DE102019203401A1 - Brennstoffzellenstapel, dummyzelle für einen brennstoffzellenstapel, verfahren zur herstellung einer dummyzelle - Google Patents

Brennstoffzellenstapel, dummyzelle für einen brennstoffzellenstapel, verfahren zur herstellung einer dummyzelle Download PDF

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Abstract

Ein Brennstoffzellenstapel (10) umfasst wenigstens einen Stapelkörper (14), welcher gebildet wird, indem eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen (12) in einer Stapelrichtung gestapelt wird, und eine erste Dummyzelle (18), welche in der Stapelrichtung an einem Ende des Stapelkörpers (14) bereitgestellt ist. Die Stromerzeugungszelle (12) umfasst eine Membranelektrodenanordnung (80). Die erste Dummyzelle (18) umfasst eine Dummyanordnung (110), welche gebildet wird, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper (112, 114, 116), welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen, zusammen gestapelt werden, ein Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement (111), welches um die Dummyanordnung (110) herum ausgebildet ist, und Dummyseparatoren (105, 108, 130).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung:
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenstapel, welcher einen Stapelkörper und eine Dummyzelle umfasst. Der Stapelkörper wird durch das Stapeln einer Mehrzahl von Stromerzeugungszellen in einer Stapelrichtung gebildet. Jede der Stromerzeugungszellen umfasst eine Membranelektrodenanordnung, ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, das um die Membranelektrodenanordnung herum angeordnet ist, und Separatoren. Die Dummyzelle ist an mindestens einem Ende des Stapelkörpers in Stapelrichtung vorgesehen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Dummyzelle für einen Brennstoffzellenstapel und ein Verfahren zur Herstellung der Dummyzelle.
  • Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik:
  • Im Allgemeinen wird bei einer Festpolymerelektrolyt-Brennstoffzelle eine Festpolymerelektrolytmembran (im Folgenden vereinfacht als Elektrolytmembran bezeichnet) verwendet. Die Festpolymerelektrolytmembran ist eine Polymer-Ionenaustauschmembran. Die Brennstoffzelle umfasst eine Membranelektrodenanordnung (MEA), welche eine Anode, die auf einer Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehen ist, und eine Kathode umfasst, die auf der anderen Oberfläche der Elektrolytmembran vorgesehen ist.
  • Die Membranelektrodenanordnung ist zwischen den Separatoren sandwichartig angeordnet, um eine Stromerzeugungszelle zu bilden, und eine Vielzahl der Stromerzeugungszellen ist zu einem Stapelkörper zusammengestapelt. Zum Bilden des Brennstoffzellenstapels sind in Stapelrichtung an beiden Enden des Stapelkörpers Stromsammelanschlüsse zum Sammeln von durch Stromerzeugung in jeder der Stromerzeugungszellen erzeugten elektrischen Ladungen und Endplatten zum Halten der Stromerzeugungszellen im gestapelten Zustand vorgesehen.
  • Da Wärmestrahlung in Stapelrichtung von Enden des Stapelkörpers (im Folgenden auch einfach als Ende(n) oder Endseite(n) bezeichnet) durch Anschlussplatten usw. erleichtert wird, neigen die Endseiten des Stapelkörpers in Stapelrichtung im Vergleich zur mittleren Seite des Stapelkörpers in Stapelrichtung dazu, eine niedrige Temperatur aufzuweisen. Wenn die Temperatur der Endseiten des Stapelkörpers aufgrund eines Einflusses der Außentemperatur usw. niedrig wird und Wasserkondensation auftritt, besteht die Befürchtung, dass das Brennstoffgas und das sauerstoffhaltige Gas (Reaktionsgase) nicht gleichmäßig diffundiert werden und die gewünschte Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels nicht erreicht werden kann.
  • Um das Problem zu lösen, sind beispielsweise in einem Brennstoffzellenstapel, welcher in dem japanischen Patent Nr. 4,727,972 offenbart ist, sogenannte Dummyzellen in Stapelrichtung an mindestens einem Ende des Stapelkörpers bereitgestellt. Da in den Dummyzellen Metallplatten anstelle von Elektrolytmembranen verwendet werden, wird keine Stromerzeugung durchgeführt und kein Wasser erzeugt. Die Dummyzellen selbst wirken daher als wärmeisolierende Schichten zwischen den Anschlussplatten und dem Stapelkörper. Durch ein Bereitstellen der Dummyzellen wie vorstehend beschrieben ist es somit möglich, einen Temperaturabfall an dem Ende des Stapelkörpers zu unterdrücken. Das heißt, es ist möglich, den Einfluss der Außentemperatur auf den Brennstoffzellenstapel zu reduzieren und die Stabilität der Stromerzeugung zu verbessern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, welcher es möglich macht, die Stromerzeugungsstabilität zu verbessern.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Dummyzelle für einen Brennstoffzellenstapel bereitzustellen, welche es möglich macht, die Stromerzeugungsstabilität zu verbessern.
  • Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Dummyzelle bereitzustellen, welche es möglich macht, die Stromerzeugungsstabilität zu verbessern.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Brennstoffzellenstapel bereitgestellt, welcher einen Stapelkörper und eine Dummyzelle umfasst. Der Stapelkörper umfasst eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen, welche in einer Stapelrichtung zusammen gestapelt sind. Jede der Stromerzeugungszellen umfasst eine Membranelektrodenanordnung, ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches um die Membranelektrodenanordnung herum bereitgestellt ist, und Separatoren, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung sandwichartig angeordnet ist. Die Membranelektrodenanordnung umfasst eine Elektrolytmembran und Elektroden, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran bereitgestellt sind. Die Elektroden weisen jeweils eine Gasdiffusionsschicht aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper auf. Die Dummyzelle ist in der Stapelrichtung an wenigstens einem Ende des Stapelkörpers bereitgestellt. Die Dummyzelle umfasst eine Dummyanordnung, welche der Membranelektrodenanordnung entspricht, ein Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches um die Dummyanordnung herum bereitgestellt ist, und Dummyseparatoren, zwischen denen die Dummyanordnung sandwichartig angeordnet ist. Die Dummyanordnung wird gebildet, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper zusammen gestapelt werden, welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen.
  • In dem Brennstoffzellenstapel wird die Dummyanordnung der Dummyzelle gebildet, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper zusammen gestapelt werden. Im Gegensatz zur Dummyzelle nach dem Vergleichsbeispiel, die eine Metallplatte anstelle der Elektrolytmembran der Membranelektrodenanordnung verwendet, kann die Dummyanordnung mit einer solchen Struktur bei geringen Kosten erhalten werden, da keine Elemente aus einer Vielzahl von Materialien, wie beispielsweise dem elektrisch leitfähigen porösen Körper und der Metallplatte, vorgesehen werden müssen. Da die Dummyanordnung aus dem elektrisch leitfähigen porösen Körper und die Gasdiffusionsschicht der Membranelektrodenanordnung ebenfalls aus dem elektrisch leitfähigen porösen Körper hergestellt sind, ist es möglich, den Aufwand zur Bereitstellung von Bestandteilen, die der Dummyzelle zugeordnet sind, zu reduzieren.
  • Ferner wird die Dummyanordnung durch Stapeln der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper mit unterschiedlichen Flächengrößen gebildet, um Stufen zum Verbinden des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements in seinem äußeren Randabschnitt der Dummyanordnung bereitzustellen. So ist es beispielsweise ohne ein spezielles Herstellungsverfahren zur Bereitstellung einer Stufe in einem äußeren Randabschnitt des elektrisch leitfähigen porösen Körpers, der integral in einem Stück ausgebildet ist, möglich, die Dummyanordnung relativ einfach zu erhalten.
  • Durch die Bereitstellung der obigen Dummyanordnung ist es möglich, jede der Dummyzellen mit einer einfachen und kostengünstigen Struktur bereitzustellen.
  • Da die Dummyzelle die der Membranelektrodenanordnung entsprechende Dummyanordnung und nicht die Membranelektrodenanordnung umfasst, wird keine Stromerzeugung durchgeführt und somit kein Wasser infolge der Stromerzeugung erzeugt. Somit wirkt die Dummyzelle selbst als Wärmeisolierschicht und es ist möglich, die Kondensation und/oder das Einfrieren von Wasser in der Dummyzelle zu unterdrücken. Durch die Bereitstellung der Dummyzelle in Stapelrichtung an mindestens einem Ende des Stapelkörpers ist es möglich, die Wärmeisolierleistung am Ende des Stapelkörpers zu verbessern. Daher ist es auch in der Umgebung bei niedriger Temperatur möglich, einen Temperaturabfall am Ende des Stapelkörpers im Vergleich zur mittigen Position des Stapelkörpers zu unterdrücken.
  • Da es möglich ist, die Wärmeisolierleistung am Ende des Stapelkörpers zu verbessern, auch in dem Fall einer Inbetriebnahme des Brennstoffzellenstapels in der Umgebung unterhalb der Gefriertemperatur, ist es ferner möglich, die Temperatur des gesamten Stapelkörpers effektiv zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen Spannungsabfall durch Einfrieren des produzierten Wassers usw. am Ende des Stapelkörpers zu unterdrücken.
