DE102017217825A1

DE102017217825A1 - Brennstoffzellenstapel

Info

Publication number: DE102017217825A1
Application number: DE102017217825.6A
Authority: DE
Inventors: Masahiko Sato; Takanori Mori
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-10-06
Filing date: 2017-10-06
Publication date: 2018-04-12
Also published as: US11342574B2; US11302952B2; CN113299964A; US20180102564A1; US20210104770A1; US10886557B2; US20210104771A1; CN113299962A; CN107919489A; CN113299964B; US11374250B2; CN107919489B; CN113299963A; US20210098812A1

Abstract

Eine Öffnung (14a) ist in einem aufnehmenden Gehäuse (14) eines Brennstoffzellenstapels (10) gebildet. Flachkabel (54) sind durch die Öffnung (14a) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt. Die Flachkabel (54) verlaufen durch eine Durchführungsdichtung (58), welche die Öffnung (14a) bedeckt. Die Durchführungsdichtung (58) ist durch eine Dichtungsplatte (60) (Positionierungselement) an dem aufnehmenden Gehäuse (14) angebracht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel, welcher ein Kabel umfasst, welches durch eine Öffnung eines aufnehmenden Gehäuses verläuft.
Beschreibung des Stands der Technik:
Zum Beispiel umfasst eine Brennstoffzelle mit festem Polymerelektrolyten eine Energieerzeugungszelle (Einheitsbrennstoffzelle). Eine Anode ist an einer Fläche einer Elektrolytmembran bereitgestellt und eine Kathode ist an der anderen Fläche der Elektrolytmembran bereitgestellt, um eine Membranelektrodenanordnung (MEA) zu bilden. Die Elektrolytmembran ist eine Polymer-Ionenaustauschmembran. Die Membranelektrodenanordnung ist sandwichartig zwischen Separatoren angeordnet, um die Energieerzeugungszelle zu bilden.
Bei der Brennstoffzelle dieser Art ist im Gebrauch, um bei einer Energieerzeugung eine gewünschte elektrische Energie zu erhalten, eine vorbestimmte Anzahl von (z. B. einige zehn bis einige hundert von) Energieerzeugungszellen zusammen gestapelt, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden. Bei dieser Art des Brennstoffzellenstapels ist es notwendig zu bestimmen, ob jede der Energieerzeugungszellen die gewünschte Energieerzeugungsleistung aufweist, oder nicht. Zu diesem Zweck ist im Allgemeinen ein Zellenspannungserfassungsanschluss, welcher an dem Separator bereitgestellt ist, mit einer Spannungserfassungsvorrichtung (Zellenspannungswächter) verbunden, um die Zellenspannung jeder der Energieerzeugungszellen während einer Energieerzeugung zu erfassen (z. B., siehe japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-223141 ).
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß Sicherheitsvorschriften des Brennstoffzellenstapels ist es erforderlich, eine Gasbarrierestruktur bereitzustellen, um eine Leckage von Wasserstoff zu dem Äußeren des Brennstoffzellenstapels zu verhindern. Für die Einhaltung solcher Vorschriften ist bei dem Brennstoffzellenstapel die Gasbarrierestruktur dadurch realisiert, dass ein Zellenstapelkörper, welcher durch ein Stapeln einer Mehrzahl von Energieerzeugungszellen gebildet ist, in einem aufnehmenden Gehäuse aufgenommen ist.
Ferner kann es, um den Zellenspannungserfassungsanschluss, welcher an dem Separator bereitgestellt ist, mit der Spannungserfassungsvorrichtung zu verbinden, während die das aufnehmende Gehäuse verwendende Gasbarrierestruktur erhalten bleibt, in Betracht gezogen werden, eine Durchführungsdichtung an einer Öffnung des aufnehmenden Gehäuses bereitzustellen, Kabel durch ein in der Durchführungsdichtung gebildetes Loch einzuführen und dann das Loch abzudichten. In diesem Fall müssen die Kabel durch die an der Öffnung des aufnehmenden Gehäuses bereitgestellte Durchführungsdichtung aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt werden, während eine gewünschte Dichtleistung für das aufnehmende Gehäuse erreicht wird.
Jedoch kann zu der Zeit einer Montage der Durchführungsdichtung an dem aufnehmenden Gehäuse, in Abhängigkeit des Montageverfahrens, ein Teil der Durchführungsdichtung in die Öffnung fallen gelassen werden und die Durchführungsdichtung kann schief montiert werden. In einem solchen Fall besteht ein Risiko, dass die gewünschte Dichtleistung nicht erreicht werden kann. Es kann in Betracht gezogen werden, eine Stufe für ein Positionieren der Durchführungsdichtung in dem aufnehmenden Gehäuse bereitzustellen. Jedoch besteht, wenn die Durchführungsdichtung auf der Stufe gleitet und schief montiert wird, auch ein Risiko, dass die gewünschte Dichtleistung nicht erhalten werden kann.
Zum Beispiel ist der Brennstoffzellenstapel in einigen Fällen aus einigen hundert Energieerzeugungszellen zusammengesetzt. Bei einer Technik eines einzelnen Einführens einiger hundert Kabel durch jeweilige Durchführungsdichtungslöcher und eines individuellen Abdichtens der Durchführungsdichtungslöcher, ist es, da die Größe der Durchführungsdichtung als ein Ganzes groß wird, nicht möglich, ausreichend Raum für die Durchführungsdichtung mit der großen Größe bereitzustellen. Bei einem Versuch dieses Problem zu bewältigen, kann in Betracht gezogen werden, Flachkabel (flache Kabelstränge) zu verwenden, von welchen jedes eine Mehrzahl von Leitungsdrähten (Einheitsdrähte) aufweist, welche parallel angeordnet sind, um dadurch die Kabel für eine Größenreduzierung in einer Stelle zu sammeln. In diesem Fall ist gewünscht, dass die Flachkabel durch die an der Öffnung des aufnehmenden Gehäuses bereitgestellte Durchführungsdichtung aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt werden, während die gewünschte Dichtleistung des aufnehmenden Gehäuses erhalten bleibt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, wenigstens eines der oben beschriebenen Probleme zu lösen.
Das heißt, es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, welcher es ermöglicht, eine gewünschte Dichtleistung in Bezug auf eine Stelle, an welcher ein Kabel durch ein aufnehmendes Gehäuse verläuft, auf einfache Weise zu erreichen.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, welcher es ermöglicht, die Größe einer Durchführungsdichtung durch eine Verwendung eines Flachkabels zu reduzieren und eine Dichtungsstruktur ohne jegliche Gasleckage aus einem aufnehmenden Gehäuse zu realisieren.
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Zellenstapelkörper und ein aufnehmendes Gehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper aufzunehmen. Der Zellenstapelkörper umfasst eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen. Jede der Energieerzeugungszellen ist durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung und eines Separators gebildet. Die Membranelektrodenanordnung umfasst ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran. Ein Kabel, welches in dem aufnehmenden Gehäuse mit dem Zellenstapelkörper verbunden ist, verläuft durch eine Öffnung, welche in dem aufnehmenden Gehäuse gebildet ist, und das Kabel ist aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt. Das Kabel verläuft durch eine Durchführungsdichtung, welche die Öffnung bedeckt, und die Durchführungsdichtung ist in Bezug auf die Öffnung durch ein Positionierungselement positioniert ist, welches an dem aufnehmenden Gehäuse angebracht ist.
Bei dem Brennstoffzellenstapel der vorliegenden Erfindung ist die Durchführungsdichtung in Bezug auf das aufnehmende Gehäuse durch das Positionierungselement positioniert, welches an dem aufnehmenden Gehäuse angebracht ist. Bei der Struktur wird, da die Durchführungsdichtung durch das Positionierungselement positioniert ist, eine Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung in Bezug auf die Öffnung erheblich unterdrückt. Daher wird die Durchführungsdichtung bei einer Reibung gegen das aufnehmende Gehäuse nicht beschädigt und es ist möglich, zu verhindern, dass die Durchführungsdichtung in die Öffnung fallen gelassen wird (in dem Fall, in welchem eine Stufe an dem aufnehmenden Gehäuse bereitgestellt ist, ist es auch möglich, zu verhindern, dass die Durchführungsdichtung auf der Stufe gleitet). Daher ist es möglich, eine gewünschte Dichtleistung auf einfache Weise zu erreichen. Ferner kann zu der Zeit einer Montage, da es möglich ist, die Durchführungsdichtung in Bezug auf die Öffnung auf einfache Weise zu positionieren, ebenfalls eine Verkürzung einer für einen Montagevorgang benötigten Zeit erwartet werden.
Ferner ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Zellenstapelkörper und ein aufnehmendes Gehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper aufzunehmen. Der Zellenstapelkörper umfasst eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen. Jede der Energieerzeugungszellen ist durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung und eines Separators gebildet. Die Membranelektrodenanordnung umfasst ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran. Ein Zellenspannungserfassungsanschluss ist an dem Separator bereitgestellt, ein Flachkabel ist mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden, das Flachkabel verläuft durch eine Öffnung, welche in dem aufnehmenden Gehäuse gebildet ist, und das Flachkabel ist aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt. Eine Durchführungsdichtung, welche einen Schlitz aufweist, ist an der Öffnung bereitgestellt und der Schlitz verläuft in der Dickenrichtung durch die Durchführungsdichtung. Das Flachkabel ist durch den Schlitz eingefügt und durch einen Vergussabschnitt hermetisch abgedichtet, welcher benachbart der Durchführungsdichtung bereitgestellt ist. Die Durchführungsdichtung umfasst einen Kabeleinfügeabschnitt, welcher den Schlitz aufweist, und einen Flansch, welcher ringförmig um den Kabeleinfügeabschnitt angeordnet ist und dem aufnehmenden Gehäuse zugewandt ist. Eine Mehrzahl von Dichtungen ist ringförmig in Reihen entlang des Flansches zwischen dem Flansch und dem aufnehmenden Gehäuse angeordnet.
Bei dem Brennstoffzellenstapel ist der äußere Umfangsabschnitt des Flachkabels, welches durch die Öffnung des aufnehmenden Gehäuses verläuft, durch den Vergussabschnitt hermetisch abgedichtet. Daher ist es möglich, die Größe einer zum Einführen des Flachkabels verwendeten Dichtungsführung zu reduzieren und eine Dichtungsstruktur ohne jegliche Gasleckage aus dem aufnehmenden Gehäuse zu realisieren. Da die Dichtungen in der Mehrzahl von Reihen zwischen dem Flansch der Durchführungsdichtung und dem aufnehmenden Gehäuse bereitgestellt sind, ist es möglich, eine falsche Montage aufgrund einer Schräglage der Dichtung zu unterbinden und die gewünschte Dichtleistung zu erreichen.
Ferner ist gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Zellenstapelkörper und ein aufnehmendes Gehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper aufzunehmen. Der Zellenstapelkörper umfasst eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen. Jede der Energieerzeugungszellen ist durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung und eines Separators gebildet. Die Membranelektrodenanordnung umfasst ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran. Ein Zellenspannungserfassungsanschluss ist an dem Separator bereitgestellt, ein Flachkabel ist mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden, das Flachkabel verläuft durch eine Öffnung, welche in dem aufnehmenden Gehäuse gebildet ist, und das Flachkabel ist aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt. Eine Durchführungsdichtung, welche einen Schlitz aufweist, ist an der Öffnung bereitgestellt und der Schlitz verläuft in der Dickenrichtung durch die Durchführungsdichtung. Das Flachkabel ist durch den Schlitz eingefügt und durch einen Vergussabschnitt hermetisch abgedichtet, welcher benachbart der Durchführungsdichtung bereitgestellt ist. Die Durchführungsdichtung umfasst einen Kabeleinfügeabschnitt, welcher den Schlitz aufweist, und eine Mehrzahl wulstförmiger Dichtungen, welche ringförmig in Reihen um ein Äußeres des Kabeleinfügeabschnitts angeordnet sind und in einer Richtung, in welcher die Öffnung durch das aufnehmende Gehäuse verläuft, nebeneinander angeordnet sind.
Bei dem Brennstoffzellenstapel ist es, da die Durchführungsdichtung die Mehrzahl von Dichtungen umfasst, welche in der Mehrzahl von Reihen angeordnet sind und in der Richtung, in welcher die Öffnung durch das aufnehmende Gehäuse verläuft, nebeneinander angeordnet sind, möglich, eine falsche Montage aufgrund einer Schräglage der Dichtungen zu unterbinden und die gewünschte Dichtleistung zu erreichen.
Ferner ist gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Zellenstapelkörper und ein aufnehmendes Gehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper aufzunehmen. Der Zellenstapelkörper umfasst eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen. Jede der Energieerzeugungszellen ist durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung und eines Separators gebildet. Die Membranelektrodenanordnung umfasst ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran. Ein
Zellenspannungserfassungsanschluss ist an dem Separator bereitgestellt, ein Flachkabel ist mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden, das Flachkabel verläuft durch eine Öffnung, welche in dem aufnehmenden Gehäuse gebildet ist, und das Flachkabel ist aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt. Eine Durchführungsdichtung, welche einen Schlitz aufweist, ist an der Öffnung bereitgestellt und der Schlitz verläuft in der Dickenrichtung durch die Durchführungsdichtung. Das Flachkabel ist durch den Schlitz eingefügt und durch einen Vergussabschnitt hermetisch abgedichtet, welcher benachbart der Durchführungsdichtung bereitgestellt ist. Der Vergussabschnitt umfasst benachbart der Durchführungsdichtung eine erste Vergussschicht und benachbart der ersten Vergussschicht auf einer der Durchführungsdichtung entgegengesetzten Seite eine zweite Vergussschicht.
Bei dem Brennstoffzellenstapel der vorliegenden Erfindung ist der äußere Umfangsrand des Flachkabels, welches durch die Öffnung des aufnehmenden Gehäuses verläuft, durch den Vergussabschnitt abgedichtet, welcher die erste Vergussschicht und die zweite Vergussschicht umfasst. Daher ist es möglich, die Größe der zum Einführen eines Flachkabels verwendeten Dichtungsführung zu reduzieren und eine Dichtungsstruktur ohne jegliche Gasleckage aus dem aufnehmenden Gehäuse zu realisieren.
Ferner ist gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Zellenstapelkörper und ein aufnehmendes Gehäuse umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper aufzunehmen. Der Zellenstapelkörper umfasst eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen. Jede der Energieerzeugungszellen ist durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung und eines Separators gebildet. Die Membranelektrodenanordnung umfasst ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran. Ein Zellenspannungserfassungsanschluss ist an dem Separator bereitgestellt, ein Flachkabel ist mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden, das Flachkabel verläuft durch eine Öffnung, welche in dem aufnehmenden Gehäuse gebildet ist, und das Flachkabel ist aus dem aufnehmenden Gehäuse herausgeführt. Eine aus EPDM hergestellte Durchführungsdichtung ist an der Öffnung bereitgestellt, wobei die Durchführungsdichtung einen Schlitz aufweist, welcher in der Dickenrichtung durch die Durchführungsdichtung verläuft. Das Flachkabel ist durch den Schlitz eingefügt und ist durch einen aus Silikon hergestellten Vergussabschnitt hermetisch abgedichtet, wobei der Vergussabschnitt durch eine Zwischenschicht benachbart der Durchführungsdichtung bereitgestellt ist. Die Zwischenschicht ist zwischen der Durchführungsdichtung und dem Vergussabschnitt bereitgestellt und ist aus einem Material hergestellt, welches ein Aushärten eines Silikonvergussmaterials in einem flüssigen Zustand nicht verhindert.
