DE102019103024A1

DE102019103024A1 - Brennstoffzellenstapel

Info

Publication number: DE102019103024A1
Application number: DE102019103024.2A
Authority: DE
Inventors: Takashi Kajiwara; Haruyuki Aono
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-03-14
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2019-09-19
Also published as: CN110277580B; US10930963B2; JP6874723B2; JP2019160647A; US20190288321A1; CN110277580A

Abstract

Es ist ein Brennstoffzellenstapel offenbart, bei dem Einheitszellen gestapelt sind, wobei die Einheitszelle Folgendes aufweist: eine Membranelektrodenbaugruppe; ein Isolationselement; einen ersten Separator; einen zweiten Separator; und eine Dichtung, wobei ein Loch durch das Isolationselement und den ersten und zweiten Separator hindurchdringt, wobei die Dichtung sich um das Loch an dem Isolationselement herum erstreckt, wobei ein Strömungspfadabschnitt in zumindest entweder dem ersten und/oder dem zweiten Separator ausgebildet ist, wobei der erste und zweite Separator einen Kommunikationsabschnitt definieren, wobei entweder der erste oder der zweite Separator Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten vorragenden Abschnitt; und einen vertieften Abschnitt, wobei zumindest ein Teil des Kommunikationsabschnittes durch den ersten und zweiten vorragenden Abschnitt, den vertieften Abschnitt und den anderen von dem ersten und zweiten Separator definiert ist, und wobei der erste Separator einen Stützabschnitt aufweist, der mit dem Isolationselement an einer Rückseite der Dichtung in Kontakt steht und dieses stützt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffzellenstapel.
HINTERGRUND
Ein Brennstoffzellenstapel, bei dem Einheitszellen gestapelt sind, wird mit Reaktionsgasen beliefert, die für eine Energieerzeugungsreaktion verwendet werden, und wird mit einem Kühlmittel zum Kühlen beliefert. Die Einheitszelle ist mit Löchern ausgebildet, durch die die Reaktionsgase und das Kühlmittel strömen. Die Löcher durchdringen die Einheitszelle in einer Stapelrichtung. Jeder Separator der Einheitszellen ist mit einem Strömungspfadabschnitt in einem Bereich ausgebildet, der einer Membranelektrodenbaugruppe zugewandt ist, und ist mit einem Kommunikationsabschnitt ausgebildet für eine Kommunikation des vorstehend erwähnten Loches mit dem Strömungspfadabschnitt. Eine Dichtung, die ein derartiges Loch umgibt, ist zwischen den gestapelten Einheitszellen vorgesehen. Die Dichtung ist in der Stapelrichtung der Einheitszellen zusammengedrückt, und die Reaktionskraft der zusammengedrückten Dichtung stellt die Abdichteigenschaft sicher.
Hierbei erstreckt sich der in dem vorstehend beschriebenen Separator ausgebildete Kommunikationsabschnitt so, dass er einen Teil der das Loch umgebenden Dichtung schneidet. Der Kommunikationsabschnitt hat eine vorragende und vertiefte Form in derartiger Weise, dass ein vorragender Abschnitt und ein vertiefter Abschnitt in der Richtung angeordnet sind, in der sich ein Teil der Dichtung erstreckt. Ein derartiger Kommunikationsabschnitt mit einer vertieften vorragenden Form schneidet einen Teil der Dichtung, so dass der Kommunikationsabschnitt möglicherweise nicht ausreichend die Reaktionskraft der Dichtung aufnimmt. Somit kann es sein, dass die Dichtung unzureichend zusammengedrückt wird, und die Abdichteigenschaft kann verschlechtert sein. Beispielsweise ist in der ungeprüften japanischen Patentanmeldung JP 2006-196426 ein zugewiesenes Element zum Aufnehmen einer derartigen Reaktionskraft der Dichtung separat von dem Separator vorgesehen.
Wenn jedoch das zugewiesene Element zum Aufnehmen einer derartigen Reaktionskraft der Dichtung vorgesehen ist, kann die Anzahl der Teile zunehmen und können die Herstellkosten ansteigen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel zu schaffen, der eine Zunahme bei der Anzahl an Teilen vermeidet und eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft verhindert.
Die vorstehend dargelegte Aufgabe ist durch einen Brennstoffzellenstapel gelöst, bei dem Einheitszellen gestapelt sind, wobei die Einheitszelle Folgendes aufweist: eine Membranelektrodenbaugruppe; ein Isolationselement, das eine Rahmenform hat und an einem Außenumfangsrand der Membranelektrodenbaugruppe verbunden ist; einen ersten Separator, der der Membranelektrodenbaugruppe und dem Isolationselement zugewandt ist; einen zweiten Separator, der dem ersten Separator an einer Seite zugewandt ist, die zu der Membranelektrodenbaugruppe und dem Isolationselement entgegengesetzt ist; und eine Dichtung, die mit dem Isolationselement verbunden ist und zu einer Seite vorragt, die zu dem ersten Separator entgegengesetzt ist, wobei ein Loch durch das Isolationselement und den ersten und zweiten Separator hindurchdringt und außerhalb der Membranelektrodenbaugruppe angeordnet ist, wobei ein Fluid von entweder einem Reaktionsgas oder einem Kühlmittel durch das Loch strömt, die Dichtung sich um das Loch an dem Isolationselement herum erstreckt, ein Strömungspfadabschnitt in zumindest entweder dem ersten und/oder dem zweiten Separator ausgebildet ist und in einem Bereich ausgebildet ist, der der Membranelektrodenbaugruppe zugewandt ist, der erste und zweite Separator einen Kommunikationsabschnitt definieren, der das Loch mit dem Strömungspfadabschnitt in Kommunikation bringt und sich so erstreckt, dass er einen Teil der Dichtung schneidet, entweder der erste oder der zweite Separator Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten vorragenden Abschnitt, die zu dem anderen von dem ersten und zweiten Separator vorragen und mit diesem in Kontakt stehen, und voneinander in einer derartigen Richtung separat sind, dass sie sich mit der Dichtung schneiden; und einen vertieften Abschnitt, der benachbart zu dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt in einer Richtung ist, in der sich die Dichtung erstreckt, der von dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt weg von dem anderen von dem ersten und zweiten Separator vertieft ist, und sich so erstreckt, dass er sich mit der Dichtung schneidet, zumindest ein Teil des Kommunikationsabschnittes durch den ersten und zweiten vorragenden Abschnitt, den vertieften Abschnitt und den anderen von dem ersten und zweiten Separator definiert ist, und der erste Separator einen Stützabschnitt hat, der zwischen dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt angeordnet ist, von dem zweiten Separator beabstandet ist, und mit dem Isolationselement an einer Rückseite der Dichtung in Kontakt steht und dieses stützt.
Der Stützabschnitt des Separators steht mit dem Isolationselement an der Rückseite der Dichtung zwischen dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt, die zumindest einen Teil des Kommunikationsabschnittes definieren, in Kontakt und stützt dieses. Demgemäß nimmt der Stützabschnitt des ersten Separators die Reaktionskraft der Dichtung auf, was eine Zunahme bei der Anzahl an Teilen vermeidet und außerdem eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft verhindert.
Ein Raum zwischen dem Stützabschnitt und dem zweiten Separator kann mit dem Kommunikationsabschnitt in Kommunikation stehen.
Der eine Separator aus dem ersten und zweiten Separator kann der erste Separator sein, der andere Separator aus dem ersten und dem zweiten Separator kann der zweite Separator sein, und der vertiefte Abschnitt kann das Isolationselement an der Rückseite der Dichtung stützen und mit diesem in Kontakt stehen.
Die Einheitszellen können erste und zweite Einheitszellen umfassen, wobei die zweite Einheitszelle im zweiten Separator der ersten Einheitszelle an einer Seite zugewandt sein kann, die zu dem ersten Separator der ersten Einheitszelle entgegengesetzt ist, wobei der zweite Separator der ersten Einheitszelle einen Drückabschnitt aufweisen kann, der die Dichtung der zweiten Einheitszelle drückt, und der Drückabschnitt kann zu dem ersten Separator der ersten Einheitszelle vorragen und kann den ersten und zweiten vorragenden Abschnitt der ersten Einheitszelle kontaktieren und abstützen.
Der eine Separator aus dem ersten und dem zweiten Separator kann der zweite Separator sein, und der andere Separator aus dem ersten und dem zweiten Separator kann der erste Separator sein, wobei die Einheitszellen erste und zweite Einheitszellen umfassen können, wobei die zweite Einheitszelle dem zweiten Separator der ersten Einheitszelle an einer Seite zugewandt sein kann, die zu dem ersten Separator der ersten Einheitszelle entgegengesetzt ist, wobei der zweite Separator der ersten Einheitszelle einen Drückabschnitt aufweisen kann, der die Dichtung der zweiten Einheitszelle drückt, und wobei der Drückabschnitt von dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt der ersten Einheitszelle so vertieft ist, dass er von dem ersten Separator der ersten Einheitszelle entfernt (beabstandet) ist.
