft herunterfallen und ausgelassen werden kann.
(6) In der vorstehenden Ausführungsform werden die reaktiven Gase dem Stapelkörper 116 zugeführt und die Abgase werden aus dem Stapelkörper 116 über die vorderendseitige Endplatte 170F ausgelassen. Dieser Aufbau ist jedoch nicht einschränkend. In einer Modifikation können die reaktiven Gase von der vorderendseitigen Endplatte 170F her zugeführt werden, während die Abgase über die hinterendseitige Endplatte 170E nach außen ausgelassen werden können. Bei diesem modifizierten Aufbau kann ein Plattenabschnitt in einem Abgasauslassanschluss eines Abgasauslasslochs in der hinterendseitigen Endplatte 170E an einer Kontaktoberfläche der hinterendseitigen Endplatte 170E geschaffen sein, die mit der Isolierplatte 165E in Kontakt ist. Der Plattenabschnitt kann entlang eines Spalts von der Isolierplatte 165E entfernt angeordnet sein. Die hinterendseitige Endplatte 170E dieser Modifikation entspricht auch der Endplatte in den Ansprüchen.
(7) In der vorstehenden Ausführungsform sind der erste Plattenabschnitt 574IN und der dritte Plattenabschnitt 574OT im Wesentlichen senkrecht zu dem Stromabnehmer 160F angeordnet. Dieser Aufbau ist jedoch nicht einschränkend. Beispielsweise können der erste Plattenabschnitt 574IN und der dritte Plattenabschnitt 574OT in einem Winkel, von z.B. 45 Grad oder 60 Grad bezüglich des Stromabnehmers 160F angeordnet sein. Der erste Plattenabschnitt 574IN und der dritte Plattenabschnitt 574OT sollten in dem Oxidationsgaszuführloch 179IN und dem Kathodenabgasauslassloch 179OT angeordnet sein, so dass die jeweiligen Plattenoberflächen dem Stromabnehmer 160F nicht entgegenstehen, sondern deren Seitenflächen dem Stromabnehmer 160F entgegenstehen.
(8) In der vorstehenden Ausführungsform weist der erste Plattenabschnitt 574IN mehrere Kontaktabschnitte 58 auf. Der erste Plattenabschnitt 574IN sollte dazu eingerichtet sein, zumindest einen Kontaktabschnitt 58 aufzuweisen. Das Schaffen sogar eines Kontaktabschnitts 58 ermöglicht dem Stapelkörper 116, durch den Kontaktabschnitt 58 gepresst zu sein und wirkt dadurch im Vergleich mit einem Aufbau ohne jeglichen Kontaktabschnitt 58 einer Absenkung des Oberflächendrucks der Einheitszelle 100 entgegen.
(9) In der vorstehenden Ausführungsform sind mehrere Kontaktabschnitte 58 des ersten Plattenabschnitts 574IN in gleichen Intervallen angeordnet. Die mehreren Kontaktabschnitte 58 müssen nicht notwendigerweise in gleichen Intervallen angeordnet sein. Es ist jedoch wünschenswert die mehreren Kontaktabschnitte 58 in gleichen Intervallen anzuordnen, da dieser Aufbau dem Stapelkörper 116 ermöglicht, durch den ersten Plattenabschnitt 574IN mit einer gleichförmigen Druckkraft gepresst zu sein.

Claims

Brennstoffzelle (200), die aufweist einen Stapelkörper, der wenigstens einen Stromerzeugungskörper (110) enthält, der durch Stapeln mehrerer Einheitszellen (100) in einer Stapelungsrichtung eingerichtet ist; und eine Endplatte (170E, 170F), die an zumindest einem Ende des Stapelkörpers in der Stapelungsrichtung angeordnet ist, wobei der Stapelkörper einen Verteiler enthält, der ausgebildet ist, um zumindest durch den Stromerzeugungskörper (110) in die Stapelungsrichtung hindurchzugehen, und durch den ein reaktives Gas oder ein Abgas hindurchströmt, und wobei die Endplatte (170E, 170F) aufweist: ein Durchgangsloch (174IN, 174OT,179IN, 179OT), das mit dem Verteiler in Verbindung ist; und einen Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT), der innerhalb des Durchgangslochs (174IN, 174OT,179IN, 179OT) an einer Stelle platziert ist, die dem Außenumfang einer Verteileröffnung entspricht, die in einer Stirnseite des einen Endes des Stapelkörpers ausgebildet ist, das Durchgangsloch (174IN, 174OT,179IN, 179OT) in einer Richtung senkrecht zu der Stapelungsrichtung teilt, und entlang eines Spalts von der Stirnseite des Stapelkörpers entfernt angeordnet ist.
Brennstoffzelle (200) gemäß Anspruch 1, wobei die Endplatte (170E, 170F) wenigstens einen Kontaktabschnitt aufweist, der an einer Seitenfläche des Plattenabschnitts (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) geschaffen ist, und eine Kontaktseitenfläche enthält, die mit der Stirnseite des Stapelkörpers in Kontakt ist, wobei die Kontaktseitenfläche eine Länge aufweist, die kürzer als die Länge der Seitenfläche des Plattenabschnitts (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) ist.
Brennstoffzelle (200) gemäß Anspruch 2, wobei die Endplatte (170E, 170F) mehrere Kontaktabschnitte aufweist, wobei die mehreren Kontaktabschnitte jeweils eine identische Länge der Kontaktseitenfläche aufweisen und in gleichen Intervallen angeordnet sind.
Brennstoffzelle (200) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) an einer Stelle angeordnet ist, die in Gravitationsrichtung einer niedrigeren Seite des Außenumfangs der Verteileröffnung in einem Zustand entspricht, bei dem die Brennstoffzelle (200) installiert ist.
Brennstoffzelle (200) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) an einer Stelle angeordnet ist, die dem Außenumfang der Verteileröffnung entspricht, die eingerichtet ist, um ein Kathodenabgas zum Hindurchströmen zu veranlassen.
Brennstoffzelle (200) gemäß Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Endplatte (170E, 170F) als den Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) aufweist einen Kathodengasplattenabschnitt (574IN, 674IN), der an einer Stelle angeordnet ist, die einem Außenumfang der Verteileröffnung entspricht, durch die ein Kathodengas hindurchströmt; und einen Kathodenabgasplattenabschnitt (574OT, 674OT), der an einer Stelle angeordnet ist, die dem Außenumfang der Verteileröffnung entspricht, durch die ein Kathodenabgas hindurchströmt; wobei der Kontaktabschnitt an einer Seitenfläche des Kathodengasplattenabschnitts (574IN, 674IN) geschaffen ist.
Brennstoffzelle (200) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Endplatte (170E, 170F) einen Metallabschnitt und einen aus Harz hergestellten Harzabschnitt aufweist, und der Plattenabschnitt (574IN, 574OT, 674IN, 674OT) aus Harz hergestellt ist.
Brennstoffzellensystem (10), das die Brennstoffzelle (200) gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.