Wenn das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand EPDM berührt, härtet das Silikonvergussmaterial nicht auf einfache Weise aus. Bei dem Brennstoffzellenstapel ist die Zwischenschicht, welche ein Aushärten eines flüssigen Silikonvergussmaterials nicht verhindert, zwischen der aus EPDM hergestellten Durchführungsdichtung und dem Vergussabschnitt bereitgestellt. Dementsprechend ist es möglich, dass das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand zuverlässig aushärtet.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher werden, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Form von illustrativen Beispielen gezeigt sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Brennstoffzellenstapel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche den Brennstoffzellenstapel schematisch zeigt;
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Dichtungsstruktur von Flachkabeln zeigt;
4 ist eine Querschnittsansicht, welche die Dichtungsstruktur zeigt;
5 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Durchführungsdichtung der Dichtungsstruktur zeigt;
6A ist eine entlang einer Linie VIA-VIA in 5 genommene Querschnittsansicht, welche die Durchführungsdichtung zeigt;
6B ist eine Querschnittsansicht, welche die Durchführungsdichtung gemäß einer modifizierten Ausführungsform zeigt;
7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche erste Dichtungsränder zeigt;
8 ist eine Querschnittsansicht, welche die ersten Dichtungsränder und Komponenten um die ersten Dichtungsränder zeigt, welche montiert sind;
9 ist eine entlang einer Linie IX-IX in 5 genommene Querschnittsansicht, welche zweite Dichtungsränder und einen Flansch zeigt;
10 ist eine Querschnittsansicht, welche die zweiten Dichtungsränder und den Flansch zeigt, welche montiert sind;
11A ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Dichtungsplatte der Dichtungsstruktur zeigt, betrachtet von einer oberen Fläche der Dichtungsplatte;
11B ist eine perspektivische Ansicht, welche die Dichtungsplatte der Dichtungsstruktur zeigt, betrachtet von einer unteren Fläche der Dichtungsplatte;
12 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche erste Dichtungsränder gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt;
13 ist eine Querschnittsansicht, welche zweite Dichtungsränder und einen Flansch gemäß dem modifizierten Beispiel zeigt;
14 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dichtungsstruktur eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
15 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dichtungsstruktur eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
16 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptteil einer Durchführungsdichtung, eines Vergussabschnitts und eines Zwischenabschnitts zeigt;
17 ist eine perspektivische Ansicht, welche eine Lage einer Zwischenschicht zeigt; und
18 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Dichtungsstruktur eines Brennstoffzellenstapels gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines Brennstoffzellenstapels gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
Ein in 1 gezeigter Brennstoffzellenstapel 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist z. B. in einem Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (nicht gezeigt) montiert. Der Brennstoffzellenstapel 10 umfasst einen Zellenstapelkörper 13, welcher durch ein Stapeln einer Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12 (Einheitsbrennstoffzellen) gebildet ist, und ein aufnehmendes Gehäuse 14, welches den Zellenstapelkörper 13 aufnimmt. In 1 ist eine Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12 in einer durch einen Pfeil B angezeigten horizontalen Richtung zusammengestapelt, sodass Elektrodenflächen der Energieerzeugungszellen 12 aufrecht ausgerichtet sind. Es ist anzumerken, dass die Mehrzahl der Energieerzeugungszellen 12 in der durch einen Pfeil C angezeigten Schwerkraftrichtung zusammengestapelt sein kann.
Wie in 2 gezeigt, umfasst jede der Energieerzeugungszellen 12 eine Membranelektrodenanordnung 16 und einen ersten Separator 18 sowie einen zweiten Separator 20, zwischen welchen die Membranelektrodenanordnung 16 sandwichartig angeordnet ist. Der erste Separator 18 und der zweite Separator 20 sind zum Beispiel Metallplatten, wie z. B. Stahlplatten, Platten aus rostfreiem Stahl, Aluminiumplatten, plattierte Stahlplatten oder Metallplatten, welche durch eine Oberflächenbehandlung antikorrosive Oberflächen aufweisen.
Sowohl der erste Separator 18 als auch der zweite Separator 20 weisen eine rechteckige Fläche auf und sind durch ein Wellen einer dünnen Metallplatte durch Pressformen gebildet, um eine gewellte Form im Querschnitt und eine gewellte Form an der Oberfläche aufzuweisen. Anstelle der Metallseparatoren können zum Beispiel Kohlenstoffseparatoren als der erste Separator 18 und der zweite Separator 20 verwendet werden.
Die Membranelektrodenanordnung 16 umfasst eine Anode 24 sowie eine Kathode 26 und eine Festpolymerelektrolytmembran 22, welche zwischen der Anode 24 und der Kathode 26 eingefügt ist. Die Festpolymerelektrolytmembran 22 ist zum Beispiel durch ein Imprägnieren eines dünnen Films auf Kohlenwasserstoffbasis oder einer dünnen Membran aus Perfluorsulfonsäure mit Wasser gebildet.
Obwohl nicht im Detail gezeigt, weisen sowohl die Anode 24 als auch die Kathode 26 eine Gasdiffusionsschicht, wie z. B. ein Kohlepapier, und eine Elektrodenkatalysatorschicht aus einer Platinlegierung auf, welche von porösen Kohlenstoffteilchen getragen sind. Die Kohlenstoffteilchen sind gleichmäßig auf der Oberfläche der Gasdiffusionsschicht abgelagert. Die Elektrodenkatalysatorschicht der Anode 24 und die Elektrodenkatalysatorschicht der Kathode 26 sind zum Beispiel jeweils an beiden Flächen der Festpolymerelektrolytmembran 22 gebildet.
Der Zellenstapelkörper 13 weist einen Zuführkanal für ein sauerstoffhaltiges Gas (nicht gezeigt) zum Zuführen des sauerstoffhaltigen Gases und einen Abführkanal für das sauerstoffhaltige Gas (nicht gezeigt) zum Abführen des sauerstoffhaltigen Gases auf. Der Zuführkanal für das sauerstoffhaltige Gas und der Abführkanal für das sauerstoffhaltige Gas erstrecken sich in der durch den Pfeil B angezeigten Stapelrichtung durch die Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12.
Ferner weist der Zellenstapelkörper 13 einen Brenngaszuführkanal (nicht gezeigt) zum Zuführen eines Brenngases, wie z. B. ein wasserstoffhaltiges Gas, und einen Brenngasabführkanal (nicht gezeigt) zum Abführen des Brenngases auf. Der Brenngaszuführkanal und der Brenngasabführkanal erstrecken sich in der durch den Pfeil B angezeigten Stapelrichtung durch die Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12.
Ferner weist der Zellenstapelkörper 13 Kühlmittelzuführkanäle 32a zum Zuführen eines Kühlmittels und Kühlmittelabführkanäle 32b zum Abführen des Kühlmittels auf (siehe 1). Die Kühlmittelzuführkanäle 32a und die Kühlmittelabführkanäle 32b erstrecken sich in der durch den Pfeil B angezeigten Stapelrichtung durch die Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12.
In 2 weist der erste Separator 18 an seiner der Membranelektrodenanordnung 16 zugewandten Oberfläche 18a ein Brenngasströmungsfeld 28 auf. Das Brenngasströmungsfeld 28 erstreckt sich zum Beispiel in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung. Das Brenngasströmungsfeld 28 ist mit dem Brenngaszuführkanal und dem Brenngasabführkanal, welche oben beschrieben sind, verbunden.
Andererseits weist der zweite Separator 20 an seiner der Membranelektrodenanordnung 16 zugewandten Oberfläche 20a ein Strömungsfeld 30 für das sauerstoffhaltig Gas auf. Das Strömungsfeld 30 für das sauerstoffhaltige Gas ist mit dem Zuführkanal für das sauerstoffhaltige Gas und dem Abführkanal für das sauerstoffhaltige Gas, welche oben beschrieben sind, verbunden.
Ein Kühlmittelströmungsfeld 34 ist zwischen einer Fläche 18b des ersten Separators 18 einer der benachbarten Energieerzeugungszellen 12 und einer Fläche 20b des zweiten Separators 20 der anderen der benachbarten Energieerzeugungszellen 12 gebildet. Das Kühlmittelströmungsfeld 34 ist mit den Kühlmittelzuführkanälen 32a und den Kühlmittelabführkanälen 32b verbunden (siehe 1). Das Kühlmittelströmungsfeld 34 ist durch ein Stapeln der Rückflächen des Brenngasströmungsfelds 28 und der Rückflächen des Strömungsfelds 30 für das sauerstoffhaltige Gas gebildet.
Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nimmt eine Kühlstruktur an, bei welcher Zellen zusammengestapelt sind, welche jeweils durch ein sandwichartiges Anordnen einer MEA 16 zwischen zwei Separatoren gebildet sind, und das Kühlmittel zwischen den benachbarten Zellen strömt. Es ist anzumerken, dass eine sogenannte Sprungkühlungsstruktur angenommen werden kann, bei welcher ein Kühlmittel in Intervallen jeder vorbestimmten Zellenanzahl strömt. In diesem Fall umfasst jede der Zellen drei oder mehr Separatoren und zwei oder mehr MEAs.
An einem Ende der Energieerzeugungszellen 12 ist in der Stapelrichtung eine erste Anschlussplatte 36a bereitgestellt. Eine erste isolierende Platte 38a ist außerhalb der ersten Anschlussplatte 36a bereitgestellt. Eine erste Endplatte 40a ist außerhalb der ersten isolierenden Platte 38a bereitgestellt. An dem anderen Ende der Energieerzeugungszellen 12 ist in der Stapelrichtung eine zweite Anschlussplatte 36b bereitgestellt. Eine zweite isolierende Platte 38b ist außerhalb der zweiten Anschlussplatte 36b bereitgestellt und eine zweite Endplatte 40b ist außerhalb der zweiten isolierenden Platte 38b bereitgestellt.
Obwohl nicht gezeigt, sind ein Gaszuführverteilerelement für das sauerstoffhaltige Gas, ein Gasabführverteilerelement für das sauerstoffhaltige Gas, ein Brenngaszuführverteilerelement und ein Brenngasabführverteilerelement an der ersten Endplatte 40a angebracht. Das Gaszuführverteilerelement für das sauerstoffhaltige Gas ist mit dem Zuführkanal für das sauerstoffhaltige Gas verbunden. Das Gasabführverteilerelement für das sauerstoffhaltige Gas ist mit dem Abführkanal für das sauerstoffhaltige Gas verbunden. Das Brenngaszuführverteilerelement ist mit dem Brenngaszuführkanal verbunden. Das Brenngasabführverteilerelement ist mit dem Brenngasabführkanal verbunden.
Wie in 1 gezeigt, sind ein Kühlmittelzuführverteilerelement 42a und ein Kühlmittelabführverteilerelement 42b an der zweiten Endplatte 40b angebracht. Das Kühlmittelzuführverteilerelement 42a ist mit einem Paar von Kühlmittelzuführkanälen 32a verbunden. Das
Kühlmittelabführverteilerelement 42b ist mit einem Paar von Kühlmittelabführkanälen 32b verbunden.
Zwei Seiten (Flächen) des aufnehmenden Gehäuses 14 an beiden Enden in der durch den Pfeil B angezeigten Fahrzeugbreitenrichtung sind die erste Endplatte 40a und die zweite Endplatte 40b. Zwei Seiten (Flächen) des aufnehmenden Gehäuses 14 an beiden Enden in der durch den Pfeil A angezeigten Fahrzeuglängsrichtung sind ein vorderes Seitenpaneel 44a und ein hinteres Seitenpaneel 44b, welche jeweils eine lateral längliche Plattenform aufweisen. Zwei Seiten (Flächen) des aufnehmenden Gehäuses 14 an beiden Enden in der durch den Pfeil C angezeigten Fahrzeughöhenrichtung sind ein oberes Seitenpaneel 46a und ein unteres Seitenpaneel 46b. Das obere Seitenpaneel 46a und das untere Seitenpaneel 46b weisen jeweils eine lateral längliche Plattenform auf.
Das vordere Seitenpaneel 44a und das hintere Seitenpaneel 44b sind unter Verwendung von Schrauben 48 in einer luftdichten Weise und einer flüssigkeitsdichten Weise an der ersten Endplatte 40a und der zweiten Endplatte 40b befestigt. Ferner sind das obere Seitenpaneel 46a und das untere Seitenpaneel 46b unter Verwendung von Schrauben 48 in einer luftdichten Weise und einer flüssigkeitsdichten Weise an der ersten Endplatte 40a, der zweiten Endplatte 40b, dem vorderen Seitenpaneel 44a und dem hinteren Seitenpaneel 44b befestigt. Auf diese Weise wird das aufnehmende Gehäuse 14 durch ein Zusammenbauen der ersten Endplatte 40a, der zweiten Endplatte 40b, des vorderen Seitenpaneels 44a, des hinteren Seitenpaneels 44b, des oberen Seitenpaneels 46a und des unteren Seitenpaneels 46b gebildet.
Das oben beschriebene aufnehmende Gehäuse 14 fungiert als eine Gasisolationsstruktur (Gasbarriere) zum Verhindern einer Leckage von Reaktionsgasen, wie z. B. ein Kohlenstoffgas, zu dem Äußeren des aufnehmenden Gehäuses 14.
Wie in 2 gezeigt, ist an jeder der Energieerzeugungszellen 12 ein Zellenspannungserfassungsanschluss 50 bereitgestellt. Der Zellenspannungserfassungsanschluss 50 steht von einer unteren Seite des oben beschrieben ersten Separators 18 (oder des zweiten Separators 20) nach unten vor. Der Zellenspannungserfassungsanschluss 50 kann an jeglicher Position des oben beschrieben ersten Separators 18 (oder des zweiten Separators 20) bereitgestellt sein. In dem Fall, in welchem die Sprungkühlungsstruktur mit den drei Separatoren angenommen ist, ist der Zellenspannungserfassungsanschluss 50 zum Beispiel an einem Separator an einer Zwischenposition bereitgestellt.
Ein Flachkabel (flacher Kabelstrang) 54 ist durch ein Verbindungsglied 52 mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss 50 verbunden. Die Struktur des Zellenspannungserfassungsanschlusses 50 ist nicht speziell beschränkt, solange der Zellenspannungserfassungsanschluss 50 elektrisch mit dem Flachkabel 54 verbunden sein kann. Bei dem Brennstoffzellenstapel 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Mehrzahl von Flachkabeln 54 bereitgestellt. Das Verbindungsglied 52 ist an der inneren Fläche (insbesondere an der inneren Fläche des unteren Seitenpaneels 46b) des aufnehmenden Gehäuses 14 befestigt. Das Flachkabel 54 ist ein bandförmiges Kabel, welches durch ein Kombinieren einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Leitungsdrähten gebildet ist, und in der Dickenrichtung an beiden Seiten im Wesentlichen flache Flächen aufweist.