Das Fluid kann das Kühlmittel sein, und der Strömungspfadabschnitt kann zwischen dem ersten und zweiten Separator definiert sein.
Das Fluid kann das Reaktionsgas sein, wobei die Einheitszellen erste und zweite Einheitszellen umfassen können, und der Strömungspfadabschnitt der ersten Einheitszelle kann zwischen dem zweiten Separator der ersten Einheitszelle (einerseits) und (andererseits) dem Isolationselement und der Membranelektrodenbaugruppe der zweiten Einheitszelle benachbart zu dem zweiten Separator der ersten Einheitszelle an einer Seite, die zu dem ersten Separator der ersten Einheitszelle entgegengesetzt ist, definiert sein.
Eine Länge eines Abschnittes des ersten Separators, der von dem Isolationselement an der Rückseite der Dichtung beabstandet ist, in einer Richtung, in der sich die Dichtung erstreckt, kann geringer als 1 mm sein.
Der erste Separator kann mit dem Isolationselement an der Rückseite der Dichtung über eine gesamte Fläche der Dichtung in Kontakt stehen und dieses stützen.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß ist es möglich, eine Erhöhung bei der Anzahl an Teilen zu vermeiden und eine Verschlechterung bei der Abdichteigenschaft zu verhindern.
Figurenliste

1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Einheitszelle eines Brennstoffzellenstapels.
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht um Löcher in einem Separator herum.
3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht um Löcher in einem Separator herum.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht um Löcher in dem Separator herum unter Betrachtung in der Richtung -Z.
Die 5A und 5B zeigen jeweils Querschnittsansichten entsprechend der Linie A-A und der Linie B-B in 4 von dem Stapel um einen Kommunikationsabschnitt herum, durch den ein Kühlmittel strömt.
Die 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten des Stapels um einen Kommunikationsabschnitt herum, durch den ein Kathodengas strömt.
7 zeigt eine vergrößerte Ansicht um das Loch eines Separators einer Einheitszelle eines Stapels herum gemäß einer Abwandlung unter Betrachtung in der Richtung -Z.
Die 8A und 8B zeigen Querschnittsansichten des Stapels jeweils entsprechend einer Linie C-C und einer Linie D-D in 7.
Die 9A bis 9C zeigen vergrößerte Ansichten von vorragenden Abschnitten, die in der Nähe der Löcher der Separatoren gemäß Abwandlungen ausgebildet sind.
Die 10A bis 10C zeigen vergrößerte Ansichten von vorragenden Abschnitten, die in der Nähe des Loches von Separatoren gemäß Abwandlungen ausgebildet sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht einer Einheitszelle 60 eines Brennstoffzellenstapels (nachstehend als Stapel bezeichnet) 1. Der Stapel 1 ist so aufgebaut, dass die Einheitszellen 60 gestapelt sind. In 1 ist lediglich eine Einheitszelle 60 gezeigt, und andere Einheitszellen sind weggelassen worden. Die Einheitszelle 60 ist zusammen mit anderen Einheitszellen in der Richtung Z gestapelt, die in 1 gezeigt ist. Die Einheitszelle 60 hat eine im Wesentlichen rechteckige Form. Die Längsrichtung und die kurze Richtung der Einheitszelle 60 entsprechen jeweils der Richtung Y und der Richtung X gemäß der Darstellung von 1.
Die Einheitszelle 60 ist eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle, die elektrische Energie mit geliefertem Anodengas (beispielsweise Wasserstoff) und geliefertem Kathodengas (beispielsweise Sauerstoff) als Reaktionsgase erzeugt. Die Einheitszelle 60 hat eine Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe (nachstehend als MEGA bezeichnet, MEGA = Membranelektrodengasdiffusionslagenbaugruppe) 20, ein Isolationselement 40, einen Anodenseparator (nachstehend als Separator bezeichnet) 33a und einen Kathodenseparator (nachstehend als Separator bezeichnet) 33c. Das Isolationselement 40 hält die MEGA 20. Die Einheitszellen 60 sind wie vorstehend beschrieben gestapelt. Somit sind die MEGA 20 und das Isolationselement 40 aus 1 dem Kathodenseparator der anderen Einheitszelle zugewandt, die nicht dargestellt ist und benachbart zu der Zelleneinheit 60 an deren Seite in Richtung Z ist. Des Weiteren ist der Separator 33c aus 1 dem Isolationselement und der MEGA der anderen Zelleneinheit zugewandt, die nicht dargestellt ist, und benachbart zu der Einheitszelle an deren Seite in Richtung -Z ist.
Die MEGA 20 hat eine Anodengasdiffusionslage 22a und eine Kathodengasdiffusionslage 22c (nachstehend als Diffusionslagen bezeichnet). Das Isolationselement 40, das aus einem Kunststoff mit isolierender Eigenschaft hergestellt ist, ist zu einer im Wesentlichen Rahmenform ausgebildet. Die MEGA 20 ist mit einer Innenumfangsrandseite des Isolationselementes 40 verbunden. Löcher s1 bis s3 sind entlang einer Seite der zwei kurzen Seiten des Isolationselementes 40 ausgebildet, und Löcher s4 bis s6 sind entlang der anderen Seite ausgebildet. In ähnlicher Weise sind Löcher a1 bis a3 entlang einer Seite der zwei kurzen Seiten des Separators 33a ausgebildet, und Löcher a4 bis a6 sind entlang der anderen Seite ausgebildet. Löcher c1 bis c3 sind entlang einer Seite der zwei kurzen Seiten des Separators 33c ausgebildet, und Löcher c4 bis c6 sind entlang der anderen Seite ausgebildet. Die Löcher s1, a1 und c1, die miteinander in Kommunikation stehen, definieren eine Anodenauslasssammelleitung. In ähnlicher Weise definieren die Löcher s2, a2 und c2 eine Kühlmitteleinlasssammelleitung. Die Löcher s3, a3 und c3 definieren eine Kathodeneinlasssammelleitung. Die Löcher s4, a4 und c4 definieren eine Kathodenauslasssammelleitung. Die Löcher s5, a5 und c5 definieren eine Kühlmittelauslasssammelleitung. Die Löcher s6, a6 und c6 definieren eine Anodeneinlasssammelleitung. Flüssiges Kühlwasser wird als ein Kühlmittel verwendet. Diese Löcher sind an der Außenseite der MEGA 20 in der Richtung der Ebene XY ausgebildet.
Anodenströmungspfadabschnitte 34a, entlang denen das Anodengas strömt, sind an einer Oberfläche des Separators 33a, die der MEGA 20 zugewandt ist, so ausgebildet, dass sie den Anodeneinlass mit Auslasssammelleitungen in Kommunikation bringen. Kühlmittelströmungspfadabschnitt 35a und 35c, entlang denen das Kühlmittel strömt, sind jeweils an der anderen Fläche, die zu den Anodenströmungspfadabschnitten 34a des Separators 33a entgegengesetzt sind, und an einer Fläche (Oberfläche) des Separators 33c, die dem Separator 33a zugewandt ist, so ausgebildet, dass der Kühlmitteleinlass mit Auslasssammelleitungen in Kommunikation gebracht wird. Kathodenströmungspfadabschnitte 34c, entlang denen das Kathodengas strömt, sind an der anderen Fläche (Oberfläche) des Separators 33c, die zu den Kühlmittelströmungspfadabschnitten 35c entgegengesetzt ist, so ausgebildet, dass der Kathodeneinlass mit Auslasssammelleitungen in Kommunikation steht. Die Anodenströmungspfadabschnitte 34a und die Kühlmittelströmungspfadabschnitte 35a erstrecken sich in der Richtung Y der Längsrichtung des Separators 33a. In ähnlicher Weise erstrecken sich die Kathodenströmungspfadabschnitte 34c und die Kühlmittelströmungspfadabschnitte 35c in der Richtung Y der Längsrichtung des Separators 33c. Diese Strömungspfadabschnitte sind in einem Bereich, der der MEGA 20 zugewandt ist, von jedem Separator vorgesehen. Die Separatoren 33a und 33c, die jeweils aus einem Material mit einer Gasblockiereigenschaft und einer Elektroleitfähigkeit hergestellt sind, sind dünne plattenförmige Elemente, die aus Metall ausgebildet sind, wie beispielsweise gepresster rostfreier Stahl, Titan oder eine Titanlegierung.