Die Mehrzahl von Flachkabeln 54 ist innerhalb des aufnehmenden Gehäuses 14 in der Dickenrichtung zusammengestapelt. Wie in den 2 und 3 gezeigt, erstreckt sich die Mehrzahl von Flachkabeln 54 durch eine in dem aufnehmenden Gehäuse 14 (insbesondere dem unteren Seitenpaneel 46b) gebildete Öffnung 14a zu dem Äußeren des aufnehmenden Gehäuses 14. Die Öffnung 14a weist eine nicht-kreisförmige Form auf. In 3 weist die Öffnung 14a eine im Wesentlichen rechteckige, an jeder Ecke abgerundete Form auf. Die Öffnung 14a kann eine andere nicht-kreisförmige Form aufweisen (z. B. eine elliptische Form etc.). Die Mehrzahl von Flachkabeln 54 ist außerhalb des aufnehmenden Gehäuses 14 mit einer Zellenspannungserfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Die Zellenspannungserfassungsvorrichtung ist zum Beispiel an einer äußeren Fläche 46b1 des aufnehmenden Gehäuses 14 befestigt. Die Zellenspannungserfassungsvorrichtung erfasst die Zellenspannung (elektromotorische Kraft) jeder der Energieerzeugungszellen 12 während einer Energieerzeugung.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist eine Dichtungsstruktur 56 an der Öffnung 14a des aufnehmenden Gehäuses 14 (unteres Seitenpaneel 46b) bereitgestellt. Die Dichtungsstruktur 56 dichtet die äußeren Umfangsabschnitte der Mehrzahl von Flachkabel 54 durch einen Vergussabschnitt 62 ab. Wie in 4 gezeigt, umfasst die Dichtungsstruktur 56 eine Durchführungsdichtung 58, welche die Öffnung 14a bedeckt, eine Dichtungsplatte 60 (Positionierungselement), welche an der Öffnung 14a bereitgestellt ist, und den Vergussabschnitt 62, welcher an der Dichtungsplatte 60 bereitgestellt ist.
Die Durchführungsdichtung 58 ist in einer derartigen Weise an einer äußeren Fläche 46b1 (untere Fläche) des unteren Seitenpaneels 46b bereitgestellt, dass sie die Öffnung 14a bedeckt. Die Durchführungsdichtung 58 berührt dichtend das untere Seitenpaneel 46b an einem Dichtungsabschnitt davon (zweite Dichtungswülste 84) in einer luftdichten Weise und einer flüssigkeitsdichten Weise. Eine Durchführungsdichtungsplatzierungsausnehmung 14b ist durch eine Stufe 14c an der äußeren Fläche 46b1 des unteren Seitenpaneels 46b um die Öffnung 14a herum bereitgestellt. Die Durchführungsdichtungsplatzierungsausnehmung 14b ist in Richtung einer inneren Fläche 46b2 des unteren Seitenpaneels 46b ausgespart. Die Durchführungsdichtung 58 ist in der Durchführungsdichtungsplatzierungsausnehmung 14b platziert. Eine Mehrzahl von Schlitzen 64 ist in der Durchführungsdichtung 58 gebildet. Die Schlitze 64 verlaufen in der Dickenrichtung der Durchführungsdichtung 58 durch die Durchführungsdichtung 58.
Wie in 5 gezeigt, ist die Mehrzahl von Schlitzen 64 in einer zu der Dickenrichtung der Durchführungsdichtung 58 lotrechten Richtung voneinander beabstandet. Die Durchführungsdichtung 58 weist eine in einer zu der Dickenrichtung lotrechten Richtung eine längliche Form auf. Die Mehrzahl von Schlitzen 64 erstreckt sich in der Längsrichtung der Durchführungsdichtung 58 parallel zueinander.
In 6A liegt vorzugsweise das Intervall L zwischen der Mehrzahl von Schlitzen 64 (Intervall zwischen den Mittelpunkten der benachbarten Schlitze 64 in der Schlitzbreitenrichtung) in Abhängigkeit der Viskosität des zum Bilden des Vergussabschnitts 62 verwendeten Vergussmaterials (Harz-/Kunststoffmaterial) z. B. in einem Bereich von 1 bis 5 mm.
Ein schmaler Teil 68 ist in einer Richtung, in welcher der Schlitz 64 durch die Durchführungsdichtung 58 verläuft, an einem Ende des Schlitzes 64 bereitgestellt (ein Ende näher zu der Öffnung 14a). Der schmale Teil 68 bildet einen verengten Abschnitt, welcher dünner als der andere Teil des Schlitzes 64 ist. In 4 berührt der schmale Teil 68 beide Flächen des Flachkabels 54.
Wie in 6A gezeigt, ist in der Richtung, in welcher der Schlitz 64 durch die Durchführungsdichtung 58 verläuft, ein breiter Teil 70 an dem anderen Ende des Schlitzes 64 bereitgestellt. Die Schlitzbreite des breiten Teils 70 ist größer als die Schlitzbreite des schmalen Teils 68. Ein sich verjüngender Teil 72 ist zwischen dem schmalen Teil 68 und dem breiten Teil 70 bereitgestellt. Die Schlitzbreite des sich verjüngenden Teils 72 erhöht sich in Richtung des breiten Teils 70. Ein Teil des Schlitzes 64 mit Ausnahme des schmalen Teils 68 (sich verjüngender Teil 72 und breiter Teil 70) muss nicht notwendigerweise beide Flächen des Flachkabels 54 berühren. Zum Beispiel ermöglicht in dem Fall, in welchem der breite Teil 70 nicht beide Flächen des Flachkabels 54 berührt (in dem Fall, in welchem die Schlitzbreite des breiten Teils 70 größer als die Dicke des Flachkabels 54 ist), der breite Teil 70 dem Flachkabel 54 sich in der Schlitzbreitenrichtung zu bewegen. Ferner kann in diesem Fall die Durchführungsdichtung 58 auf einfache Weise ausgebildet sein.
Ein Lippenteil 66 kann wie in dem Fall einer Durchführungsdichtung 58 gemäß einer in 6B gezeigten modifizierten Ausführungsform in jedem Schlitz 64 bereitgestellt sein. Die zwei Lippenteile 66 sind jeweilig gegenseitig zugewandten Schlitzflächen bereitgestellt, welche die inneren Flächen des Schlitzes 64 sind, sodass sie in Richtung zueinander vorstehen. Zum Beispiel sind zwei Paare von Lippenteilen 66 in einem Intervall in der Dickenrichtung der Durchführungsdichtung 58 (in der Richtung, in welcher der Schlitz 64 durch die Durchführungsdichtung 58 verläuft) bereitgestellt.
Die Lippenteile 66 bilden verengte Abschnitte, welche schmaler als der andere Teil des Schlitzes 64 sind. In dem Fall, in welchem das Flachkabel 54 in den Schlitz 64 eingefügt ist, welcher die Lippenteile 66 aufweist, berühren die Lippenteile 66 beide Flächen des Flachkabels 54. In diesem Fall muss ein Teil des Schlitzes 64 mit Ausnahme der Lippenteile 66 beide Flächen des Flachkabels 54 nicht berühren.
Wie in den 4 und 5 gezeigt, umfasst die Durchführungsdichtung 58 einen passenden Vorsprung 74 (Kabeleinfügeabschnitt), welcher in Richtung der Öffnung 14a (Dichtungsplatte 60) vorsteht, einen Flansch 76, welcher außerhalb des passenden Vorsprungs 74 bereitgestellt ist und ringförmig um den passenden Vorsprung 74 angeordnet ist, und einen Zwischenabschnitt 78 zwischen dem passenden Vorsprung 74 und dem Flansch 76. Eine oben beschriebene Mehrzahl von Schlitzen 64 ist in dem passenden Vorsprung 74 gebildet.
Wie in 5 gezeigt, erstreckt sich der passende Vorsprung 74 in der Längsrichtung der Durchführungsdichtung 58 und erste Dichtungswülste 80, welche nach außen vorstehen, sind an der äußeren Umfangsfläche (laterale Umfangsfläche) des passenden Vorsprungs 74 bereitgestellt. Die ersten Dichtungswülste 80 erstrecken sich (sind ringförmig angeordnet) entlang des gesamten Umfangs der äußeren Umfangsfläche des passenden Vorsprungs 74. Die ersten Dichtungswülste 80 sind in einer Mehrzahl von Reihen (in der dargestellten Ausführungsform zwei Dichtungsreihen) in Intervallen in der Richtung angeordnet, in welcher der passende Vorsprung 74 vorsteht (in der Richtung, in welcher die Schlitze 64 durch die Durchführungsdichtung 58 verlaufen). Es ist anzumerken, dass nur eine erste Dichtungswulst 80 (d. h. nur eine Dichtungsreihe) bereitgestellt sein kann. Alternativ können drei oder mehr erste Dichtungswülste 80 (d. h. drei oder mehr Dichtungsreihen) bereitgestellt sein. Die ersten Dichtungswülste 80, welche in der Mehrzahl von Reihen angeordnet sind, können unterschiedliche Höhen (Höhen, in welchen die ersten Dichtungswülste 80 von der äußeren Umfangsfläche des passenden Vorsprungs 74 vorstehen) aufweisen.
In 4 steht die Mehrzahl erster Dichtungswülste 80 von der äußeren Umfangsfläche 74b des passenden Vorsprungs 74 in Richtung der inneren Umfangsfläche einer später beschriebenen passenden Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60 vor. Das heißt, die Mehrzahl erster Dichtungswülste 80 ist integral mit dem passenden Vorsprung 74 gebildet. Die Mehrzahl erster Dichtungswülste 80 berührt dichtend die innere Umfangsfläche der passenden Ausnehmung 88b entlang des gesamten Umfangs. Bei der Struktur ist ein luftdichter und flüssigkeitsdichter Dichtungsabschnitt zwischen der äußeren Umfangsfläche 74b des passenden Vorsprungs 74 und der inneren Umfangsfläche der passenden Ausnehmung 88b gebildet.
Die Spitze (vorstehendes Ende) der ersten Dichtungswulst 80 kann derart abgerundet sein, dass sie sich in eine Richtung wölbt, in welche die erste Dichtungswulst 80 vorsteht. Im Folgenden wird zu dem Zweck, eine Unterscheidung zwischen der einen ersten Dichtungswulst 80 an einer der zwei Reihen und der anderen ersten Dichtungswulst 80 an der anderen der zwei Reihen vorzunehmen, die erste Dichtungswulst 80 an der oberen Seite (näher zu dem Vergussabschnitt 62) als die „obere Dichtung 80a“ bezeichnet werden und die erste Dichtungswulst 80 an der unteren Seite (weiter von dem Vergussabschnitt 62 entfernt) als die „untere Dichtung 80b“ bezeichnet werden.
Wie in 4 gezeigt, erstreckt sich der Zwischenabschnitt 78 von einem der Öffnung 14a entgegengesetzten Ende des passenden Vorsprungs 74 nach außen und ist dann in Richtung der Öffnung 14a gekrümmt. Bei der Struktur ist zwischen dem passenden Vorsprung 74 und dem Zwischenabschnitt 78 eine ringförmige Nut 82 um den passenden Vorsprung 74 herum gebildet.
Der Flansch 76 erstreckt sich von dem äußeren Umfangsrand des Zwischenabschnitt 78 nach außen. Die Mehrzahl zweiter Dichtungswülste 84 (die Mehrzahl von Dichtungsreihen) ist zwischen dem Flansch 76 und dem aufnehmenden Gehäuse 14 in der Mehrzahl von Reihen entlang des Flansches 76 ringförmig angeordnet. Bei der ersten Ausführungsform sind die zwei zweiten Dichtungswülste 84 in zwei Reihen bereitgestellt. Es ist anzumerken, dass nur eine zweite Dichtungswulst 84 (d. h. nur eine Dichtungsreihe) bereitgestellt sein kann. Alternativ können drei oder mehr zweite Dichtungswülste 84 (d. h. drei oder mehr Dichtungsreihen) bereitgestellt sein. Die Spitze (vorstehendes Ende) der zweiten Dichtungswulst 84 kann derart abgerundet sein, dass sie sich in die Richtung wölbt, in welche die zweite Dichtungswulst 84 vorsteht. Im Folgenden wird bei der ersten Ausführungsform zu dem Zweck, eine Unterscheidung zwischen der einen zweiten Dichtungswulst 84 an einer der zwei Reihen und der anderen zweiten Dichtungswulst 84 an der anderen der zwei Reihen vorzunehmen, die zweite Dichtungswulst 84 an der äußeren Seite als die „äußere Dichtung 84a“ bezeichnet werden und die zweite Dichtungswulst 84 an der inneren Seite als die „innere Dichtung 84b“ bezeichnet werden.
Die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen stehen von einer dem aufnehmenden Gehäuse 14 (unteres Seitenpaneel 46b) zugewandten Fläche 76a des Flansches 76 in Richtung der äußeren Fläche des aufnehmenden Gehäuses 14 (äußere Fläche 46b1 des unteren Seitenpaneels 46b) vor. Das heißt, die Mehrzahl zweiter Dichtungswülste 84 ist integral mit dem Flansch 76 gebildet.
Die zweiten Dichtungswülste 84 berühren dichtend die äußere Umfangsfläche (äußere Fläche 46b1) des aufnehmenden Gehäuses 14 entlang des gesamten Umfangs. Bei der Struktur ist zwischen dem Flansch 76 und der äußeren Fläche 46b1 des aufnehmenden Gehäuses 14 ein luftdichter und flüssigkeitsdichter Dichtungsabschnitt gebildet.
Wie in 7 gezeigt, weist die Mehrzahl erster Dichtungswülste 80 (die Mehrzahl von Dichtungsreihen) in einem nicht-komprimierten Zustand unterschiedliche Querschnitte (Größen) auf. Daher weist die Mehrzahl erster Dichtungswülste 80 in dem nicht-komprimierten Zustand unterschiedliche Querschnittsflächen auf. In dieser Hinsicht wird, wenn sich die ersten Dichtungswülste 80 „in dem nicht-komprimierten Zustand“ befinden, keine äußere Kraft auf die ersten Dichtungswülste 80 aufgebracht und es tritt keine elastische Verformung von dem Ausgangszustand auf. Das heißt, der „nicht-komprimierte Zustand“ ist ein Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 nicht an dem aufnehmenden Gehäuse 14 und der Dichtungsplatte 60 montiert ist, d. h. der Zustand, bevor die Durchführungsdichtung 58 an dem aufnehmenden Gehäuse 14 und der Dichtungsplatte 60 montiert ist, oder der Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 von dem aufnehmenden Gehäuse 14 und der Dichtungsplatte 60 gelöst ist. Ferner ist die „Querschnittsfläche“ der ersten Dichtungswulst 80 eine Fläche der ersten Dichtungswulst 80 im Querschnitt (lateraler Querschnitt), lotrecht zu der Richtung, in welcher sich die erste Dichtungswulst 80 erstreckt.
Bei der ersten Ausführungsform ist, wenn sich die ersten Dichtungswülste 80 in dem nicht-komprimierten Zustand befinden, die vorstehende Höhe H1b in einem lateralen Querschnitt der unteren Dichtung 80b (die an einer Seite, welche weiter von dem Vergussabschnitt 62 entfernt ist, bereitgestellte Dichtung von den benachbarten ersten Dichtungswülsten 80 unter den in der Mehrzahl von Reihen angeordneten ersten Dichtungswülsten 80) über die gesamten ersten Dichtungswülste 80 in der Richtung, in welcher sich die ersten Dichtungswülste 80 erstrecken (an jeglicher Position entlang des gesamten Umfangs der ersten Dichtungswülste 80), höher als die vorstehende Höhe H1a in einem lateralen Querschnitt der oberen Dichtung 80a (die an einer Seite, welche dem Vergussabschnitt 62 näher ist, bereitgestellte Dichtung von den benachbarten ersten Dichtungswülsten 80 unter den in der Mehrzahl von Reihen angeordneten ersten Dichtungswülsten 80). In dieser Hinsicht ist die „vorstehende Höhe“ der oberen Dichtung 80a und der unteren Dichtung 80b die vorstehende Höhe von einer Fläche (die äußere Umfangsfläche 74b des passenden Vorsprungs 74 bei der ersten Ausführungsform), an welcher die obere Dichtung 80a und die untere Dichtung 80b bereitgestellt sind.
Das Verhältnis der vorstehenden Höhe H1b der unteren Dichtung 80b zu der vorstehenden Höhe H1a der oberen Dichtung 80a liegt z. B. in einem Bereich von 110 % bis 140 %.
Ferner ist bei der ersten Ausführungsform, wenn sich die ersten Dichtungswülste 80 in dem nicht-komprimierten Zustand befinden, die Breite W1b der unteren Dichtung 80b über die gesamten ersten Dichtungswülste 80 in der Richtung, in welcher sich die ersten Dichtungswülste 80 erstrecken (an jeglicher Position entlang des gesamten Umfangs der ersten Dichtungswülste 80), größer als die Breite W1a der oberen Dichtung 80a. Die „Breite“ der oberen Dichtung 80a und die „Breite“ der unteren Dichtung 80b bedeuten hierin die Abmessungen in einer Richtung, lotrecht zu der Richtung der vorstehenden Höhe an der Basis der oberen Dichtung 80a bzw. an der Basis der unteren Dichtung 80b (die Abmessung in der Richtung, in welcher die Öffnung 14a durch das aufnehmende Gehäuse 14 verläuft).
Das Verhältnis der Breite W1b der unteren Dichtung 80b zu der Breite W1a der oberen Dichtung 80a liegt z. B. in einem Bereich von 120 % bis 240 %.
Wie in 4 gezeigt, ist die Durchführungsdichtung 58, in dem Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 an dem aufnehmenden Gehäuse 14 (unteres Seitenpaneel 46b) und der Dichtungsplatte 60 angebracht ist, durch einen später beschriebenen Träger 86 gegen das aufnehmende Gehäuse 14 gedrückt (siehe 4). Daher ist jede der ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen in der Höhenrichtung komprimiert und in einem elastisch komprimierten Zustand platziert. Als ein Ergebnis weisen, wie in 8 gezeigt, die ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen die gleiche vorstehende Höhe von der äußeren Umfangsfläche 74b des passenden Vorsprungs 74 auf. Daher weisen die ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Kompressionsverhältnisse auf. Bei der ersten Ausführungsform ist das Kompressionsverhältnis der größeren unteren Dichtung 80b höher als das Kompressionsverhältnis der kleineren oberen Dichtung 80a. In 8 ist die Querschnittsfläche der unteren Dichtung 80b größer als die Querschnittsfläche der oberen Dichtung 80a. In 8 sind Ausgangsformen der ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen durch gestrichelte Linien dargestellt.
Wie in 9 gezeigt, weisen die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen in einem nicht-komprimierten Zustand unterschiedliche Querschnittsformen (Größen) auf. Daher weisen die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen in dem nicht-komprimierten Zustand unterschiedliche Querschnittsflächen auf. In dieser Hinsicht wird, wenn sich die zweiten Dichtungswülste 84 „in dem nicht-komprimierten Zustand“ befinden, keine äußere Kraft auf die zweiten Dichtungswülste 84 aufgebracht und es tritt keine elastische Verformung von dem Ausgangszustand auf. Das heißt, der „nicht-komprimierte Zustand“ ist ein Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 nicht an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert ist, d. h. der Zustand, bevor die Durchführungsdichtung 58 an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert ist, oder der Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 von dem aufnehmenden Gehäuse 14 gelöst ist. Die „Querschnittsfläche“ der zweiten Dichtungswulst 84 ist eine Fläche der zweiten Dichtungswulst 84 im Querschnitt (lateraler Querschnitt), lotrecht zu der Richtung, in welcher sich die zweite Dichtungswulst 84 erstreckt.
Bei der ersten Ausführungsform ist, wenn sich die zweite Dichtungswulst 84 in dem nicht-komprimierten Zustand befindet, die Höhe H2a in einem lateralen Querschnitt der äußeren Dichtung 84a (die an der äußeren Seite bereitgestellte Dichtung von den benachbarten zweiten Dichtungswülsten 84 unter den in der Mehrzahl von Reihen angeordneten zweiten Dichtungswülsten 84) über die gesamten zweiten Dichtungswülste 84 in der Richtung, in welcher sich die zweiten Dichtungswülste 84 erstrecken (an jeglicher Position entlang des gesamten Umfangs der zweiten Dichtungswülste 84), höher als die Höhe H2b in einem lateralen Querschnitt der inneren Dichtung 84b (die an der äußeren Seite bereitgestellte Dichtung von den benachbarten zweiten Dichtungswülsten 84 unter den in der
Mehrzahl von Reihen angeordneten zweiten Dichtungswülsten 84). In dieser Hinsicht ist die „Höhe“ der äußeren Dichtung 84a und der inneren Dichtung 84b die vorstehende Höhe von dem Flansch 76 (Fläche 76a).
Das Verhältnis der Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a zu der Höhe H2b der inneren Dichtung 84b liegt z. B. in einem Bereich von 110 % bis 140 %.
Ferner ist bei der ersten Ausführungsform, wenn sich die zweiten Dichtungswülste 84 in dem nicht-komprimierten Zustand befinden, die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a über die gesamten zweiten Dichtungswülste 84 in der Richtung, in welcher sich die zweiten Dichtungswülste 84 erstrecken (an jeglicher Position entlang des gesamten Umfangs der zweiten Dichtungswülste 84), größer als die Breite W2b der inneren Dichtung 84b. Die „Breite“ der äußeren Dichtung 84a und die „Breite“ der inneren Dichtung 84b bedeuten hierin die Abmessungen in einer Richtung, lotrecht zu der Höhenrichtung an der Basis der äußeren Dichtung 84a bzw. an der Basis der inneren Dichtung 84b (die Abmessung in der Richtung, in welcher die äußere Dichtung 84a und die innere Dichtung 84b voneinander beabstandet sind).
Das Verhältnis der Breite W2a der äußeren Dichtung 84a zu der Breite W2b der inneren Dichtung 84b liegt z. B. in einem Bereich von 120 % bis 240 %.
Wie in 10 gezeigt, ist die Durchführungsdichtung 58, in dem Zustand, in welchem die Durchführungsdichtung 58 an dem aufnehmenden Gehäuse 14 (unteres Seitenpaneel 46b) angebracht ist, durch den später beschriebenen Träger 86 gegen das aufnehmende Gehäuse 14 gedrückt (siehe 4). Daher ist jede der zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen in der Höhenrichtung komprimiert und in einem elastisch komprimierten Zustand platziert. Als ein Ergebnis weisen die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen die gleiche vorstehende Höhe von dem Flansch 76 (Fläche 76a) auf. Daher weisen die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Kompressionsverhältnisse auf. Bei der ersten Ausführungsform ist das Kompressionsverhältnis der größeren äußeren Dichtung 84a höher als das Kompressionsverhältnis der kleineren inneren Dichtung 84b. In 10 ist die Querschnittsfläche der äußeren Dichtung 84a größer als die Querschnittsfläche der inneren Dichtung 84b. In 10 sind Ausgangsformen der zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen durch gestrichelte Linien dargestellt.
Die Durchführungsdichtung 58 ist zum Beispiel aus einem Dichtungsmaterial, Dämpfungsmaterial oder Füllmaterial hergestellt, welche eine Elastizität aufweisen, wie z. B. ein EPDM-Kautschuk (Ethylenpropylendienmonomer), ein NBR (Nitrilbutadienkautschuk – nitrile butadiene rubber), ein Fluorkautschuk, ein Silikonkautschuk, ein Fluorsilikonkautschuk, ein Butylkautschuk, ein Naturkautschuk, ein Styrolkautschuk, ein Chloroprenkautschuk oder ein Acrylkautschuk.
Wie in 4 gezeigt, ist die Durchführungsdichtung 58 durch den Träger 86 an dem aufnehmenden Gehäuse 14 (unteres Seitenpaneel 46b) befestigt. Der Träger 86 ist ein Plattenelement mit einem Loch 86a, welches in der Dickenrichtung durch das Plattenelement verläuft. Der Träger 86 ist durch Befestigungselemente (nicht gezeigt), wie z. B. Schrauben, starr an dem aufnehmenden Gehäuse 14 befestigt. Der Träger 86 ist aus einem Material (z. B. Hartharz/-kunststoff, Metall etc.) hergestellt, welches härter als das Material der Durchführungsdichtung 58 ist.
Ein Teil (der passende Vorsprung 74 und der Zwischenabschnitt 78, welche oben beschrieben sind) der Durchführungsdichtung 58 ist in das Loch 86a eingefügt und der Teil der Durchführungsdichtung 58, welcher in das Loch 86a eingefügt ist, steht von dem Loch 86a des Trägers 86 vor. Der Träger 86 liegt an dem Flansch 76 der Durchführungsdichtung 58 an und drückte den Flansch 76 gegen die äußere Fläche 46b1 des aufnehmenden Gehäuses 14.
Die Dichtungsplatte 60 positioniert die Durchführungsdichtung 58 in dem aufnehmenden Gehäuse 14 in einer Weise, dass die Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a an einer geeigneten Position positioniert ist. Die Dichtungsplatte 60 ist an der Öffnung 14a angebracht.
Wie in den 4, 11A und 11B gezeigt, umfasst die Dichtungsplatte 60 eine rohrförmige Umfangswand 88, eine äußeren Platte 90, welche von der rohrförmigen Umfangswand 88 nach außen vorsteht, und eine Eingriffswand 92, welche von der äußeren Platte 90 vorsteht, um der rohrförmigen Umfangswand 88 in einem Abstand von der rohrförmigen Umfangswand 88 zugewandt zu sein. Wie in dem Fall der oben beschriebenen Durchführungsdichtung 58, weist die Dichtungsplatte 60 eine in einer Richtung längliche Form auf. Wie in den 11A und 11B gezeigt, ist die rohrförmigen Umfangswand 88 in der Längsrichtung der Dichtungsplatte 60 länglich ausgebildet.
Wie in 4 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Flachkabeln 54 durch das Innere der rohrförmigen Umfangswand 88 eingefügt und aus dem aufnehmenden Gehäuse 14 herausgeführt.
Eine aufnehmende Ausnehmung 88a ist an einem Ende der rohrförmigen Umfangswand 88 (innerhalb des aufnehmenden Gehäuses 14) bereitgestellt. Der Vergussabschnitt 62 ist in der aufnehmenden Ausnehmung 88a aufgenommen (eingefüllt). Ein Ende der aufnehmenden Ausnehmung 88a ist verjüngt. Eine passende Ausnehmung 88b ist an dem anderen Ende der rohrförmigen Umfangswand 88 (außerhalb des aufnehmenden Gehäuses 14) bereitgestellt. Die passende Ausnehmung 88b ist in Richtung der Durchführungsdichtung 58 geöffnet. Der passende Vorsprung 74 ist in die passende Ausnehmung 88b eingepasst. Daher fungiert die rohrförmige Umfangswand 88 als ein Halterabschnitt zum Halten der Durchführungsdichtung 58 innerhalb einer später beschriebenen Klaue 92a. Die rohrförmige Umfangswand 88 steht über einen später beschriebenen Einfügeabschnitt 91 in Richtung der Durchführungsdichtung 58 vor. Die aufnehmende Ausnehmung 88a und die passende Ausnehmung 88b sind innerhalb der rohrförmigen Umfangswand 88 miteinander verbunden und bilden ein Durchgangsloch, welches in der Dickenrichtung durch die Dichtungsplatte 60 verläuft. Eine nach innen vorstehende Vorsprungswand 88c ist an der inneren Fläche der rohrförmigen Umfangswand 88 gebildet. Die Vorsprungswand 88c bildet eine Begrenzungswand zwischen der aufnehmenden Ausnehmung 88a und der passenden Ausnehmung 88b.
Der innere Umfangsabschnitt der passenden Ausnehmung 88b berührt (berührt dichtend) über den gesamten Umfang den äußeren Umfangsabschnitt (die oben beschriebenen ersten Dichtungswülste 80) des passenden Vorsprungs 74. Bei der Struktur ist ein gasdichter und luftdichter Dichtungsabschnitt zwischen dem inneren Umfangsabschnitt der passenden Ausnehmung 88b und dem äußeren Umfangsabschnitt des passenden Vorsprungs 74 gebildet.
Die äußere Platte 90 steht von dem einen Ende der rohrförmigen Umfangswand 88 nach außen vor. Der äußere Randabschnitt der äußeren Platte 90 ist der inneren Fläche 46b2 (innere Fläche um die Öffnung 14a) des unteren Seitenpaneels 46b zugewandt. Die Eingriffswand 92 ist elastisch nach innen verformbar (in Richtung der rohrförmigen Umfangswand 88) und in die Öffnung 14a eingefügt.
Eine Mehrzahl von Eingriffswänden 92 ist entlang des äußeren Umfangs der Dichtungsplatte 60 bereitgestellt. Wie in 11B gezeigt, umfassen die Eingriffswände 92 ein paar von Eingriffswänden 92L, welche sich parallel zueinander in der Längsrichtung der Dichtungsplatte 60 erstrecken, und ein paar von Eingriffswänden 92S, welche sich parallel zueinander in der lateralen Richtung der Dichtungsplatte 60 erstrecken. Das Paar von Eingriffswänden 92S ist kürzer als das Paar von Eingriffswänden 92L.
Wie in 4 gezeigt, ist die Dichtungsplatte 60 von der der Durchführungsdichtung 58 entgegengesetzten Seite (von dem Inneren des aufnehmenden Gehäuses 14 in 4) an der Öffnung 14a angebracht. Die Dichtungsplatte 60 umfasst einen Einfügeabschnitt 91, welcher sich entlang der Form (nicht-kreisförmige Form) der Öffnung 14a erstreckt und in die Öffnung 14a eingefügt ist. Die Eingriffswände 92 bilden wenigstens einen Teil des Einfügeabschnitt 91. Die äußere Fläche 91a des Einfügeabschnitt 91 berührt die innere Umfangsfläche 14as der Öffnung 14a oder ist der inneren Umfangsfläche 14as über eine kleine Lücke zugewandt, wie in 4 gezeigt. Die Eingriffswand 92 umfasst die Klaue (Eingriffsabschnitt) 92a. Die Klaue 92a mit der äußeren Fläche (die äußere Fläche eines inneren Umfangsrands 14d um die Öffnung 14a herum) des unteren Seitenpaneels 46b in Eingriff gebracht. Die Klaue 92a ist innerhalb der zweiten Dichtungswülste 84 mit dem inneren Umfangsrand 14d in Eingriff gebracht. Wenn die Durchführungsdichtung 58 an der Öffnung 14a angebracht ist, ist die Eingriffswand 92 elastisch nach innen verformt. Somit bewegt sich die Klaue 92a über die innere Umfangsfläche 14as der Öffnung 14a und die Klaue 92a ist mit dem inneren Umfangsrand 14d in Eingriff gebracht.