Das Isolationselement 40 hat eine Fläche (Oberfläche) 41, die in der Richtung +Z gerichtet ist, und eine Fläche (Oberfläche) 42, die zu der Fläche 41 entgegengesetzt ist und dem Separator 33a zugewandt ist. An der Fläche 41 des Isolationselementes 40 sind Dichtungen 51 bis 55 verbunden. Die Dichtungen 51 bis 55 ragen in der Richtung +Z von der Fläche 41 des Isolationselementes 40 vor. Jede der Dichtungen 51 bis 55 ist dicker als das Isolationselement 40. Die Dichtungen 51 bis 55 sind jeweils aus einem elastischen Gummi hergestellt. Die Dichtung 51, die sich entlang dem Außenumfangsrand des Isolationselementes 40 erstreckt, hat eine im Wesentlichen rechteckige Rahmenform, die die MEGA 20 und die Löcher s1 bis s6 umgibt. Jede der Dichtungen 52 bis 55 hat eine im Wesentlichen rechteckige Rahmenform, die kleiner als die Dichtung 51 ist. Die Dichtungen 52 bis 55 erstecken sich und umgeben jeweils die Löcher s2 bis s5. Obwohl die Dichtungen 51 bis 55 separat ausgebildet sind und separat an dem Isolationselement 40 verbunden sind, sind die Dichtungen 51 bis 55 nicht darauf beschränkt. Zumindest eine der Dichtungen 51 bis 55 und das Isolationselement 40 können aus dem gleichen oder aus verschiedenen Materialien einstückig ausgebildet sein. Außerdem zeigt 1 das Isolationselement 40 und die Separatoren 33a und 33c, die auseinandergebaut sind. Tatsächlich ist der Stapel 1 ausgebildet, indem die Einheitszellen 60, von denen jede das Isolationselement 40 hat, das mit dem Separator 33a verbunden ist, und die Separatoren 33a und 33c verbunden miteinander gestapelt sind.
2 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht um die Löcher a1 bis a3 in dem Separator 33a herum. Vorragende Abschnitte 36a1, vorragende Abschnitte 36a2, ein vorragender Abschnitt 36a3, ein vorragender Abschnitt 36a4, vertiefte Abschnitte 37a, vertiefte Abschnitte 38a und vertiefte Abschnitte 38a1 sind um jedes der Löcher a2 und a3 in dem Separator 33a herum ausgebildet. In 2 sind einer der vorragenden Abschnitte 36a1, einer der vorragenden Abschnitte 36a2, einer der vertieften Abschnitte 37a und einer der vertieften Abschnitte 38a durch Bezugszeichen bezeichnet. Die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 ragen zu dem Separator 33c der Einheitszelle 66 in Bezug auf die vertieften Abschnitte 37a, 38a und 38a1 vor, d.h., in der Richtung -Z. Anders ausgedrückt sind die vertieften Abschnitte 37a, 38a und 38a1 in der Richtung -Z in Bezug auf die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 vertieft. Die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 befinden sich auf der gleichen Ebene XY. Die vertieften Abschnitte 37a, 38a und 38a1 befinden sich auf der gleichen Ebene XY, die in der Richtung +Z von der Ebene XY beabstandet ist, an der sich die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 befinden. Außerdem ist ein vorragender Abschnitt 39a1 in dem Umfang des Loches a3 an der Außenseite der vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 ausgebildet. Der vorragende Abschnitt 39a1 ist so ausgebildet, dass er das Loch a3 umgibt. Der vorragende Abschnitt 39a1 befindet sich auf der gleichen Ebene XY, an der die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4 angeordnet sind.
3 zeigt eine vergrößerte perspektivische Ansicht um die Löcher c1 bis c3 in dem Separator 33c herum. Ein vorragender Abschnitt 36c ist um jedes der Löcher c2 und c3 in dem Separator 33c herum ausgebildet. Der vorragende Abschnitt 36c ragt von seinem Umfang zu dem Separator 33a der Einheitszelle 60, die den Separator 33c aufweist, vor, d.h., in der Richtung +Z. Der vorragende Abschnitt 36c ist entlang vier Seiten der rechtwinkligen Form des Loches c2 ausgebildet. Außerdem ist der vorragende Abschnitt 36c um das Loch c3 herum ausgebildet. Vorragende Abschnitte 39c, Kommunikationslöcher 39h und ein vorragender Abschnitt 39c1 sind zwischen dem Loch c3 und dem Kühlmittelströmungspfadabschnitt 35c ausgebildet. Die Einzelheiten sind nachstehend beschrieben.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht um das Loch a2 in dem Separator 33a herum unter Betrachtung in der Richtung -Z. Jeder der vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 hat eine im Wesentlichen rechtwinklige Form, deren Längsrichtung die Richtung X ist, aber die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 haben im Wesentlichen die gleiche Form und Größe, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Jede Länge der vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 beträgt beispielsweise von 0,6 mm bis 1,3 mm. Die vorragenden Abschnitte 36a1 sind entlang einer Seite a21, nahe zu der Seite des Anodenströmungspfadabschnittes 34a, des Innenumfangsrandes des im Wesentlichen rechteckigen Loches a2 angeordnet. Die vorragenden Abschnitte 36a2 sind in einer Linie entlang der Seite a21 an Positionen angeordnet, die von den Löchern a2 weiter entfernt sind als die vorragenden Abschnitte 36a1. Der vorragende Abschnitt 36a3 erstreckt sich entlang von drei anderen Seiten außer der Seite a21. Der vorragende Abschnitt 36a4 erstreckt sich entlang von drei anderen Seiten außer der Seite a21 an einer Position, die von dem Loch a2 weiter entfernt ist als der vorragende Abschnitt 36a3. Die vorragenden Abschnitte 36a1 und der vorragende Abschnitt 36a3 sind an der gleichen im Wesentlichen rechtwinkligen Form ausgebildet, die das Loch a2 umgibt. Die vorragenden Abschnitte 36a2 und der vorragende Abschnitt 36a4 sind an der gleichen im Wesentlichen rechtwinkligen Form ausgebildet, die das Loch a2 umgibt.
Der vertiefte Abschnitt 37a erstreckt sich von dem Loch a2 zu dem Anodenströmungspfadabschnitt 34a, d.h., in der Richtung +Y, zwischen den beiden benachbarten vorragenden Abschnitten 36a und zwischen den beiden vorragenden Abschnitten 36a2, die benachbart zu diesem in der Richtung +Y sind. Der vertiefte Abschnitt 38a erstreckt sich in der Richtung X zwischen den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2, die zueinander in der Richtung Y benachbart sind. Der vertiefte Abschnitt 28a1 erstreckt sich zwischen diesen vorragenden Abschnitten 36a3 und 36a4.
Hierbei umgibt, wie dies vorstehend beschrieben ist, die Dichtung 52 das Loch s2, das die Sammelleitung in Zusammenwirkung mit dem Loch a2 definiert. In 4 ist eine Abdichtlinie L2 der Dichtung 52 dargestellt. Die Abdichtlinie L2 passiert zwischen den vorragenden Abschnitten 36a1 und den vorragenden Abschnitten 36a2 und zwischen den vorragenden Abschnitten 36a3 und 36a4. Daher sind die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 voneinander in einer derartigen Richtung beabstandet, dass die Dichtung 52 geschnitten wird. In ähnlicher Weise sind die vorragenden Abschnitte 36a3 und 36a4 voneinander in einer derartigen Richtung beabstandet, dass die Dichtung 52 geschnitten wird.
Außerdem erstreckt sich der vertiefte Abschnitt 37a so, dass er einen Teil der Abdichtlinie L2 schneidet und überlappt. Die vertieften Abschnitte 38a und 38a1 erstrecken sich entlang einem Teil der Abdichtlinie L2 und überlappen mit diesem. Somit ist der vertiefte Abschnitt 37a benachbart zu den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 in der Richtung, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, und er erstreckt sich so, dass er die Dichtung 52 schneidet. Der vertiefte Abschnitt 38a befindet sich zwischen den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2, die benachbart zueinander in einer derartigen Richtung sind, dass die Dichtung 52 geschnitten wird. Der vertiefte Abschnitt 38a1 befindet sich zwischen den vorragenden Abschnitten 36a3 und 36a4, die benachbart zueinander in einer derartigen Richtung sind, dass die Dichtung 52 geschnitten wird.
Wie bei dem Umfang des Loches a2 sind die vorragenden Abschnitte 36a1 bis 36a4, die vertieften Abschnitte 37a, die vertieften Abschnitte 38a und die vertieften Abschnitte 38a1 um das Loch a3 herum ausgebildet.
Die 5A und 5B zeigen jeweils Querschnittsansichten, die einer Linie A-A und einer Linie B-B in 4 jeweils entsprechen, des Stapels 1 um einen Kommunikationsabschnitt R1 herum. Obwohl 4 den Anodenströmungspfadabschnitt 34a nicht zeigt, zeigen die 5A und 5B den Anodenströmungspfadabschnitt 34a. Die 5A und 5B zeigen die Einheitszelle 60 und eine andere Einheitszelle 60a, die der Einheitszelle 60 in der Richtung -Z zugewandt ist. Da der Aufbau der Einheitszelle 60a der gleiche wie derjenige der Einheitszelle 60 ist, unterbleibt eine wiederholte Erläuterung.