Die Klaue 92a und die zweiten Dichtungswülste 84 berühren eine Fläche des aufnehmenden Gehäuses 14 (innerer Umfangsrand 14d) an einer Seite. Das untere Seitenpaneel 46b (Rand um die Öffnung 14a herum) ist zwischen der äußeren Platte 90 und der Klaue 92a gehalten. Somit ist die Dichtungsplatte 60 an dem unteren Seitenpaneel 46b (Öffnung 14a) befestigt.
Die Dichtungsplatte 60 ist aus einem Material hergestellt, welches härter als das der Durchführungsdichtung 58 ist. Zum Beispiel ist die Dichtungsplatte 60 aus einem Hartharz/-kunststoff hergestellt. Beispiele des Materials der Dichtungsplatte 60 umfassen auf PPS (Polyphenylensulfid) oder PEEK (Polyetheretherketon) basierende technische Kunststoffe oder hochwertige technische Kunststoffe etc.
Wie in 4 gezeigt, ist der Vergussabschnitt 62 benachbart zu dem passenden Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 in der aufnehmenden Ausnehmung 88a aufgenommen (eingefüllt). Die Mehrzahl von Flachkabeln 54 ist durch den Vergussabschnitt 62 abgedichtet. Der Vergussabschnitt 62 berührt dichtend den äußeren Umfangsabschnitt jedes der Flachkabel 54. Daher sind Räume zwischen den benachbarten Flachkabeln 54 auch mit dem Vergussabschnitt 62 befüllt. Ferner berührt der Vergussabschnitt 62 dichtend eine obere Fläche 74a (vorstehende Endfläche) des passenden Vorsprungs 74 der Durchführungsdichtung 58 und berührt dichtend die innere Umfangsfläche der aufnehmenden Ausnehmung 88a.
Der Vergussabschnitt 62 umfasst benachbart zu der Durchführungsdichtung 58 eine erste Vergussschicht 62a und benachbart zu der ersten Vergussschicht 62a an der der Durchführungsdichtung 58 entgegengesetzten Seite eine zweite Vergussschicht 62b. Das heißt, der Vergussabschnitt 62 umfasst zwei Vergussschicht welche in der Richtung gestapelt sind, in welcher die Öffnung 14a durch das aufnehmende Gehäuse 14 verläuft. Bei der ersten Ausführungsform ist die Dicke der zweiten Vergussschicht 62b größer als die Dicke der ersten Vergussschicht 62a.
Die Viskosität des Harz-/Kunststoffmaterials der ersten Vergussschicht 62a (Viskosität des ersten Vergussmaterials in dem flüssigen Zustand (vor einem Aushärten), welches zum Bilden der ersten Vergussschicht 62a in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen wird) ist höher als die Viskosität des Harz-/Kunststoffmaterials der zweiten Vergussschicht 62b (Viskosität des zweiten Vergussmaterials in dem flüssigen Zustand (vor einem Aushärten), welches zum Bilden der zweiten Vergussschicht 62b in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen wird). Die Härte der durch ein Aushärten des ersten Vergussmaterials gebildeten ersten Vergussschicht 62a ist höher als die Härte der durch ein Aushärten des zweiten Vergussmaterials gebildeten zweiten Vergussschicht 62b.
Beispiele des Harz-/Kunststoffmaterials (Vergussmaterial) der ersten Vergussschicht 62a und der zweiten Vergussschicht 62b umfassen ein Vergussmaterial auf Silikonbasis, ein Vergussmaterial auf Urethanbasis, ein Vergussmaterial auf Epoxidbasis, etc. Das Vergussmaterial sollte vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Typ-Vergussmaterial sein, welches durch eine chemische Reaktion ausgehärtet wird, welche verursacht wird, wenn ein Basismittel und ein Härtungsmittel miteinander gemischt werden.
In dem Schritt eines Bildens des Vergussabschnitts 62 wird die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a (aufnehmendes Gehäuse 14) befestigt, der passende Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 wird in die passende Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60 eingepasst und die Flachkabel werden jeweils in die Schlitze 64 eingefügt. In diesem Zustand wird das Vergussmaterial in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen.
Als nächstes wird nachfolgend der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 10 der obigen Struktur beschrieben werden.
In 2 wird dem Strömungsfeld 30 für das sauerstoffhaltige Gas der Energieerzeugungszelle 12 durch den Zuführkanal (nicht gezeigt) für das sauerstoffhaltige Gas ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt. Ein Brenngas, wie z. B. ein wasserstoffhaltiges Gas, wird dem Brenngasströmungsfeld 28 der Energieerzeugungszelle 12 durch den Brenngaszuführkanal (nicht gezeigt) zugeführt. Ferner wird den Kühlmittelzuführkanälen 32a der Energieerzeugungszelle 12 ein Kühlmittel, wie z. B. reines Wasser, Ethylenglykol oder Öl zugeführt (siehe 1).
Daher bewegt sich das sauerstoffhaltige Gas entlang des Strömungsfelds 30 für das sauerstoffhaltige Gas und das sauerstoffhaltige Gas wird der Kathode 26 der Membranelektrodenanordnung 16 zugeführt. In der Zwischenzeit bewegt sich das Brenngas entlang des Brenngasströmungsfelds 28 und das Brenngas wird der Anode 24 der Membranelektrodenanordnung 16 zugeführt. Somit werden in der Membranelektrodenanordnung 16 das der Kathode 26 zugeführte sauerstoffhaltige Gas dass der Anode 24 zugeführte Brenngas in den elektrochemischen Reaktionen an Katalysatorschichten der Kathode 26 und der Anode 24 zum Erzeugen von Elektrizität verbraucht.
Dann wird das der Kathode 26 der Membranelektrodenanordnung 16 zugeführte und an der Kathode 26 der Membranelektrodenanordnung 16 verbrauchte sauerstoffhaltige Gas durch den Abführkanal (nicht gezeigt) für das sauerstoffhaltige Gas abgeführt. In der Zwischenzeit wird das der Anode 24 der Membranelektrodenanordnung 16 zugeführte und an der Anode 24 der Membranelektrodenanordnung 16 verbrauchte Brenngas durch den Brenngasabführkanal (nicht gezeigt) abgeführt.
Ferner bewegt sich das in das Kühlmittelströmungsfeld 34 zugeführte Kühlmittel durch das Kühlmittelströmungsfeld Feld 34, um die Membranelektrodenanordnung 16 zu kühlen, und danach wird das Kühlmittel durch die Kühlmittelabführkanäle 32b abgeführt (siehe 1).
Während eines Betriebs (Energieerzeugung) des Brennstoffzellenstapels 10, wie in 2 gezeigt, ist jede der Energieerzeugungszellen 12 durch das mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss 50 verbundene Flachkabel 54 mit einer Zellenspannungserfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden. Daher wird die Spannung (elektromotorische Kraft) jeder Energieerzeugungszelle 12 durch die Zellenspannungserfassungsvorrichtung gemessen.
Bei dem Brennstoffzellenstapel 10 gemäß der ersten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, ist die Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a durch die Dichtungsplatte 60 (Positionierungselement) positioniert, welche an dem aufnehmenden Gehäuse 14 angebracht ist. Bei der Struktur die Durchführungsdichtung 58 durch die Dichtungsplatte 60 positioniert und somit wird eine Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a erheblich unterdrückt. Daher wird die Durchführungsdichtung 58 bei einer Reibung gegen das aufnehmende Gehäuse 14 nicht beschädigt und es ist möglich, zu verhindern, dass die Durchführungsdichtung 58 in die Öffnung 14a fallen gelassen wird (in dem Fall, in welchem eine Stufe 14c an dem aufnehmenden Gehäuse 14 bereitgestellt ist, ist es auch möglich, zu verhindern, dass die Durchführungsdichtung 58 auf der Stufe 14c gleitet). Daher ist es möglich, da verhindert wird, dass die Durchführungsdichtung 58 in einem Zustand montiert wird, in welchem die Durchführungsdichtung 58 geneigt ist, eine gewünschte Dichtleistung auf einfache Weise zu erreichen. Ferner kann zu der Zeit einer Montage, da die Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a auf einfache Weise positioniert werden kann, ebenfalls eine Verkürzung einer für ein Durchführen eines Montagevorgangs benötigte Zeit erwartet werden.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a angebracht. Da die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a positioniert ist, ist es möglich, eine Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung 58 in einem größeren Maße zu unterdrücken.
Bei der ersten Ausführungsform weist die Öffnung 14a eine nicht-kreisförmige Form auf und die Dichtungsplatte 60 umfasst den Einfügeabschnitt 91. Der Einfügeabschnitt 91 erstreckt sich entlang der Form der Öffnung 14a und ist in die Öffnung 14a eingefügt. Bei der Struktur ist die Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a in der Drehrichtung (weil eine Drehung der Durchführungsdichtung 58 in Bezug auf die Öffnung 14a beschränkt ist) wie auch in der Ebenenrichtung positioniert. Daher ist es möglich, die Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung 58 in einem größeren Maße zu unterdrücken. Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Dichtungsplatte 60 die Klaue 92a (Eingriffsabschnitt), welche mit dem inneren Umfangsrand 14d der Öffnung 14a in Eingriff gebracht ist, und die rohrförmige Umfangswand 88 (Halterabschnitt), welche die Durchführungsdichtung 58 innerhalb der Klaue 92a hält. Daher ist es möglich, da Dichtungsplatte 60 durch die Öffnung 14a gehalten ist und die Durchführungsdichtung 58 durch die rohrförmige Umfangswand 88 gehalten ist, die Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung 58 auf geeignete Weise in einem größeren Maße zu unterdrücken.
Bei der ersten Ausführungsform berühren die Klaue 92a und die zweite Dichtungswulst 84 die Fläche des aufnehmenden Gehäuses 14 an einer Seite und die Klaue 92a ist innerhalb der zweiten Dichtungswülste 84 mit dem inneren Umfangsrand 14d in Eingriff gebracht.
Daher ist es möglich, die Dichtungsplatte 60 auf geeignete Weise an der Öffnung 14a zu befestigen, ohne die Dichtleistung der zweiten Dichtungswülste 84 zu hemmen.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Durchführungsdichtung 58 den passenden Vorsprung 74, welcher in Richtung der Dichtungsplatte 60 vorsteht. Die Dichtungsplatte 60 umfasst die passende Ausnehmung 88b, welche in Richtung der Durchführungsdichtung 58 geöffnet ist und in welche der passende Vorsprung 74 eingepasst ist. Bei der Struktur ist es durch ein Zusammenfügen der passenden Ausnehmung 88b und des passenden Vorsprungs 74 möglich, da die Durchführungsdichtung 58 präzise gehalten ist, die Positionsverschiebung der Durchführungsdichtung 58 auf geeignetere Weise zu unterdrücken.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Flachkabel 54 durch den passenden Vorsprung 74 eingefügt. Bei der Struktur weist der passende Vorsprung 74 eine Funktion auf, dass er durch die Dichtungsplatte 60 gehalten ist, und weist auch eine Funktion auf, dass er es den Flachkabeln 54 ermöglicht, durch den vorstehenden Vorsprung 74 eingefügt zu sein. Daher ist es möglich, die Struktur der Durchführungsdichtung 58 zu vereinfachen.
Bei der ersten Ausführungsform ist die Dichtungsplatte 60 von der der Durchführungsdichtung 58 entgegengesetzten Seite an der Öffnung 14a angebracht. Daher ist es möglich, die Dichtungsplatte 60 und die Durchführungsdichtung 58 auf einfache Weise an der Öffnung 14a des aufnehmenden Gehäuses zu montieren.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Träger 86, welcher gegen den äußeren Umfangsabschnitt der Durchführungsdichtung 58 drückt, an dem aufnehmenden Gehäuse 14 befestigt. Daher ist es möglich, die Durchführungsdichtung 58 auf geeignete Weise an dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu befestigen und die Dichtleistung zwischen dem aufnehmenden Gehäuse 14 und der Durchführungsdichtung 58 zu verbessern.
Bei dem Brennstoffzellenstapel 10, wie in 4 gezeigt, sind die äußeren Umfangsabschnitte der Flachkabel 54, welche durch die Öffnung 14a des aufnehmenden Gehäuses 14 verlaufen, durch den Vergussabschnitt 62 hermetisch abgedichtet, welcher die erste Vergussschicht 62a und die zweite Vergussschicht 62b umfasst. Daher ist es möglich, die Größe der zum Aufnehmen der Flachkabel 54 verwendete Durchführungsdichtung 58 zu reduzieren und eine Dichtungsstruktur 56 ohne jegliche Gasleckage (Leckage eines Reaktionsgases, wie z. B. ein wasserstoffhaltiges Gas) aus dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu realisieren.
In 4 kann, wie durch gestrichelte Pfeile gezeigt, ein Reaktionsgas, wie z. B. ein Wasserstoffgas, durch einen Raum zwischen dem aufnehmenden Gehäuse 14 (unteres Seitenpaneel 46b) und der Dichtungsplatte 60 von dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu der Seite der Durchführungsdichtung 58 eintreten.
In dieser Hinsicht sind bei der ersten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die ersten Dichtungswülste 80 an dem äußeren Umfangsabschnitt des passenden Vorsprungs 74 der Durchführungsdichtung 58 bereitgestellt und die ersten Dichtungswülste 80 berühren dichtend den inneren Umfangsabschnitt der passenden Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass das Reaktionsgas, wie z. B. ein Wasserstoffgas, eine Lücke zwischen dem passenden Vorsprung 74 und der passenden Ausnehmung 88b durchtritt und durch die Schlitze 64 aus dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu dem Äußeren durchsickert.
Insbesondere ist es bei der ersten Ausführungsform möglich, da die Durchführungsdichtung 58 die in der Mehrzahl von Reihen angeordneten ersten Dichtungswülste 80 umfasst, eine falsche Montage aufgrund einer Schräglage der Durchführungsdichtung 58 zu unterbinden und die gewünschte Dichtleistung zu erreichen. Das heißt, anders als bei der ersten Ausführungsform kann in dem Fall, in welchem die Dichtungslippe zwischen dem passenden Vorsprung 74 und der passenden Ausnehmung 88b eine Einzeldichtungsreihenstruktur aufweist (in dem Fall, in welchem die erste Dichtungswulst 80 nur in einer Reihe bereitgestellt ist), wenn die Dichtung eine Höhe aufweist, welche ausreicht, um die Dichtung an einer Toleranzhöhe zu montieren, welche ermöglicht, dass die Haltbarkeit gewährleistet ist, die Durchführungsdichtung 58 in Abhängigkeit des Montageverfahrens schief montiert werden. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass die Dichtungslippe nicht komprimiert ist oder ein Teil der Dichtungslippe nicht ausreichend komprimiert ist und folglich die gewünschte Dichtleistung nicht erhalten werden kann.
Im Gegensatz dazu umfasst bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, die Durchführungsdichtung 58 die in der Mehrzahl von Reihen angeordneten ersten Dichtungswülste 80. Das heißt, eine Mehrfachdichtungsreihenstruktur ist zwischen dem passenden Vorsprung 74 und der passenden Ausnehmung 88b bereitgestellt. Daher ist es möglich, auch wenn die Dichtung eine Höhe aufweist, welche ausreichend ist, um die Dichtung an der Toleranzhöhe zu montieren, welche ermöglicht, dass die Haltbarkeit gewährleistet ist, eine Situation zu unterbinden, in welcher die Durchführungsdichtung 58 schief an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert wird. Daher wird eine falsche Montage der Durchführungsdichtung 58 unterbunden und es ist möglich, zuverlässig die gewünschte Dichtleistung zu erreichen.
Ferner weisen bei der ersten Ausführungsform in dem nicht-komprimierten Zustand die ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Querschnittsformen auf. Daher wird es möglich, auch wenn jegliche Änderung des Abdichtungsspielraums (Kompressionsbedingung) aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage auftritt, die Robustheit der luftdichten Dichtung (Wasserstoffdichtung) zu verbessern. Das heißt, das Dichtungskompressionsverhältnis variiert signifikant aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage. Unter den Umständen kann, wenn das Dichtungskompressionsverhältnis aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage zu hoch wird, unerwünschter Weise eine Rissbildung der Dichtung auftreten. Umgekehrt kann, wenn das Dichtungskompressionsverhältnis zu niedrig wird, eine dauerhaft einsetzende Ermüdung in der Dichtung eintreten und in dem schlimmsten Fall kann eine Leckage von Wasserstoff auftreten. Ferner ist es schwierig, in dem Fall in welchem die Dichtungshöhe nicht ausreichend ist, die Dichtung innerhalb der Toleranzhöhe zu montieren, welche die Haltbarkeit gewährleistet.
Im Gegensatz dazu weisen bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, in dem nicht-komprimierten Zustand die ersten Dichtungswülste 80 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Querschnittsformen auf. Daher ist es möglich, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage variiert, die gewünschte Dichtleistung bei wenigstens einer der ersten Dichtungswülste 80 zu erreichen. Das heißt, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis bei der größeren ersten Dichtungswulst 80 (die untere Dichtung 80b, welche bei der ersten Ausführungsform eine größere Höhe und Breite aufweist) zu hoch wird und eine Rissbildung auftritt, bei der kleineren ersten Dichtungswulst 80 (die obere Dichtung 80a) keine Rissbildung auftritt, da das Dichtungskompressionsverhältnis nicht so hoch ist (innerhalb eines geeigneten Bereichs), und somit ist es möglich, die gewünschte Dichtleistung auf geeignete Weise beizubehalten. Ferner kann, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis bei der kleineren ersten Dichtungswulst 80 (obere Dichtung 80a) übermäßig klein wird, da die größere erste Dichtungswulst 80 (untere Dichtung 80b) ein geeignetes Dichtungskompressionsverhältnis aufweist, die gewünschte Dichtleistung auf geeignete Weise beibehalten werden.
Ferner sind bei der ersten Ausführungsform in dem nicht-komprimierten Zustand die ersten Dichtungswülste 80 (obere Dichtung 80a und untere Dichtung 80b), welche unter den ersten Dichtungswülsten 80 in der Mehrzahl von Reihen benachbart zueinander sind, derart dimensioniert, dass die Dichtung, welche weiter von dem Vergussabschnitt 62 entfernt ist (untere Dichtung 80b), in Bezug auf die vorstehende Höhe in einem lateralen Querschnitt und die Breite in der zu der Richtung der vorstehenden Höhe lotrechten Richtung größer als die Dichtung (obere Dichtung 80a) ist, welche näher an dem Vergussabschnitt 62 bereitgestellt ist. Daher ist es möglich, die Situation, in welcher die Durchführungsdichtung 58 schief an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert wird, auf geeignetere Weise zu verhindern. Dementsprechend ist es möglich, eine falsche Montage der Durchführungsdichtung 58 zu unterbinden und die gewünschte Dichtleistung zuverlässig zu erreichen.
Ferner sind bei der ersten Ausführungsform die zweiten Dichtungswülste 84 an dem Flansch 76 der Durchführungsdichtung 58 bereitgestellt und die zweiten Dichtungswülste 84 berühren dichtend die äußere Fläche des aufnehmenden Gehäuses 14. Bei der Struktur ist es möglich, zu verhindern, dass das Reaktionsgas, wie z. B. das Wasserstoffgas, eine Lücke zwischen dem Flansch 76 der Durchführungsdichtung 58 und der äußeren Fläche des aufnehmenden Gehäuses 14 durchtritt und aus dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu dem Äußeren durchsickert.
Insbesondere ist es bei der ersten Ausführungsform möglich, da die in der Mehrzahl von Reihen angeordneten zweiten Dichtungswülste 84 zwischen dem Flansch 76 der Durchführungsdichtung 58 und dem aufnehmenden Gehäuse 14 bereitgestellt sind, eine falsche Montage aufgrund einer Schräglage der Durchführungsdichtung 58 zu unterbinden und die gewünschte Dichtleistung zu erreichen. Das heißt, anders als bei der ersten Ausführungsform kann in dem Fall, in welchem die Dichtungslippe eine Einzeldichtungsreihenstruktur aufweist (in dem Fall, in welchem die zweite Dichtungswulst 84 nur in einer Reihe bereitgestellt ist), wenn die Dichtung eine Höhe aufweist, welche ausreicht, um die Dichtung an einer Toleranzhöhe zu montieren, welche ermöglicht, dass die Haltbarkeit gewährleistet ist, die Durchführungsdichtung 58 in Abhängigkeit des Montageverfahrens schief montiert werden. In diesem Fall ist es wahrscheinlich, dass die Dichtungslippe nicht komprimiert ist oder ein Teil der Dichtungslippe nicht ausreichend komprimiert ist und folglich die gewünschte Dichtleistung nicht erhalten werden kann.
Im Gegensatz dazu sind bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen zwischen dem Flansch 76 der Durchführungsdichtung 58 und dem aufnehmenden Gehäuse 14 angeordnet. Das heißt, eine Mehrfachdichtungsreihenstruktur ist bereitgestellt. Daher ist es möglich, auch wenn die Dichtung eine Höhe aufweist, welche ausreichend ist, um die Dichtung an der Toleranzhöhe zu montieren, welche die Haltbarkeit gewährleistet, eine Situation zu unterbinden, in welcher die Durchführungsdichtung 58 schief an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert wird. Daher ist es möglich, eine falsche Montage der Durchführungsdichtung 58 zu unterbinden und zuverlässig die gewünschte Dichtleistung zu erreichen.
Ferner weisen bei der ersten Ausführungsform in dem nicht-komprimierten Zustand die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Querschnittsformen auf. Daher wird es möglich, auch wenn jegliche Änderung des Abdichtungsspielraums (Kompressionsbedingung) aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage auftritt, die Robustheit der luftdichten Dichtung (Wasserstoffdichtung) zu verbessern. Das heißt, das Dichtungskompressionsverhältnis variiert signifikant aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage. Unter den Umständen kann, wenn das Dichtungskompressionsverhältnis aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage zu hoch wird, unerwünschter Weise eine Rissbildung der Dichtung auftreten. Umgekehrt kann, wenn das Dichtungskompressionsverhältnis zu niedrig wird, eine dauerhaft einsetzende Ermüdung in der Dichtung eintreten und in dem schlimmsten Fall kann eine Leckage von Wasserstoff auftreten. Ferner ist es schwierig, in dem Fall in welchem die Dichtungshöhe nicht ausreichend ist, die Dichtung innerhalb der Toleranzhöhe zu montieren, welche die Haltbarkeit gewährleistet.
Im Gegensatz dazu weisen bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, in dem nicht-komprimierten Zustand die zweiten Dichtungswülste 84 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Querschnittsformen auf. Daher ist es möglich, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis aufgrund der Toleranz von Bauteilen oder Veränderungen bei der Montage variiert, die gewünschte Dichtleistung bei wenigstens einer der zweiten Dichtungswülste 84 zu erreichen. Das heißt, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis bei der größeren zweiten Dichtungswulst 84 (die äußere Dichtung 84a, welche bei der ersten Ausführungsform eine größere Höhe und Breite aufweist) zu hoch wird und eine Rissbildung auftritt, bei der kleineren zweiten Dichtungswulst 84 (die innere Dichtung 84b) keine Rissbildung auftritt, da das Dichtungskompressionsverhältnis nicht so hoch ist (innerhalb eines geeigneten Bereichs), und somit ist es möglich, die gewünschte Dichtleistung auf geeignete Weise beizubehalten. Ferner kann, auch wenn das Dichtungskompressionsverhältnis bei der kleineren zweiten Dichtungswulst 84 (innere Dichtung 84b) übermäßig klein wird, da die größere zweite Dichtungswulst 84 (äußere Dichtung 84a) ein geeignetes Dichtungskompressionsverhältnis aufweist, die gewünschte Dichtleistung auf geeignete Weise beibehalten werden.
Ferner sind bei der ersten Ausführungsform in dem nicht-komprimierten Zustand die zweiten Dichtungswülste 84 (äußere Dichtung 84a und innere Dichtung 84b), welche unter den zweiten Dichtungswülsten 84 in der Mehrzahl von Reihen benachbart zueinander sind, derart dimensioniert, dass die an dem Äußeren bereitgestellte Dichtung (äußere Dichtung 84a) in Bezug auf die vorstehende Höhe in einem lateralen Querschnitt von dem Flansch 76 und die Breite in der zu der vorstehenden Höhe lotrechten Richtung größer als die Dichtung an der innere Seite (innere Dichtung 84b) ist. Daher ist es auf geeignetere Weise möglich, die Situation zu verhindern, in welcher die Durchführungsdichtung 58 schief an dem aufnehmenden Gehäuse 14 montiert wird. Dementsprechend ist es möglich, eine falsche Montage der Durchführungsdichtung 58 zu unterbinden und es ist möglich, die gewünschte Dichtleistung zu erreichen.
Wie in 4 gezeigt, ist der äußere Umfangsabschnitt des Flachkabels 54, welches durch die Öffnung 14a des aufnehmenden Gehäuses 14 verläuft, durch den Vergussabschnitt 62 hermetisch abgedichtet. Bei der Struktur ist es möglich, die Größe der zum Aufnehmen des Flachkabels 54 verwendeten Durchführungsdichtung 58 zu reduzieren und die Dichtungsstruktur 56 ohne jegliche Gasleckage (Leckage eines Reaktionsgases, wie z. B. ein wasserstoffhaltiges Gas) aus dem aufnehmenden Gehäuse 14 zu erreichen.
Ferner ist bei der ersten Ausführungsform die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a bereitgestellt. Die Dichtungsplatte 60 berührt dichtend die Durchführungsdichtung 58 und weist die aufnehmende Ausnehmung 88a auf. Bei der Struktur ist es dadurch möglich, dass die Dichtungsplatte 60 die aufnehmende Ausnehmung 88a aufweist, auf einfache Weise einen Bereich bereitzustellen, welche ausreichend ist, um eine Vergussschicht um das Flachkabel 54 herum zu bilden, welches durch die Öffnung 14a verläuft. Dementsprechend kann der äußere Umfangsabschnitt des Flachkabels 54 auf geeignetere Weise abgedichtet werden.
Ferner sind bei der ersten Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, die Flachkabel 54 in die Mehrzahl von Schlitzen 64 eingefügt, welche jeweils parallel in Intervallen angeordnet sind. Bei der Struktur sind die Flachkabel 54 durch die Mehrzahl von Schlitzen 64 in Intervallen gehalten. Daher ist der Raum zwischen den benachbarten Flachkabeln 54 unter der Mehrzahl von Flachkabeln 54 durch den Vergussabschnitt 62 ebenfalls abgedichtet. Dementsprechend wird die gewünschte Dichtleistung erreicht.
Ferner ist bei der ersten Ausführungsform die Viskosität des Harz-/Kunststoffmaterials der ersten Vergussschicht 62a höher als die Viskosität des Harz-/Kunststoffmaterials der zweiten Vergussschicht 62b. Daher des zu der Zeit eines Bildens des Vergussabschnitts 62 möglich, da die Viskosität des anfangs eingefüllten Vergussmaterials (Harz-/Kunststoffmaterial der ersten Vergussschicht 62a) relativ hoch ist, zu verhindern, dass das Vergussmaterial durch die Schlitze 64 zu dem Äußeren strömt. In dem Schritt eines Bildens des Vergussabschnitts 62 wird die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a (aufnehmendes Gehäuse 14) befestigt, der passende Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 wird in die passende Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60 eingepasst und die Mehrzahl von Flachkabeln 54 wird separat in die Mehrzahl von Schlitzen 64 eingefügt. Diesen Zustand wird ein Vergussmaterial in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen.
Ferner kann zu der Zeit eines Bildens des Vergussabschnitts 62, da die Viskosität des als nächstes eingefüllten Vergussmaterials (Harz-/Kunststoffmaterial der zweiten Vergussschicht 62b) relativ niedrig ist, das Vergussmaterial innerhalb kurzer Zeit zwischen den benachbarten Flachkabeln 54 unter der Mehrzahl von Flachkabeln 54 eingefüllt werden. Ferner kann das Vergussmaterial, da die Viskosität relativ niedrig ist, zuverlässig in die Lücke eingefüllt werden und die gewünschte Dichtleistung kann erhalten werden. Dementsprechend ist es möglich, auf geeignete Weise den Vergussabschnitt 62 zu bilden, welcher die hohe Dichtleistung erreicht.
Zusätzlich umfasst der Schlitz 64 bei der ersten Ausführungsform, wie in den 6A und 6B gezeigt, verengte Abschnitte (schmale Teile 68, Lippenteile 66). Durch ein Bereitstellen der verengten Abschnitte ist es zu der Zeit eines Bildens des Vergussabschnitts 62 möglich, auf geeignetere Weise zu verhindern, dass das Vergussmaterial durch die Schlitze 64 zu dem Äußeren durchsickert.
Die Größenbeziehung zwischen der oberen Dichtung 80a und der unteren Dichtung 80b ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt. Daher kann zum Beispiel, wie in 12 gezeigt, die obere Dichtung 80a größer als die untere Dichtung 80b sein. Das heißt, bei den in 12 gezeigten ersten Dichtungswülsten 80 in der Mehrzahl von Reihen ist in dem nicht-komprimierten Zustand die vorstehende Höhe H1a der oberen Dichtung 80a in einem lateralen Querschnitt höher als die vorstehende Höhe H1b der unteren Dichtung 80b in einem lateralen Querschnitt und die Breite W1a der oberen Dichtung 80a in einem lateralen Querschnitt ist größer als die Breite W1b der unteren Dichtung 80b in einem lateralen Querschnitt.