Als erstes ist die MEGA 20 beschrieben. Wie dies in den 5A und 5B gezeigt ist, hat die MEGA 20 die vorstehend beschriebenen Diffusionslagen 22c und 22a und eine Membranelektrodenbaugruppe (nachstehend als MEA bezeichnet) 10. Die MEA 10 hat: eine Elektrolytmembran mit einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form; und eine Kathodenkatalysatorlage und eine Anodenkatalysatorlage, die jeweils an einer Oberfläche und der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran ausgebildet sind. Die Diffusionslagen 22c und 22a sind mit der Kathodenkatalysatorlage und der Anodenkatalysatorlage jeweils verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Diffusionslage 22c größer als die Diffusionslage 22a, und die MEA 10 hat im Wesentlichen die gleiche Größe wie die Diffusionslage 22c. Die Innenumfangsrandseite der Fläche 41 des Isolationselementes 40 ist mit der Anodenkatalysatorlage der MEA 10 verbunden, die von dem Außenumfangsrand der Diffusionslage 22a freigelegt ist.
Nachstehend ist die Form der Dichtung 52 kurz beschrieben. Der Querschnitt der Dichtung 52, die in den 5A und 5B gezeigt ist, ist senkrecht zu der Richtung, in der sich die Dichtung 52 erstreckt. In dieser Schnittdarstellung hat die Dichtung 52: einen Bodenabschnitt, der mit der Fläche 41 des Isolationselementes 40 verbunden ist; und einen oberen Abschnitt, der von der Fläche 41 und dem Bodenabschnitt weg vorragt. Die Dichtung 52 ist von dem Bodenabschnitt zu dem oberen Abschnitt allmählich schmal gestaltet (verjüngt sich). Genauer gesagt ist der obere Abschnitt der Dichtung 52 flach, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, und er kann so gekrümmt sein, dass er eine konvexe Form in einer Vorragerichtung hat. Das gleiche gilt für die Schnittformen der anderen Dichtungen 51 und 53 bis 55.
Nachstehend ist der Kommunikationsabschnitt R1 beschrieben, durch den das Kühlmittel strömt. Wie dies in 5B gezeigt ist, stehen die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 des Separators 33 der Einheitszelle 60 mit dem vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c der Einheitszelle 60 in Kontakt. Dadurch wird ein Abstand zwischen den Separatoren 33a und 33c sichergestellt. Hierbei ist der vertiefte Abschnitt 37a, der benachbart zu den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 in der Richtung X ist, von dem Separator 33c weg vertieft, wie dies in 5A gezeigt ist. Daher ist ein Raum, der durch die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2, den vertieften Abschnitt 37a und den vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c umgeben ist, als ein Teil des Kommunikationsabschnittes R1 definiert. Hierbei steht der Kommunikationsabschnitt R1 mit den Löchern s2, a2 und c2 und den Kühlmittelströmungspfadabschnitten 35a und 35c in Kommunikation. Somit strömt das Kühlmittel, das durch die Löcher s2, a2 und c2 strömt, durch den Kommunikationsabschnitt R1 zu den Kühlmittelströmungspfadabschnitten 35a und 35c, wodurch die MEA 10 gekühlt wird.
Wie dies in 5B gezeigt ist, kontaktiert der vertiefte Abschnitt 38a die Fläche 42 des Isolationselementes 40 an der Rückseite der Dichtung 52 entfernt (beabstandet) von dem vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c zwischen den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2, und stützt das Isolationselement 40. Daher empfängt der vertiefte Abschnitt 38a die Reaktionskraft der Dichtung 52, wodurch vermieden wird, dass die Abdichteigenschaft sich verschlechtert, indem das Isolationselement 40 und die Dichtung 52 gebogen werden. Der Separator 33a ist mit dem vertieften Abschnitt 38a zum Aufnehmen der Reaktionskraft der Dichtung 52 durch das Isolationselement 40 in dieser Weise versehen, wodurch die Verschlechterung der Abdichteigenschaft vermieden wird und eine Zunahme der Anzahl an Teilen vermieden wird.
Die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 des Separators 33a sind ein Beispiel des ersten und zweiten vorragenden Abschnittes, die zu dem Separator 33c vorragen und mit diesem in Kontakt stehen, und die voneinander in einer derartigen Richtung separat sind, dass sie die Dichtung 52 schneiden. Der vertiefte Abschnitt 37a des Separators 33a ist ein Beispiel eines vertieften Abschnittes, der benachbart zu den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 in einer Richtung ist, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, der von den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 so vertieft ist, dass er von dem Separator 33c beabstandet ist und sich so erstreckt, dass er die Dichtung 52 schneidet. Der vertiefte Abschnitt 38a ist ein Beispiel eines Stützabschnittes, der zwischen den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 angeordnet ist, von dem Separator 33c beabstandet ist, und das Isolationselement 40 kontaktiert und an einer Rückseite der Dichtung 52 stützt. Auch im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Separator 33a ein Beispiel eines ersten Separators, und der Separator 33c ist ein Beispiel eines zweiten Separators.
Die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2, die den vertieften Abschnitt 38a sandwichartig anordnen, stehen mit dem vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c in Kontakt, wie dies vorstehend beschrieben ist, wodurch der vertiefte Abschnitt 38a, der die Reaktionskraft der Dichtung 52 empfängt, durch die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 und den vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c gestützt ist. Es ist außerdem möglich, die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufzunehmen, und eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft zu vermeiden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kontaktiert und stützt der vertiefte Abschnitt 37a, der zumindest einen Teil des Kommunikationsabschnittes R1 definiert, die Fläche 42 des Isolationselementes 40 an der Rückseite der Dichtung 52. Es ist somit möglich, die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufzunehmen. Obwohl dies in den 5A und 5B nicht gezeigt ist, kontaktiert und stützt der vertiefte Abschnitt 38a1 außerdem die Fläche 42 des Isolationselements 40 an der Rückseite der Dichtung 52. Es ist möglich, die Reaktionskraft der Dichtung 52 zu empfangen. In dieser Weise kontaktiert und stützt der Separator 33a das Isolationselement 40 an der Rückseite der Dichtung 52 über ihre gesamte Fläche. Es ist somit möglich, die Reaktionskraft über die gesamte Fläche der Dichtung 52 zu empfangen und eine Verminderung der Abdichteigenschaft zu vermeiden.
Des Weiteren kontaktieren die vorragenden Abschnitte 36a3 und 36a4, die den vertieften Abschnitt 38a1 sandwichartig anordnen, den vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c, wodurch der vertiefte Abschnitt 38a1 zum Empfangen der Reaktionskraft der Dichtung 52 durch die vorragenden Abschnitte 36a3 und 36a4 und den vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c gestützt ist. In dieser Weise empfangen die Separatoren 33a und 33c die Reaktionskraft über die gesamte Fläche der Dichtung 52, wodurch eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft vermieden wird.
Hierbei kann in einem Fall, bei dem eine Länge eines Abschnittes des vertieften Abschnittes 38a, der mit dem Isolationselement 40 in Kontakt steht, in der Richtung Y zu lang ist, der Separator 33a zusammen mit der Dichtung 52 und dem Isolationselement 40 aufgrund der Reaktionskraft der Dichtung 52 gebogen werden. Aus diesem Grund ist die vorstehend erwähnte Länge vorzugsweise in einem gewissen Maße kurz. Daher ist die vorstehend erwähnte Länge beispielsweise kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, wobei noch eher kleiner als 2 mm bevorzugt wird. Wenn jedoch die Länge zu kurz ist, kann der vertiefte Abschnitt 38a im Hinblick auf die Position in Bezug auf die Dichtung 52 aufgrund einer Maßtoleranz und Zusammenbautoleranz versetzt sein, und es kann sein, dass der vertiefte Abschnitt 38a nicht dazu in der Lage ist, in ausreichender Weise die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufzunehmen. Demgemäß beträgt die vorstehend erwähnte Länge beispielsweise 0,5 mm oder mehr, vorzugsweise 1 mm oder mehr.
Des Weiteren kontaktiert der vorragende Abschnitt 36c der Einheitszelle 60 ein Endstück der Dichtung 52 der Einheitszelle 60a. Daher vermeidet der Separator 33c der Einheitszelle 60, dass das Isolationselement 40 der Einheitszelle 60 gebogen wird, und drückt die Dichtung 52 der Einheitszelle 60, wodurch eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft vermieden wird. Der vorragende Abschnitt 36c der Einheitszelle 60 ist ein Beispiel eines Drückabschnittes (Pressabschnitt), der die Dichtung 52 der Einheitszelle 60a drückt (presst).