Alternativ kann, obwohl die vorstehende Höhe H1b der unteren Dichtung 80b größer als die vorstehende Höhe H1a der oberen Dichtung 80a ist, die Breite W1b der unteren Dichtung 80b kleiner als die Breite W1a der oberen Dichtung 80a sein. Alternativ kann, obwohl die vorstehende Höhe H1a der oberen Dichtung 80a größer als die vorstehende Höhe H1b der unteren Dichtung 80b ist, die Breite W1a der oberen Dichtung 80a kleiner als die Breite W1b der unteren Dichtung 80b sein.
In dem nicht-komprimierten Zustand können die Dichtungen, welche benachbart zueinander sind, unter den ersten Dichtungswülsten 80 in der Mehrzahl von Reihen die gleiche Höhe aufweisen, aber unterschiedliche Breiten aufweisen. Alternativ können in dem nicht-komprimierten Zustand die Dichtungen, welche benachbart zueinander sind, unter den ersten Dichtungswülsten 80 in der Mehrzahl von Reihen unterschiedliche Höhen aufweisen, aber die gleiche Breite aufweisen.
Die Größenbeziehung zwischen der äußeren Dichtung 84a und der inneren Dichtung 84b ist nicht auf die oben beschriebene Struktur beschränkt. Daher kann zum Beispiel, wie in 13 gezeigt, die innere Dichtung 84b größer als die äußere Dichtung 84a sein. Das heißt, bei den in 13 gezeigten zweiten Dichtungswülsten 84 in der Mehrzahl von Reihen ist in dem nicht-komprimierten Zustand die Höhe H2b der inneren Dichtung 84b in einem lateralen Querschnitt höher als die Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a in einem lateralen Querschnitt und die Breite W2b der inneren Dichtung 84b in einem lateralen Querschnitt ist größer als die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a in einem lateralen Querschnitt.
Alternativ kann, obwohl die Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a größer als die vorstehende Höhe H2b der inneren Dichtung 84b ist, die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a kleiner als die Breite W2b der inneren Dichtung 84b sein. Alternativ kann, obwohl die Höhe H2b der inneren Dichtung 84b größer als die Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a ist, die Breite W2b der inneren Dichtung 84b kleiner als die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a sein.
Die Formen der äußeren Dichtung 84a und der inneren Dichtung 84b können in einer Weise festgesetzt sein, dass, obwohl die Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a und die Höhe H2b der inneren Dichtung 84b die gleiche sind, die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a und die Breite W2b der inneren Dichtung 84b unterschiedlich sind. Alternativ können die Formen der äußeren Dichtung 84a und der inneren Dichtung 84b in einer Weise bestimmt sein, dass, obwohl die Breite W2a der äußeren Dichtung 84a und die Breite W2b der inneren Dichtung 84b die gleiche sind, die Höhe H2a der äußeren Dichtung 84a und die Höhe H2b der inneren Dichtung 84b unterschiedlich sind.
Bei der ersten Ausführungsform weist der Vergussabschnitt 62 eine Dualschichtstruktur auf, welche die erste Vergussschicht 62a die zweite Vergussschicht 62b umfasst, und die erste Vergussschicht 62a und die zweite Vergussschicht 62b weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaft (Härten) auf. Alternativ kann, wie in dem Fall des Brennstoffzellenstapels 10a gemäß einer in 14 gezeigten zweiten Ausführungsform, ein Vergussabschnitt 62c bereitgestellt sein, welcher eine Einzelschichtstruktur aufweist. Das heißt, eine Dichtungsstruktur 56a des Brennstoffzellenstapels 10a umfasst den Vergussabschnitt 62c, welche eine Einzelschichtstruktur aufweist, welche nicht eine Mehrzahl von Vergussschichten verschiedener Härten aufweist.
Wie in 15 gezeigt, umfasst eine Dichtungsstruktur 56b eines Brennstoffzellenstapels 10b gemäß einer dritten Ausführungsform eine aus einem EPDM-Kautschuk (Ethylenpropylendienmonomer) hergestellte Durchführungsdichtung 58, welche an einer Öffnung 14a bereitgestellt ist, eine Dichtungsplatte 60, welche an der Öffnung 14a bereitgestellt ist, und einen aus Silikon hergestellten Vergussabschnitt 62. Der Vergussabschnitt 62 durch eine Zwischenschicht 94 benachbart zu der Durchführungsdichtung 58 (insbesondere dem passende Vorsprung 74) bereitgestellt.
Ein Material sowohl der ersten Vergussschicht 62a als auch der zweiten Vergussschicht 62b sollte vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Typ-Vergussmaterial sein, welches durch eine chemische Reaktion ausgehärtet wird, welche verursacht wird, wenn ein Basismittel und ein Härtungsmittel miteinander gemischt werden.
Wie in 16 gezeigt, ist eine Zwischenschicht 94 zwischen der aus EPDM hergestellten Durchführungsdichtung 58 und dem aus Silikon hergestellten Vergussabschnitt 62 bereitgestellt. Insbesondere ist die Zwischenschicht benachbart zu dem passenden Vorsprung 74 (eine obere Fläche 74a) der Durchführungsdichtung 58 bereitgestellt. Der Vergussabschnitt 62 ist benachbart zu der Zwischenschicht 94 auf der von dem passenden Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 entgegengesetzten Seite bereitgestellt. Daher berührt der Vergussabschnitt 62 die Durchführungsdichtung 58 nicht direkt.
Die Zwischenschicht 94 ist aus einem Material hergestellt, welches ein Aushärten des Silikonvergussmaterials in dem flüssigen Zustand nicht behindert. Beispiele des Materials, welches ein Aushärten des flüssigen Silikonvergussmaterials nicht behindert, umfassen ein Material, welches Schwefel, einen Stickstoffverbund oder ein organisches Metallsalz nicht umfasst. Silikon, weiches Urethan und Polyvinylchlorid sind spezifische Beispiele des Materials, welches ein Aushärten des Silikonvergussmaterials nicht behindert.
Die Dicke t1 der Zwischenschicht 94 ist kleiner als die Dicke t2 des Vergussabschnitts 62. In dem Fall, in welchem der Vergussabschnitt 62 wie bei der dritten Ausführungsform eine erste Vergussschicht 62a und eine zweite Vergussschicht 62b umfasst, ist die Dicke t1 der Zwischenschicht 94 vorzugsweise kleiner als die Dicke t3 der ersten Vergussschicht 62a. Vorzugsweise liegt die Dicke t1 der Zwischenschicht 94 in einem Bereich von 0,3 bis 2,0 mm.
Zum Beispiel liegt die Zwischenschicht 94 in der Form einer Lage 94a vor, welche schlitzförmige Durchgangslöcher 94a1 aufweist, und Flachkabel 54 sind in die Durchgangslöcher 94a1 eingefügt. In dem Fall der dritten Ausführungsform weist die Lage 94a, wie in 16 gezeigt, eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 94a1 auf und eine Mehrzahl von Flachkabeln 54 ist in die Durchgangslöcher 94a1 eingefügt.
Wie in 17 gezeigt, erstreckt sich jedes der Durchgangslöcher 94a1 in einer Längsrichtung der Lage 94a und verläuft in der Dickenrichtung durch die Lage 94a. Jedes der Durchgangslöcher 94a1 weist im Wesentlichen die gleiche Form wie die Form des Flachkabels 54 in einem lateralen Querschnitt auf, sodass sich im Wesentlichen keine Lücke zwischen der inneren Fläche des Durchgangslochs 94a1 und des Flachkabels 54 bildet. Es ist anzumerken, dass eine winzige Lücke, welche einen Eintritt des flüssigen Vergussmaterials nicht ermöglicht, zwischen dem Flachkabel 54 und der inneren Fläche des Durchgangslochs 94a1 gebildet sein kann.
Ferner umfasst die Lage 94a eine Mehrzahl von Einschnittslinien 94a2. Jede der Einschnittslinien 94a2 ist mit einem Ende von jedem der Mehrzahl von Durchgangslöchern 94a1 verbunden. Jede der Einschnittslinien 94a2 erstreckt sich in der Richtung, in welcher sich das Durchgangsloch 94a1 erstreckt, und erreicht den marginalen Rand der Lage 94a.
In dem Schritt eines Bildens des in 15 gezeigten Vergussabschnitts 62 wird die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a (aufnehmendes Gehäuse 14) befestigt, ein passender Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 wird in eine passende Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60 eingepasst und eine Mehrzahl von Flachkabeln 54 wird jeweils in die Mehrzahl von Schlitzen 64 eingefügt. In diesem Zustand wird die Lage 94a der Zwischenschicht 94 an der oberen Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 bereitgestellt. In diesem Fall kann, da die Mehrzahl von Einschnittslinien 94a2 (siehe 17) in der Lage 94a gebildet ist, jedes der Flachkabel 54 auf einfache Weise durch jede der Einschnittslinien 94a2 in jedes der Durchgangslöcher 94a1 eingefügt werden. Bei der Struktur kann die Lage 94a auf einfache Weise an der oberen Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 platziert werden.
Als nächstes wird ein Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen. In diesem Fall berührt das Vergussmaterial in dem flüssigen Zustand den passenden Vorsprung 74 nicht (EPDM), da die Lage 94a an der oberen Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 bereitgestellt ist. Ferner wird der Vergussabschnitt 62 durch ein Aushärten der Vergussmaterials gebildet.
Die Zwischenschicht 94 kann anstelle der oben beschriebenen Lage 94a einen Beschichtungsabschnitt 94b umfassen, welche aus einer Acrylbeschichtung, einem Haftmittel, etc. hergestellt ist. In dem Schritt eines Bildens des Vergussabschnitts 62 wird die Dichtungsplatte 60 an der Öffnung 14a (aufnehmendes Gehäuse 14) befestigt, der passende Vorsprung 74 der Durchführungsdichtung 58 wird in die passende Ausnehmung 88b der Dichtungsplatte 60 eingepasst und die Mehrzahl von Flachkabeln 54 wird jeweils in die Schlitze 64 eingefügt. In diesem Zustand wird ein flüssiges Beschichtungsmaterial, wie z. B. einer Acrylbeschichtung, ein Haftmittel oder dergleichen auf die obere Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 aufgebracht. In diesem Fall wird, um zu verhindern, dass die obere Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 an der Unterseite der aufnehmenden Ausnehmung 88a direkt freigelegt ist (um die gesamte freigelegte obere Fläche 74a an der Unterseite der aufnehmenden Ausnehmung 88a zu bedecken), das Beschichtungsmaterial auf eine Fläche um die in die Schlitze 64 eingefügten Flachkabel 54 und die obere Fläche 74a zwischen den Flachkabeln 54 herum aufgebracht.
Nachdem der Beschichtungsabschnitt 94b durch ein Aushärten des flüssigen Beschichtungsmaterials gebildet ist, wird das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand in die aufnehmende Ausnehmung 88a gegossen. In diesem Fall berührt das flüssige Vergussmaterial den passenden Vorsprung 74 nicht (EPDM), da der Beschichtungsabschnitt 94b an der oberen Fläche 74a des passenden Vorsprungs 74 bereitgestellt ist. Dann wird der Vergussabschnitt 62 durch ein Aushärten des Vergussmaterials gebildet.
Wie oben beschrieben, ist bei dem Brennstoffzellenstapel 10b gemäß der dritten Ausführungsform die Zwischenschicht 94, welche ein Aushärten des Silikonvergussmaterials in dem flüssigen Zustand nicht verhindert, zwischen der aus EPDM hergestellten Durchführungsdichtung 58 und dem aus Silikon hergestellten Vergussabschnitt 62 bereitgestellt. Daher ist es möglich, dass das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand zuverlässig aushärtet. Insbesondere wenn das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand EPDM berührt, härtet das Silikonvergussmaterial auf einfache Weise nicht aus. Daher berührt das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand in dem Fall, in welchem die Zwischenschicht vier 90 nicht bereitgestellt ist, in dem Schritt eines Bildens des Vergussabschnitts 62 direkt die aus EPDM hergestellte Durchführungsdichtung 58 und folglich kann das Vergussmaterials und unerwünschter Weise nicht aushärten.
Im Gegensatz dazu sind bei der dritten Ausführungsform die aus EPDM hergestellte Durchführungsdichtung 58 und der aus Silikon hergestellte Vergussabschnitt 62 durch die Zwischenschicht 94 voneinander isoliert. Daher berührt das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand zu der Zeit eines Bildens des Vergussabschnitts 62 nicht direkt die aus EPDM hergestellte Durchführungsdichtung 58. Somit wird ein Aushärten des flüssigen Silikonvergussmaterials nicht verhindert. Dementsprechend ist es möglich, dass das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand zuverlässig aushärtet, und es ist möglich, den Vergussabschnitt 62 zu bilden, welcher auf geeignete Weise die gewünschte Dichtleistung aufweist.
Ferner ist bei der dritten Ausführungsform die Zwischenschicht 94 aus einem Material hergestellt, welches Schwefel, einen Stickstoffverbund oder ein organisches Metallsalz nicht umfasst. Daher ist es durch die Zwischenschicht 94 möglich, auf geeignete Weise eine Verhinderung eines Aushärtens des flüssigen Silikonvergussmaterials zu verhindern.
Ferner liegt die Zwischenschicht 94 bei der dritten Ausführungsform, wie in 16 gezeigt, in der Form einer Lage 94a vor, welche die Durchgangslöcher 94a1 aufweist, und die Flachkabel 54 sind in die Durchgangslöcher 94a1 eingefügt. Daher ist es mit der einfachen und ökonomischen Struktur möglich, dass das Silikonvergussmaterial in dem flüssigen Zustand zuverlässig aushärtet.
Wie oben beschrieben kann die Zwischenschicht 94 einen Beschichtungsabschnitt 94b umfassen, welche aus einer Acrylbeschichtung oder einem Haftmittel hergestellt ist. In diesem Fall ist es durch ein Gießen des Beschichtungsmaterials in dem flüssigen Zustand in die aufnehmende Ausnehmung 88a möglich, die Zwischenschicht 94 ohne jegliche Lücke zwischen den Flachkabeln 54 und der aufnehmenden Ausnehmung 88a auf einfache und zuverlässige Weise zu bilden.
Bei der dritten Ausführungsform weist der Vergussabschnitt 62 eine Dualschichtstruktur auf, welche die erste Vergussschicht 62a und die zweite Vergussschicht 62b umfasst, und die erste Vergussschicht 62a und die zweite Vergussschicht 62b weisen unterschiedliche physikalische Eigenschaften (Härten) auf. Wie in dem Fall eines in 18 gezeigten Brennstoffzellenstapels 10c gemäß einer vierten Ausführungsform, kann ein Vergussabschnitt 62c bereitgestellt sein, welcher eine Einzelschichtstruktur aufweist. Das heißt, die Dichtungsstruktur 56c des Brennstoffzellenstapels 10c umfasst dem Vergussabschnitt 62c, welcher eine Einzelschichtstruktur aufweist, ohne dass er eine Mehrzahl von Vergussschichten unterschiedlicher Härten aufweist.
Bei der ersten bis vierten Ausführungsform werden die Flachkabel 54 als die Kabel verwendet, welche mit den Zellenspannungserfassungsanschluss 50 verbunden sind. Jedoch können anstelle der Flachkabel 54 andersartige Kabel verwendet werden. Die aus der Öffnung 14a des aufnehmenden Gehäuses 14 herausgeführten Kabel können andere Kabel als die Zellenspannungserfassungskabel sein.
Eine Öffnung (14a) ist in einem aufnehmenden Gehäuse (14) eines Brennstoffzellenstapels (10) gebildet. Flachkabel (54) sind durch die Öffnung (14a) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt. Die Flachkabel (54) verlaufen durch eine Durchführungsdichtung (58), welche die Öffnung (14a) bedeckt. Die Durchführungsdichtung (58) ist durch eine Dichtungsplatte (60) (Positionierungselement) an dem aufnehmenden Gehäuse (14) angebracht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2000-223141 [0003]

Claims

Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c), umfassend: einen Zellenstapelkörper (13), welcher eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen (12) umfasst, wobei jede der Energieerzeugungszellen (12) durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung (16) und eines Separators (18, 20) gebildet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (16) ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran (22) umfasst; und ein aufnehmendes Gehäuse (14), welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper (13) aufzunehmen, wobei ein Kabel (54), welches in dem aufnehmenden Gehäuse (14) mit dem Zellenstapelkörper (13) verbunden ist, durch eine Öffnung (14a) verläuft, welche in dem aufnehmenden Gehäuse (14) gebildet ist, und das Kabel (54) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt ist, und wobei das Kabel (54) durch eine Durchführungsdichtung (58) verläuft, welche die Öffnung (14a) bedeckt, und die Durchführungsdichtung (58) in Bezug auf die Öffnung (14a) durch ein Positionierungselement (60) positioniert ist, welches an dem aufnehmenden Gehäuse (14) angebracht ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1, wobei das Positionierungselement (60) an der Öffnung (14a) angebracht ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 2, wobei die Öffnung (14a) eine nicht-kreisförmige Form aufweist; und das Positionierungselement (60) einen Einfügeabschnitt (91) umfasst, welcher sich entlang einer Form der Öffnung (14a) erstreckt und in die Öffnung (14a) eingefügt ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1, wobei das Positionierungselement (60) einen Eingriffsabschnitt (92a), welcher dazu eingerichtet ist, mit einem inneren Umfangsrand der Öffnung (14a) in Eingriff gebracht zu sein, und einen Halterabschnitt (88) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Durchführungsdichtung (58) innerhalb des Eingriffsabschnitts (92a) zu halten.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 4, wobei die Durchführungsdichtung (58) eine Dichtungswulst (84) umfasst, welche dazu eingerichtet ist, in Richtung des aufnehmenden Gehäuses (14) vorzustehen, und ringförmig entlang eines äußeren Umfangs der Durchführungsdichtung (58) angeordnet ist; der Eingriffsabschnitt (92a) und die Dichtungswulst (84) eine Fläche des aufnehmenden Gehäuses (14) an einer Seite berühren; und der Eingriffsabschnitt (92a) innerhalb der Dichtungswulst (84) mit dem inneren Umfangsrand in Eingriff gebracht ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1, wobei die Durchführungsdichtung (58) einen passenden Vorsprung (74) umfasst, welcher in Richtung des Positionierungselements (60) vorsteht; und das Positionierungselement (60) eine passende Ausnehmung (88b) umfasst, welche in Richtung der Durchführungsdichtung (58) geöffnet ist, und der passende Vorsprung (74) dazu eingerichtet ist, in die passende Ausnehmung (88b) eingepasst zu sein.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 6, wobei das Kabel (54) durch den passenden Vorsprung (74) eingefügt ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1, wobei das Positionierungselement (60) von einer der Durchführungsdichtung (58) entgegengesetzten Seite an der Öffnung (14a) angebracht ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 1, wobei ein Träger (86), welcher dazu eingerichtet ist, auf einen äußeren Umfangsabschnitt der Durchführungsdichtung (58) zu drücken, an dem aufnehmenden Gehäuse (14) befestigt ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c), umfassend: einen Zellenstapelkörper (13), welcher eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen (12) umfasst, wobei jede der Energieerzeugungszellen (12) durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung (16) und eines Separators (18, 20) gebildet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (16) ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran (22) umfasst; und ein aufnehmendes Gehäuse (14), welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper (13) aufzunehmen, wobei ein Zellenspannungserfassungsanschluss an dem Separator (18, 20) bereitgestellt ist, ein Flachkabel (54) mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden ist, das Flachkabel (54) durch eine Öffnung (14a) verläuft, welche in dem aufnehmenden Gehäuse (14) gebildet ist, und das Flachkabel (54) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt ist, und wobei eine Durchführungsdichtung (58), welche einen Schlitz (64) aufweist, an der Öffnung (14a) bereitgestellt ist und der Schlitz (64) in einer Dickenrichtung davon durch die Durchführungsdichtung (58) verläuft; das Flachkabel (54) durch den Schlitz (64) eingefügt ist und durch einen Vergussabschnitt (62, 62c) hermetisch abgedichtet ist, welcher benachbart der Durchführungsdichtung (58) bereitgestellt ist; die Durchführungsdichtung (58) einen Kabeleinfügeabschnitt (74), welcher den Schlitz (64) aufweist, und einen Flansch (76) umfasst, welcher ringförmig um den Kabeleinfügeabschnitt (74) angeordnet ist und dem aufnehmenden Gehäuse (14) zugewandt ist; und eine Mehrzahl von Dichtungen (84) ringförmig in Reihen entlang des Flansches (76) zwischen dem Flansch (76) und dem aufnehmenden Gehäuse (14) angeordnet ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 10, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand die Mehrzahl von Dichtungen (84) verschiedene Querschnittsformen aufweist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 10, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand eine äußere Dichtung (84a) benachbarter Dichtungen unter der Mehrzahl von Dichtungen (84) in Bezug auf eine vorstehende Höhe von dem Flansch (76) in einem lateralen Querschnitt und eine Breite in einer zu einer Richtung der vorstehenden Höhe lotrechten Richtung größer als eine innere Dichtung (84b) davon ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 10, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand benachbarte Dichtungen unter der Mehrzahl von Dichtungen (84) eine gleiche vorstehende Höhe von dem Flansch (76) in einem lateralen Querschnitt und verschiedene Breiten in einer zu einer Richtung der vorstehenden Höhe lotrechten Richtung aufweisen.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 10, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand benachbarte Dichtungen unter der Mehrzahl von Dichtungen (84) verschiedene vorstehende Höhen von dem Flansch (76) in einem lateralen Querschnitt und eine gleiche Breite in einer zu einer Richtung der vorstehenden Höhen lotrechten Richtung aufweisen.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 10, wobei die Mehrzahl von Dichtungen (84) integral mit dem Flansch (76) gebildet ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c), umfassend: einen Zellenstapelkörper (13), welcher eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen (12) umfasst, wobei jede der Energieerzeugungszellen (12) durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung (16) und eines Separators (18, 20) gebildet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (16) ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran (22) umfasst; und ein aufnehmendes Gehäuse (14), welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper (13) aufzunehmen, wobei ein Zellenspannungserfassungsanschluss an dem Separator (18, 20) bereitgestellt ist, ein Flachkabel (54) mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden ist, das Flachkabel (54) durch eine Öffnung (14a) verläuft, welche in dem aufnehmenden Gehäuse (14) gebildet ist, und das Flachkabel (54) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt ist, und wobei eine Durchführungsdichtung (58), welche einen Schlitz (64) aufweist, an der Öffnung (14a) bereitgestellt ist und der Schlitz (64) in einer Dickenrichtung davon durch die Durchführungsdichtung (58) verläuft; das Flachkabel (54) durch den Schlitz (64) eingefügt ist und durch einen Vergussabschnitt (62, 62c) hermetisch abgedichtet ist, welcher benachbart der Durchführungsdichtung (58) bereitgestellt ist; die Durchführungsdichtung (58) einen Kabeleinfügeabschnitt (74), welcher den Schlitz (64) aufweist, und eine Mehrzahl wulstförmiger Dichtungen (80) umfasst, welche ringförmig in Reihen um ein Äußeres des Kabeleinfügeabschnitts (74) angeordnet sind und in einer Richtung, in welcher die Öffnung (14a) durch das aufnehmende Gehäuse (14) verläuft, nebeneinander angeordnet sind.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 16, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand die Mehrzahl von Dichtungen (80) verschiedene Querschnittsformen aufweist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 16, wobei in einem nicht-komprimierten Zustand von benachbarten Dichtungen unter der Mehrzahl von Dichtungen (80) eine Dichtung (80b), welche weiter von dem Vergussabschnitt (62, 62c) entfernt bereitgestellt ist, in Bezug auf eine vorstehende Höhe in einem lateralen Querschnitt und eine Breite in einer zu einer Richtung der vorstehenden Höhe lotrechten Richtung größer als eine Dichtung (80a) ist, welche näher an dem Vergussabschnitt (62, 62c) bereitgestellt ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 16, wobei eine Dichtungsplatte (60), welche den Vergussabschnitt (62, 62c) aufnimmt, zwischen der Öffnung (14a) und der Durchführungsdichtung (58) eingefügt ist; und die Mehrzahl von Dichtungen (80) die Dichtungsplatte (60) dichtend berührt.
Brennstoffzellenstapel (10, 10a, 10b, 10c) nach Anspruch 19, wobei der Kabeleinfügeabschnitt (74) als ein passender Vorsprung (74) gebildet ist, welcher in Richtung der Dichtungsplatte (60) vorsteht, die Dichtungsplatte (60) eine passende Ausnehmung (88b) umfasst, in welche der passende Vorsprung (74) eingepasst ist; und die Mehrzahl von Dichtungen (80), welche an einer äußeren Umfangsfläche des passenden Vorsprungs (74) bereitgestellt sind, eine innere Umfangsfläche der passenden Ausnehmung (88b) dichtend berührt.
Brennstoffzellenstapel (10, 10b), umfassend: einen Zellenstapelkörper (13), welcher eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen (12) umfasst, wobei jede der Energieerzeugungszellen (12) durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung (16) und eines Separators (18, 20) gebildet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (16) ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran (22) umfasst; und ein aufnehmendes Gehäuse (14), welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper (13) aufzunehmen, wobei ein Zellenspannungserfassungsanschluss an dem Separator (18, 20) bereitgestellt ist, ein Flachkabel (54) mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden ist, das Flachkabel (54) durch eine Öffnung (14a) verläuft, welche in dem aufnehmenden Gehäuse (14) gebildet ist, und das Flachkabel (54) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt ist, und wobei eine Durchführungsdichtung (58), welche einen Schlitz (64) aufweist, an der Öffnung (14a) bereitgestellt ist und der Schlitz (64) in einer Dickenrichtung davon durch die Durchführungsdichtung (58) verläuft; das Flachkabel (54) durch den Schlitz (64) eingefügt ist und durch einen Vergussabschnitt (62, 62c) hermetisch abgedichtet ist, welcher benachbart der Durchführungsdichtung (58) bereitgestellt ist; und der Vergussabschnitt (62) benachbart der Durchführungsdichtung (58) eine erste Vergussschicht (62a) und benachbart der ersten Vergussschicht (62a) auf einer der Durchführungsdichtung (58) entgegengesetzten Seite eine zweite Vergussschicht (62b) umfasst.
Brennstoffzellenstapel (10, 10b) nach Anspruch 21, wobei eine Dichtungsplatte (60), welche dazu eingerichtet ist, die Durchführungsdichtung (58) dichtend zu berühren, an der Öffnung (14a) bereitgestellt ist, und die Dichtungsplatte (60) eine Aufnahmeausnehmung (88a) aufweist; und der Vergussabschnitt (62) in der Aufnahmeausnehmung (88a) aufgenommen ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10b) nach Anspruch 21, wobei eine Viskosität eines Harz-/Kunststoffmaterials der ersten Vergussschicht (62a) höher als eine Viskosität eines Harz-/Kunststoffmaterials der zweiten Vergussschicht (62b) ist.
Brennstoffzellenstapel (10, 10b) nach Anspruch 21, wobei der Schlitz (64) einen verengten Abschnitt (66, 68) umfasst.
Brennstoffzellenstapel (10, 10b) nach Anspruch 21, wobei eine Mehrzahl der Flachkabel (54) jeweils in eine Mehrzahl der Schlitze (64) eingefügt ist, welche in Abständen angeordnet sind.
Brennstoffzellenstapel (10b, 10c), umfassend: einen Zellenstapelkörper (13), welcher eine Mehrzahl gestapelter Energieerzeugungszellen (12) umfasst, wobei jede der Energieerzeugungszellen (12) durch ein Stapeln einer Membranelektrodenanordnung (16) und eines Separators (18, 20) gebildet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (16) ein Paar von Elektroden und eine zwischen den Elektroden eingefügte Elektrolytmembran (22) umfasst; und ein aufnehmendes Gehäuse (14), welches dazu eingerichtet ist, den Zellenstapelkörper (13) aufzunehmen, wobei ein Zellenspannungserfassungsanschluss an dem Separator (18, 20) bereitgestellt ist, ein Flachkabel (54) mit dem Zellenspannungserfassungsanschluss verbunden ist, das Flachkabel (54) durch eine Öffnung (14a) verläuft, welche in dem aufnehmenden Gehäuse (14) gebildet ist, und das Flachkabel (54) aus dem aufnehmenden Gehäuse (14) herausgeführt ist; eine aus EPDM hergestellte Durchführungsdichtung (58) an der Öffnung (14a) bereitgestellt ist, wobei die Durchführungsdichtung (58) einen Schlitz (64) aufweist, welcher in einer Dickenrichtung davon durch die Durchführungsdichtung (58) verläuft; das Flachkabel (54) durch den Schlitz (64) eingefügt ist und durch einen aus Silikon hergestellten Vergussabschnitt (62, 62c) hermetisch abgedichtet ist, wobei der Vergussabschnitt (62, 62c) durch eine Zwischenschicht (94) benachbart der Durchführungsdichtung (58) bereitgestellt ist; und die Zwischenschicht (94) zwischen der Durchführungsdichtung (58) und dem Vergussabschnitt (62, 62c) bereitgestellt ist und aus einem Material hergestellt ist, welches ein Aushärten eines Silikonvergussmaterials in einem flüssigen Zustand nicht verhindert.
Brennstoffzellenstapel (10b, 10c) nach Anspruch 26, wobei die Zwischenschicht (94) aus einem Material hergestellt ist, welches Schwefel, einen Stickstoffverbund oder ein organisches Metallsalz nicht umfasst.
Brennstoffzellenstapel (10b, 10c) nach Anspruch 27, wobei die Zwischenschicht (94) in Form einer Lage (94a) vorliegt, welche ein Durchgangsloch (94a1) aufweist, in welches das Flachkabel (54) eingefügt ist.
Brennstoffzellenstapel (10b, 10c) nach Anspruch 27, wobei die Zwischenschicht (94) einen Beschichtungsabschnitt (94b) umfasst, welcher aus einer Acrylbeschichtung oder einem Haftmittel hergestellt ist.