Des Weiteren sind die Dichtungen 51 bis 55 an dem Isolationselement 40 angebunden (mit diesem verbunden). Somit hat das Isolationselement 40 im Wesentlichen eine gleichförmige Dicke, beispielsweise im Vergleich zu dem Separator 33a, der mit den vorragenden Abschnitten und den vertieften Abschnitten wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist. Es ist somit leicht, eine Verbindungsfläche zwischen dem Isolationselement 40 und jeder der Dichtungen 51 bis 55 sicherzustellen. Beispielsweise kann es sein, dass, wie dies in 5B gezeigt ist, wenn versucht wird, die Dichtung 52 an der Seitenfläche der Richtung +Z des vertieften Abschnittes 38a des Separators 33a direkt zu verbinden, ein Verbindungsbereich zwischen ihnen nicht ausreichend ist, und es kann sein, dass die Dichtung 52 von dem vertieften Abschnitt 38a abgeschält wird. Jedoch wird das Auftreten eines derartigen Problems im vorliegenden Ausführungsbeispiel vermieden.
Wie dies in den 4, 5A und 5B gezeigt ist, steht der Raum zwischen dem vertieften Abschnitt 37a und dem vorragenden Abschnitt 36c mit dem Raum zwischen dem vertieften Abschnitt 38a und dem vorragenden Abschnitt 36c in Kommunikation. Daher strömt das Kühlmittel in dem Raum zwischen dem vertieften Abschnitt 37a und dem vorragenden Abschnitt 36c und strömt außerdem in dem Raum zwischen dem vertieften Abschnitt 38a und dem vorragenden Abschnitt 36c. Daher strömt beispielsweise dann, wenn ein Fremdstoff, der in dem Kühlmittel vermischt ist, zwischen dem vertieften Abschnitt 37a und dem vorragenden Abschnitt 36c eingefangen wird, das Kühlmittel zu dem Kühlmittelströmungspfadabschnitt 35a durch den Raum zwischen dem vertieften Abschnitt 38a und dem vorragenden Abschnitt 36c, wodurch eine Abnahme der Strömungsrate des Kühlmittels vermieden wird.
Die Umfänge der Löcher s3, a3 und c3 sind im Wesentlichen in der gleichen Weise wie bei den Löchern s2, a2 und c2 gebildet. Die 6A und 6B zeigen Querschnittsansichten des Stapels um den Kommunikationsabschnitt R2 herum, durch den das Kathodengas strömt. Die 6A und 6B entsprechen jeweils den 5A und 5B. Wie bei dem Kommunikationsabschnitt R1 ist zumindest ein Teil des Kommunikationsabschnittes R2 durch die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2, den vertieften Abschnitt 37a und den vorragenden Abschnitt 36c des Separators 33c definiert. Jedoch unterscheidet sich der Kommunikationsabschnitt R2 in den folgenden Punkten.
Der vorragende Abschnitt 39c des Separators 33c ragt geringfügig in der Richtung Z weg von der Fläche 41 des Isolationselementes 40 vor, jedoch ist die Vorsprungshöhe des vorragenden Abschnittes 39c niedriger als jene des vorragenden Abschnittes 36c. Wie dies in 3 gezeigt ist, sind die vorragenden Abschnitte 39c entlang einer von vier Seiten des vorragenden Abschnittes 36c, der eine im Wesentlichen rechtwinklige Form hat, zwischen dem vorragenden Abschnitt 39c und dem Kühlmittelströmungspfadabschnitt 35c ausgebildet. Das heißt, die vorragenden Abschnitte 39c sind unter vorbestimmten Intervallen in der Richtung X angeordnet. Der vorragende Abschnitt 39c ist mit einem Kommunikationsloch 39h ausgebildet, das durch diesen hindurch in seiner Dickenrichtung hindurchdringt. Der vorragende Abschnitt 39c1 ist zwischen dem Kühlmittelströmungspfadabschnitt 35c und dem vorragenden Abschnitt 39c ausgebildet, ragt in der Richtung +Z weg von der Fläche 41 des Isolationselementes 40 vor und steht mit dem vorragenden Abschnitt 39a1 in Kontakt. Außerdem stehen die vorragenden Abschnitte 39a1 und 39c1 miteinander in Kontakt, was den Abstand zwischen den Separatoren 33a und 33c sicherstellt. Wie dies in 6A gezeigt ist, strömt das Kathodengas, das zwischen dem vertieften Abschnitt 37a und dem vorragenden Abschnitt 36c strömt, zwischen dem Separator 33c der Einheitszelle 60 und der Fläche 41 des Isolationselementes 40 der Einheitszelle 60a durch das Kommunikationsloch 39h und wird zu der Diffusionslage 22c der Einheitszelle 60a geliefert.
Wie dies in 6B gezeigt ist, haben die vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 und die vertieften Abschnitte 38a um das Loch a3 herum und der vorragende Abschnitt 36c um das Loch c3 herum den gleichen Aufbau wie jene um die vorstehend beschriebenen Löcher a2 und c2 herum. Aus diesem Grund ist es möglich, die Reaktionskraft der Dichtung 53 durch die Strukturen, die um die Löcher a2 und c2 herum sind, zu empfangen, wodurch die Verschlechterung der Abdichteigenschaft vermieden wird und die Zunahme bei der Anzahl an Teilen verhindert wird.
Die Strukturen der Separatoren 33a und 33c um die Löcher a4 und c4 herum und um die Löcher a5 und c5 herum sind ebenfalls in der gleichen Weise wie die Strukturen, die um die Löcher a2 und c2 herum sind, und die Strukturen ausgebildet, die um die Löcher a3 und c3 herum sind. Es ist daher möglich, die Reaktionskraft der Dichtungen 54 und 55 durch die Separatoren 33a und 33c zu empfangen, wodurch eine Verschlechterung der Abdichteigenschaft vermieden wird und eine Zunahme der Anzahl an Teilen verhindert wird.
Nachstehend sind Variationen beschrieben. Im Übrigen tragen die nachstehend beschriebenen Variationen die gleichen Bezugszeichen im Hinblick auf die gleichen Komponenten wie im vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel, und eine wiederholte Beschreibung unterbleibt. 7 zeigt eine vergrößerte Ansicht um das Loch c2 eines Separators 33c' einer Einheitszelle 60' eines Stapels 1' gemäß einer Variation (Abwandlung) unter Betrachtung in der Richtung -Z. Die 8A und 8B zeigen Querschnittsansichten des Stapels 1' entsprechend jeweils der Linie C-C und der Linie D-D in 7. Die 8A und 8B entsprechen jeweils den 6A und 6B.
Wie dies in 7 gezeigt ist, ist ein vorragender Abschnitt 36c' um das Loch c2 des Separators 33c' herum ausgebildet. Vorragende Abschnitte 36c1, vorragende Abschnitte 36c2, ein vorragender Abschnitt 36c3, ein vorragender Abschnitt 36c4, vertiefte Abschnitte 37c, vertiefte Abschnitte 38c und ein vertiefter Abschnitt 38c1 sind an dem vorragenden Abschnitt 36c' ausgebildet. Wie dies in den 8A und 8B gezeigt ist, ragt der vorragende Abschnitt 36c' in der Richtung +Z von seinem Umfangsabschnitt vor. Die vorragenden Abschnitte 36c1 bis 36c4 ragen in der Richtung +Z von den vertieften Abschnitten 37c, 38c und 38c1 vor. Die vertieften Abschnitte 37c und 38c sind an einer oberen Fläche des vorragenden Abschnittes 36c' ausgebildet und sind in der Richtung -Z von den vorragenden Abschnitten 36c1 bis 36c4 vertieft, jedoch ragen sie in der Richtung +Z von dem Umfang des vorragenden Abschnittes 36c' vor. Hierbei sind die vorragenden Abschnitte 36c1 bis 36c4 auf der gleichen Ebene XY angeordnet. Die vertieften Abschnitte 37c, 38c und 38c1 sind auf der gleichen Ebene XY angeordnet, die in der Richtung -Z von der Ebene XY weg beabstandet ist, an der die vorragenden Abschnitte 36c1 bis 36c4 angeordnet sind.
Die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 haben jeweils eine im Wesentlichen rechteckige Form, deren Längsrichtung die Richtung X ist, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 haben im Wesentlichen die gleiche Form und Größe, jedoch sind sie nicht darauf beschränkt. Jede Länge der Seiten der vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 beträgt beispielsweise 0,6 mm bis 1,3 mm. Die vorragenden Abschnitte 36c1 sind entlang einer Seite c21 an den Kathodenströmungspfadabschnitt 34c des Innenumfangsrandes des Loches c2 mit einer im Wesentlichen rechtwinkligen Form angeordnet. Die vorragenden Abschnitte 36c2 sind in einer Reihe entlang der Seite c21 angeordnet und sind weiter entfernt von dem Loch c2 als die vorragenden Abschnitte 36c1. Der vorragende Abschnitt 36c3 erstreckt sich entlang von drei anderen Seiten außer der Seite c21. Der vorragende Abschnitt 36c4 erstreckt sich entlang der anderen drei Seiten außer der Seite c21 und ist weiter entfernt von dem Loch c2 als der vorragende Abschnitt 36c3. Die vorragenden Abschnitte 36c1 und der vorragende Abschnitt 36c3 sind an der gleichen im Wesentlichen rechtwinkligen Linie ausgebildet, die das Loch c2 umgibt. Die vorragenden Abschnitte 36c2 und der vorragende Abschnitt 36c4 sind an der gleichen im Wesentlichen rechtwinkligen Linie ausgebildet, die das Loch c2 umgibt.
Der vertiefte Abschnitt 37c ist zwischen den beiden benachbarten vorragenden Abschnitten 36c1 und zwischen den beiden vorragenden Abschnitten 36c2, die benachbart zu den beiden vorragenden Abschnitten 36c1 in der Richtung Y sind, angeordnet und erstreckt sich von dem Loch c2 zu dem Kathodenkanalabschnitt 34c, d.h., in der Richtung +Y. Außerdem erstreckt sich der vertiefte Abschnitt 38c in der Richtung X zwischen den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2, die benachbart zueinander in der Richtung Y sind. Der vertiefte Abschnitt 38c1 erstreckt sich entlang und zwischen den vorragenden Abschnitten 36c3 und 36c4. In einem Zustand, bei dem nachstehend beschriebene Separatoren 33a' und 33c' gestapelt sind, stehen die vorragenden Abschnitte 36c1 bis 36c4 mit einem nachstehend beschriebenen flachen Abschnitt 38a' eines Separators 33a' in Kontakt.
7 zeigt eine Abdichtlinie L2 durch die Dichtung 52. Die Abdichtlinie (Dichtungslinie) L2 passiert zwischen den benachbarten vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 und zwischen den vorragenden Abschnitten 36c3 und 36c4. Daher sind die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 voneinander in einer derartigen Richtung beabstandet, dass die Dichtung 52 geschnitten wird. In ähnlicher Weise sind die vorragenden Abschnitte 36c3 und 36c4 voneinander in einer derartigen Richtung beabstandet, dass die Dichtung 52 geschnitten wird.
Außerdem erstreckt sich der vertiefte Abschnitt 37c so, dass er einen Teil der Abdichtlinie L2 schneidet, und die vertieften Abschnitte 38c und 38c1 überlappen mit der Abdichtlinie L2 und erstrecken sich entlang eines Abschnittes (eines Teils) von ihr. Demgemäß ist der vertiefte Abschnitt 37c benachbart zu den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 in der Richtung, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, und er erstreckt sich so, dass er die Dichtung 52 schneidet. Der vertiefte Abschnitt 38c ist zwischen den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 angeordnet, die benachbart zueinander in einer derartigen Richtung sind, dass die Dichtung 52 geschnitten wird. Der vertiefte Abschnitt 38c1 befindet sich zwischen den vorragenden Abschnitten 36c3 und 36c4, die benachbart zueinander in einer derartigen Richtung sind, dass die Dichtung 52 geschnitten wird.
Wie dies in den 8A und 8B gezeigt ist, ist anders als bei dem Separator 33a des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels, der Separator 33a' der Einheitszelle 60' des Stapels 1' nicht mit den vorragenden Abschnitten 36a1 und 36a2 um das Loch a2 herum ausgebildet. Der Separator 33a' der Einheitszelle 60' ist mit dem flachen Abschnitt 38a' ausgebildet, der eine flache Plattenform hat und mit der Fläche 42 des Isolationselementes 40 der Einheitszelle 60' in Kontakt steht. Wie dies in 8B gezeigt ist, kontaktieren die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 des Separators 33c' der Einheitszelle 60' den flachen Abschnitt 38a' des Separators 33a' der Einheitszelle 60'. Dies stellt den Abstand zwischen den Separatoren 33a' und 33c' sicher. Hierbei ist, wie dies in 8A gezeigt ist, der vertiefte Abschnitt 37c weg von dem Separator 33a' im Vergleich zu den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 vertieft. Daher ist ein Teil eines Kommunikationsabschnittes R1' durch die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2, den vertieften Abschnitt 37c und den flachen Abschnitt 38a' definiert. Somit strömt das Kühlmittel, das durch die Löcher s2, a2 und c2 strömt, durch den Kommunikationsabschnitt R' zu den Kühlmittelströmungspfadabschnitten 35a und 35c.
Der flache Abschnitt 38a' hat eine im Wesentlichen rechteckige Form und steht mit der Fläche 42 des Isolationselementes 40 über die gesamte Rückseite der Dichtung 52 mit der im Wesentlichen rechteckigen Rahmenform in Kontakt. Die Fläche des flachen Abschnittes 38a', der mit der Fläche (Oberfläche) 42 des Isolationselementes 40 in Kontakt steht, ist größer als die Fläche der vertieften Abschnitte 37a und 38a des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels, die mit der Oberfläche 42 des Isolationselementes 40 in Kontakt steht. In dieser Weise kontaktiert und stützt der flache Abschnitt 38a' die Fläche 42 des Isolationselementes 40 an der Rückseite der Dichtung 52. Außerdem stützen, da die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 mit dem flachen Abschnitt 38a' des Separators 33a' wie vorstehend beschrieben in Kontakt stehen, die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 den flachen Abschnitt 36a1, wobei die Reaktionskraft der Dichtung 52 empfangen wird. Dies ermöglicht außerdem, die Reaktionskraft der Dichtung 52 zu empfangen und die Verschlechterung der Abdichteigenschaften zu vermeiden.
Die vorragenden Abschnitte 36c1 und 36c2 sind ein Beispiel eines ersten und zweiten Vorsprungs, der zu dem Separator 33a' vorragt und mit diesem in Kontakt steht, und die voneinander in einer derartigen Richtung separat sind, dass die Dichtung 52 geschnitten wird. Der vertiefte Abschnitt 37c ist ein Beispiel eines vertieften Abschnittes, der benachbart zu den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 in einer Richtung ist, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, der von den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 so vertieft ist, dass er weg von dem Separator 33a ist, und der sich so erstreckt, dass er die Dichtung 52 schneidet. Der flache Abschnitt 38a' ist ein Beispiel eines Stützabschnittes, der sich zwischen den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 befindet, von dem Separator 33c' beabstandet ist und das Isolationselement 40 an einer Rückseite der Dichtung 52 kontaktiert und stützt. In dieser Variation (Abwandlung) ist der Separator 33a' ein Beispiel des zweiten Separators, und der Separator 33c' ist ein Beispiel des ersten Separators.
Die vertieften Abschnitte des 37c und 38c der Einheitszelle 60' stehen mit dem Endstück (Spitze) der Dichtung 52 einer Einheitszelle 60a' in Kontakt. Somit vermeidet der Separator 33c' der Einheitszelle 60' ein Biegen des Isolationselementes 40 der Einheitszelle 60' und komprimiert die Dichtung 52 der Einheitszelle 60a' (drückt sie zusammen), um die Verschlechterung der Abdichteigenschaft zu vermeiden. Die vertieften Abschnitte 37c und 38c der Einheitszelle 60' sind ein Beispiel eines Drückabschnittes, der die Dichtung 52 der Einheitszelle 60a' drückt.
Wenn die Länge in der Richtung Y des Abschnittes des vertieften Abschnittes 38c, der mit der Dichtung 52 in Kontakt steht, zu lang ist, ist die Länge zwischen den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 in der Richtung Y ebenfalls lang. Somit kann es sein, dass der flache Abschnitt 38a' des Separators 33a', der die Reaktionskraft der Dichtung 52 zwischen den vorragenden Abschnitten 36c1 und 36c2 empfängt, zusammen mit dem Isolationselement 40 gebogen wird. Somit wird bevorzugt, dass die vorstehend erwähnte Länge in gewissem Maße kurz ist. Daher ist die vorstehend erwähnte Länge beispielsweise kleiner als 5 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm, wobei noch eher bevorzugt wird, dass sie kleiner als 2 mm ist. Wenn diese Länge jedoch zu kurz ist, kann es sein, dass der vertiefte Abschnitt 38c im Hinblick auf die Position in Bezug auf die Dichtung 52 versetzt wird, die dadurch gedrückt wird, und zwar aufgrund einer Maßtoleranz und Zusammenbautoleranz, und es kann sein, dass die Dichtung 52 nicht mit ausreichender Kraft durch den vertieften Abschnitt 38c gedrückt wird. Somit kann sich die Abdichteigenschaft verschlechtern. Daher beträgt die vorstehend erwähnte Länge beispielsweise 0,5 mm oder mehr, vorzugsweise 1 mm oder mehr.
Nachstehend sind Variationen (Abwandlungen) des vorstehend erwähnten Separators 33a beschrieben. Die 9A bis 10C zeigen vergrößerte Ansichten von vorragenden Abschnitten, die in der Nähe des Loches 2a der Separatoren ausgebildet sind, gemäß Abwandlungen. In den 9A bis 10C ist die Darstellung des Loches 2a weggelassen worden.
Ein Separator 43a gemäß einer in 9A gezeigten Abwandlung ist mit vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 ausgebildet, die jeweils eine im Wesentlichen kreisartige Form haben unter Betrachtung in der Richtung -Z, anstelle der vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 bei dem vorstehend beschriebenen Separator 33a. Der Separator 43a ist mit vertieften Abschnitten 47a und 48a anstelle der vertieften Abschnitte 37a und 38a bei dem vorstehend beschriebenen Separator 33a ausgebildet. Da die vorragenden Abschnitte 46a1 und 46a2 jeweils eine im Wesentlichen kreisartige Form haben, ist es leicht, die vorragenden Abschnitte 46a1 und 46a2 durch Pressen auszubilden. Jeder Durchmesser der vorragenden Abschnitte 46a1 und 46a2 beträgt beispielsweise 0,6 mm bis 1,3 mm.
Ein Separator 43a1 gemäß einer in 9B gezeigten Abwandlung ist mit einem vorragenden Abschnitt 46a5 zusätzlich zu den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 ausgebildet. Anders als bei der in 9A gezeigten Abwandlung ist bei dem Separator 43a1 das Abstandsintervall in der Richtung X zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1 hoch, und das Abstandsintervall in der Richtung X zwischen den vorragenden Abschnitten 46a2 ist hoch. Der vorragende Abschnitt 46a5 ist zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1, die benachbart zueinander in der Richtung X sind, und zwischen den vorragenden Abschnitten 46a2, die benachbart zueinander in der Richtung X sind, sandwichartig angeordnet. Der vorragende Abschnitt 46a5 ist zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 positioniert, die in der Richtung Y benachbart zueinander sind. Anders ausgedrückt sind die vorragenden Abschnitte 46a1, 46a2 und 46a5 in einer Zickzack-artigen Weise angeordnet. Der vorragende Abschnitt 46a5 überlappt mit der Abdichtlinie L2. Demgemäß stützt der vorragende Abschnitt 46a5 die Fläche 42 des Isolationselementes 40 an der Rückseite der Dichtung 52 nicht, sondern die anderen vertieften Abschnitte 48a stützen die Fläche 42 des Isolationselementes 40.
Die vertieften Abschnitte 47a1 sind zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2, die benachbart zueinander in der Richtung Y sind, und dem vorragenden Abschnitt 46a5, der benachbart zu den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 in der Richtung X ist, ausgebildet. Die vertieften Abschnitte 47a1 sind zwischen dem vorragenden Abschnitt 46a5 und den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2, die benachbart zu diesem an der Seite in Richtung +X sind, und zwischen dem vorragenden Abschnitt 46a5 und den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2, die benachbart zu diesem an der Seite in Richtung -X sind, ausgebildet. Eine Fläche des vertieften Abschnittes 47a1 ist an der Seite der Richtung -Y in Bezug auf den vorragenden Abschnitt 46a5 unter Betrachtung in der Richtung -Z vergrößert, und eine Fläche ist in der Nähe des vorragenden Abschnittes 46a5 reduziert, und die Fläche ist erneut an der Seite der Richtung +Y in Bezug auf den vorragenden Abschnitt 46a5 vergrößert. Derartige vertiefte Abschnitte 47a1 kontaktieren und stützen die Fläche 42 des Isolationselementes 40, wobei die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufgenommen wird.
Bei der in 9B gezeigten Abwandlung kann die Größe von lediglich dem vorragenden Abschnitt 46a5, der mit der Abdichtlinie L2 überlappt, kleiner sein als jede Größe der vorragenden Abschnitte 46a1 und 46a2, die nicht mit der Abdichtlinie L2 überlappen. Dies ist so, weil die geringe Größe des vorragenden Abschnittes 46a5 die Fläche für ein Kontaktieren und Stützen der Fläche 42 des Isolationselementes 40 an der Rückseite der Dichtung 52 sicherstellt. Beispielsweise ist die Länge des vorragenden Abschnittes 46a5 in der Richtung, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, d.h., die Länge in der Längsrichtung der Abdichtlinie L2 beispielsweise kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm, wobei noch eher bevorzugt wird, dass sie kleiner als 0,3 mm ist. Der vorragende Abschnitt 46a5 ist ein Beispiel eines Abschnittes, der von dem Isolationselement 40 an der Rückseite der Dichtung 52 des Separators 43a1 separat ist.
In einem Separator 43a2 gemäß einer in 9C gezeigten Abwandlung unterscheidet sich eine Phase der vorragenden Abschnitte 46a1, die linear angeordnet sind, von einer Phase der vorragenden Abschnitte 46a2. Demgemäß ist ein vertiefter Abschnitt 47a2 so ausgebildet, dass er zwischen zwei vorragende Abschnitte 46a1, die benachbart zueinander in der Richtung X sind, und zwischen den beiden vorragenden Abschnitten 46a2, die benachbart zueinander in der Richtung X sind, passiert, wobei die beiden vorragenden Abschnitte 46a2 benachbart zu den vorstehend erwähnten beiden vorragenden Abschnitten 46a1 zueinander in der Richtung Y sind. Daher ist der vertiefte Abschnitt 47a2 gemäß der Phasendifferenz zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 unter Betrachtung in der Richtung -Z abschnittsweise gekrümmt. Ein vertiefter Abschnitt 48a2 ist zwischen den vorragenden Abschnitten 46a1 und 46a2 ausgebildet, die am nächsten zueinander in der Richtung Y sind. Da die vertieften Abschnitte 48a2 die Abdichtlinie L2 überlappen, wird die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufgenommen.
Ein Separator 53a gemäß einer in 10A gezeigten Abwandlung ist mit vorragenden Abschnitten 56a1 und 56a2, die jeweils eine im Wesentlichen viereckige Form haben, anstelle der vorragenden Abschnitte 36a1 und 36a2 bei dem vorstehend beschriebenen Separator 33a ausgebildet. Des Weiteren ist der Separator 53a mit vertieften Abschnitten 57a und 58a anstelle der vertieften Abschnitte 37a und 38a des vorstehend beschriebenen Separators 33a ausgebildet. Eine Länge von jeder Seite der vorragenden Abschnitte 56a1 und 56a2 beträgt beispielsweise 0,6 mm bis 1,3 mm.
Ein Separator 53a1 gemäß einer in 10B gezeigten Abwandlung ist mit vorragenden Abschnitten 56a1, 56a2 und 56a5 in einer zickzack-artigen Weise ausgebildet. Ein vertiefter Abschnitt 57a1 ist ähnlich wie der vertiefte Abschnitt 47a1 des vorstehend beschriebenen Separators 43a1. Unter Betrachtung in der Richtung -Z ist eine Fläche des vertieften Abschnittes 57a1 an der Seite der Richtung -Y in Bezug auf den vorragenden Abschnitt 56a5 vergrößert, ist die Fläche in der Nähe des vorragenden Abschnittes 56a5 reduziert, und ist die Fläche an der Seite der Richtung +Y in Bezug auf den vorragenden Abschnitt 56a5 wiederum vergrößert. Bei dem Separator 53a1 und auch bei dem Separator 43a1 überlappen die vorragenden Abschnitte 56a5 mit der Abdichtlinie L2. Eine Länge des vorragenden Abschnittes 56a5 in der Richtung, in der sich die Dichtung 52 erstreckt, d.h., die Länge in der Längsrichtung der Abdichtlinie L2 ist beispielsweise kleiner als 1 mm, vorzugsweise kleiner als 0,5 mm, wobei noch eher bevorzugt wird, dass sie kleiner als 0,3 mm ist.
In einem Separator 53a2 gemäß einer in 10C gezeigten Abwandlung unterscheidet sich die Phase der linear angeordneten vorragenden Abschnitte 56a1 von der Phase der linear angeordneten vorragenden Abschnitte 56a2. Unter Betrachtung in der Richtung -Z ist ein vertiefter Abschnitt 57a2 abschnittsweise gemäß der Phasendifferenz zwischen den vorragenden Abschnitten 56a1 und 56a2 gebogen. Ein vertiefter Abschnitt 58a2 ist zwischen den vorragenden Abschnitten 56a1 und 56a2, die in der Richtung Y am nächsten zueinander sind, ausgebildet. Da die vertieften Abschnitte 58a2 die Abdichtlinie L2 überlappen, wird die Reaktionskraft der Dichtung 52 aufgenommen.
In den in den 9A bis 9C gezeigten Abwandlungen (Variationen) hat der vorragende Abschnitt eine kreisartige Form oder eine viereckige Form unter Betrachtung in der Richtung -Z, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann der vorragende Abschnitt eine ellipsenartige Form, eine rechtwinklige Form oder eine polygonale Form mit Ecken, deren Anzahl 5 oder mehr beträgt, haben. Außerdem kann der gleiche Separator mit vorragenden Abschnitten ausgebildet sein, die zwei oder mehr verschiedene Forme wie beispielsweise eine kreisartige Form, eine elliptische Form, eine viereckige Form und eine rechteckige Form haben.
Obwohl einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann innerhalb des beanspruchten Umfangs der vorliegenden Erfindung variiert oder geändert werden.
Die Konfigurationen des Ausführungsbeispiels und der Variationen, die vorstehend beschrieben sind, kann auf die nähere Umgebung eines Loches angewendet werden, durch das das Anodengas strömt. Der Separator bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und Variationen ist von einer sogenannten Nutart, kann aber auch von einer sogenannten Serpentinenart sein.
In dem Brennstoffzellenstapel sind Einheitszellen gestapelt, wobei die Einheitszelle Folgendes aufweist: eine Membranelektrodenbaugruppe; ein Isolationselement; einen ersten Separator; einen zweiten Separator; und eine Dichtung, wobei ein Loch durch das Isolationselement und den ersten und zweiten Separator hindurchdringt, wobei die Dichtung sich um das Loch an dem Isolationselement herum erstreckt, wobei ein Strömungspfadabschnitt in zumindest entweder dem ersten und/oder dem zweiten Separator ausgebildet ist, wobei der erste und zweite Separator einen Kommunikationsabschnitt definieren, wobei entweder der erste oder der zweite Separator Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten vorragenden Abschnitt; und einen vertieften Abschnitt, wobei zumindest ein Teil des Kommunikationsabschnittes durch den ersten und zweiten vorragenden Abschnitt, den vertieften Abschnitt und den anderen von dem ersten und zweiten Separator definiert ist, und wobei der erste Separator einen Stützabschnitt aufweist, der mit dem Isolationselement an einer Rückseite der Dichtung in Kontakt steht und dieses stützt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006196426 [0003]

Claims

Brennstoffzellenstapel (1, 1'), bei dem Einheitszellen (60, 60a, 60', 60a') gestapelt sind, wobei die Einheitszelle (60, 60a, 60', 60a') Folgendes aufweist: eine Membranelektrodenbaugruppe (10); ein Isolationselement (40), das eine Rahmenform hat und an einem Außenumfangsrand der Membranelektrodenbaugruppe (10) verbunden ist; einen ersten Separator (33a, 33c'), der der Membranelektrodenbaugruppe (10) und dem Isolationselement (40) zugewandt ist; einen zweiten Separator (33c, 33a'), der dem ersten Separator (33a, 33c') an einer Seite zugewandt ist, die zu der Membranelektrodenbaugruppe (10) und dem Isolationselement (40) entgegengesetzt ist; und eine Dichtung (52, 53), die mit dem Isolationselement (40) verbunden ist und zu einer Seite vorragt, die zu dem ersten Separator (33a, 33c') entgegengesetzt ist, wobei ein Loch (s2, a2, c2, s3, a3, c3) durch das Isolationselement (40) und den ersten und zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') hindurchdringt und außerhalb der Membranelektrodenbaugruppe (10) angeordnet ist, wobei ein Fluid von entweder einem Reaktionsgas oder einem Kühlmittel durch das Loch (s2, a2, c2, s3, a3, c3) strömt, die Dichtung (52, 53) sich um das Loch (s2, a2, c2, s3, a3, c3) an dem Isolationselement (40) herum erstreckt, ein Strömungspfadabschnitt (35a, 35c, 34c) in zumindest entweder dem ersten und/oder dem zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') ausgebildet ist und in einem Bereich ausgebildet ist, der der Membranelektrodenbaugruppe (10) zugewandt ist, der erste und zweite Separator (33a, 33c, 33c', 33a') einen Kommunikationsabschnitt (R1, R2, R1') definieren, der das Loch (s2, a2, c2, s3, a3, c3) mit dem Strömungspfadabschnitt (35a, 35c, 34c) in Kommunikation bringt und sich so erstreckt, dass er einen Teil der Dichtung (52, 53) schneidet, entweder der erste oder der zweite Separator (33a, 33c, 33c', 33a') Folgendes aufweist: einen ersten und einen zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2, 36c1, 36c2), die zu dem anderen von dem ersten und zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') vorragen und mit diesem in Kontakt stehen, und voneinander in einer derartigen Richtung separat sind, dass sie sich mit der Dichtung (52, 53) schneiden; und einen vertieften Abschnitt (37a, 37c), der benachbart zu dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2, 36c1, 36c2) in einer Richtung ist, in der sich die Dichtung (52, 53) erstreckt, der von dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2, 36c1, 36c2) weg von dem anderen von dem ersten und zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') vertieft ist, und sich so erstreckt, dass er sich mit der Dichtung (52, 53) schneidet, zumindest ein Teil des Kommunikationsabschnittes (R1, R2, R1') durch den ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2, 36c1, 36c2), den vertieften Abschnitt (37a, 37c) und den anderen von dem ersten und zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') definiert ist, und der erste Separator (33a, 33c') einen Stützabschnitt (38a, 38') hat, der zwischen dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2, 36c1, 36c2) angeordnet ist, von dem zweiten Separator (33c, 33a') beabstandet ist, und mit dem Isolationselement (40) an einer Rückseite der Dichtung (52, 53) in Kontakt steht und dieses stützt.
Brennstoffzellenstapel (1, 1') gemäß Anspruch 1, wobei ein Raum zwischen dem Stützabschnitt (38a, 38a') und dem zweiten Separator (33c, 33a') mit dem Kommunikationsabschnitt (R1, R2, R1') in Kommunikation steht.
Brennstoffzellenstapel (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der eine von dem ersten und zweiten Separator (33a, 33c) der erste Separator (33a) ist, der andere von dem ersten und dem zweiten Separator (33a, 33c) der zweite Separator (33c) ist, der vertiefte Abschnitt (37a) das Isolationselement (40) an einer Rückseite der Dichtung (52, 53) stützt und mit diesem in Kontakt steht.
Brennstoffzellenstapel (1) gemäß Anspruch 3, wobei die Einheitszellen (60, 60a) eine erste und zweite Einheitszelle (60, 60a) umfassen, die zweite Einheitszelle (60a) dem zweiten Separator (33c) der ersten Einheitszelle (60) an einer Seite zugewandt ist, die zu dem ersten Separator (33a) der ersten Einheitszelle (60) entgegengesetzt ist, der zweite Separator (33c) der ersten Einheitszelle einen Drückabschnitt (36c) aufweist, der die Dichtung (52, 53) der zweiten Einheitszelle drückt, und der Drückabschnitt (36c) zu dem ersten Separator (33a) der ersten Einheitszelle vorragt und mit dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36a1, 36a2) der ersten Einheitszelle in Kontakt steht und diese stützt.
Brennstoffzellenstapel (1') gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der eine von dem ersten und dem zweiten Separator (33c', 33a') der zweite Separator (33a') ist, der andere von dem ersten und dem zweiten Separator (33c', 33a') der erste Separator (33c') ist, die Einheitszellen (60', 60a') erste und zweite Einheitszellen (60', 60a') umfassen, die zweite Einheitszelle (60a') dem zweiten Separator (33a') der ersten Einheitszelle (60') an einer Seite zugewandt ist, die zu dem ersten Separator (33c') der ersten Einheitszelle (60') entgegengesetzt ist, der zweite Separator (33a') der ersten Einheitszelle (60') einen Drückabschnitt (38c) aufweist, der die Dichtung (52) der zweiten Einheitszelle (60a') drückt, und der Drückabschnitt (38c) von dem ersten und zweiten vorragenden Abschnitt (36c1, 36c2) der ersten Einheitszelle (60') so vertieft ist, dass er von dem ersten Separator (33c') der ersten Einheitszelle (60') entfernt ist.
Brennstoffzellenstapel (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Fluid das Kühlmittel ist, und der Strömungspfadabschnitt (35a, 35c) zwischen dem ersten und zweiten Separator (33a, 33c, 33c', 33a') definiert ist.
Brennstoffzellenstapel (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fluid das Reaktionsgas ist, die Einheitszellen (60, 60a) erste und zweite Einheitszellen (60, 60a) umfassen, und der Strömungspfadabschnitt (34c) der ersten Einheitszelle (60) zwischen dem zweiten Separator (33c) der ersten Einheitszelle (60) und dem Isolationselement (40) und der Membranelektrodenbaugruppe (10) der zweiten Einheitszelle (60a) definiert ist, die benachbart zu dem zweiten Separator (33c) der ersten Einheitszelle (60) an einer Seite sind, die zu dem ersten Separator (33a) der ersten Einheitszelle (60) entgegengesetzt ist.
Brennstoffzellenstapel (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Länge eines Abschnittes des ersten Separators (33a, 33c'), der von dem Isolationselement (40) an der Rückseite der Dichtung (52, 53) in einer Richtung beabstandet ist, in der sich die Dichtung (52, 53) erstreckt, kleiner als 1 mm ist.
Brennstoffzellenstapel (1, 1') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Separator (33a, 33c') mit dem Isolationselement (40) an der Rückseite der Dichtung (52, 53) über einen gesamten Bereich der Dichtung (52, 53) in Kontakt steht und dieses stützt.