  • So ist es in dem Brennstoffzellenstapel möglich, durch die Dummyzelle, welche eine einfache und kostengünstige Struktur aufweist, den Einfluss der Außenlufttemperatur auf den Brennstoffzellenstapel zu unterdrücken und die Stabilität der Stromerzeugung zu verbessern.
  • Vorzugsweise weist in dem obigen Brennstoffzellenstapel jeder der Stromerzeugungszellen und der Dummyseparatoren einen Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, und einen Kanal für ein Brennstoffgas auf, welcher dazu eingerichtet ist, einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, und ein Separator der Separatoren, der einer der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, weist ein Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas auf, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt, ein weiterer Separator der Separatoren, der einer weiteren der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, weist ein Strömungsfeld für ein Brennstoffgas auf, entlang welchem das Brennstoffgas strömt, ein erster Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, ist zwischen einem Dummyseparator der Dummyseparatoren, welcher in der Stapelrichtung einer Endseite der Dummyanordnung zugewandt ist, und der einen Endseite der Dummyanordnung ausgebildet, ein zweiter Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein Brennstoffgas entspricht, ist zwischen einem weiteren Dummyseparator der Dummyseparatoren, welcher in der Stapelrichtung einer weiteren Endseite der Dummyanordnung zugewandt ist, und der weiteren Endseite der Dummyanordnung ausgebildet, und ein Verbindungskanal, welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, ist zwischen dem Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum bereitgestellt, und ein Blockierteil, welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des Brennstoffgases zu blockieren, ist zwischen dem Kanal für ein Brennstoffgas und dem zweiten Zwischenraum bereitgestellt.
  • Das sauerstoffhaltige Gas wird der Einlassseite des Kanals für ein sauerstoffhaltiges Gas des Brennstoffzellenstapels in dem befeuchteten Zustand zugeführt. Der Wasserdampf in dem sauerstoffhaltigen Gas wird zu kondensiertem Wasser im flüssigen Zustand kondensiert, und das kondensierte Wasser wird in die Stromerzeugungszellen gespritzt, wobei die Diffusionsleistung des Brennstoffgases und des sauerstoffhaltigen Gases (Reaktionsgase) unerwünscht gesenkt werden kann.
  • Da in dem Brennstoffzellenstapel der Durchlass für ein sauerstoffhaltiges Gas und der in der Stapelrichtung an einem Ende der Dummyanordnung benachbarte erste Zwischenraum durch den Verbindungskanal verbunden sind, strömt das sauerstoffhaltige Gas durch den ersten Zwischenraum. Selbst wenn das sauerstoffhaltige Gas das kondensierte Wasser enthält, wird das kondensierte Wasser daher von der Dummyzelle gesammelt, und es ist möglich zu verhindern, dass das kondensierte Wasser in die Stromerzeugungszellen gespritzt wird.
  • Ferner strömt, in der Dummyzelle des Brennstoffzellenstapels, das durch den Kanal für ein Brennstoffgas strömende Brennstoffgas, da der Blockierteil wie vorstehend beschrieben vorgesehen ist, nicht durch den zweiten Zwischenraum, der in der Stapelrichtung einem Ende der Dummyanordnung benachbart ist. Da das Brennstoffgas nicht durch den zweiten Zwischenraum strömt, wird die Wärmeisolierleistung im zweiten Zwischenraum erhöht, und der zweite Zwischenraum wirkt als Wärmeisolierraum. Dementsprechend ist es möglich, die Wärmeisolierleistung durch die Dummyzelle in größerem Ausmaß zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, die Menge des Brennstoffgases zu reduzieren, welches aus dem Brennstoffzellenstapel abgeleitet wird ohne zu elektrochemischen Reaktionen zur Stromerzeugung beizutragen.
  • Durch die Bereitstellung des Verbindungskanals und des Blockierteils wie vorstehend beschrieben, wird es somit möglich, die Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels in größerem Ausmaß zu verbessern.
  • Vorzugsweise weist in dem Brennstoffzellenstapel das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement die gleiche Struktur wie das Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement auf. In diesem Fall kann die gleiche Struktur für das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement und das Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement der Stromerzeugungszelle angewandt werden. Dementsprechend kann die Dummyzelle eine einfachere und kostengünstigere Struktur aufweisen.
  • Vorzugsweise sind in dem Brennstoffzellenstapel die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper aus einem gleichen Material hergestellt. In der Dummyzelle wird die Dummyanordnung durch Stapeln der elektrisch leitfähigen porösen Körper gebildet, welche aus dem gleichen Material hergestellt sind. Anders als bei der Dummyzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel, bei der Elemente aus verschiedenen Materialien zusammengestapelt sind, wobei beispielsweise die Metallplatte durch den elektrisch leitfähigen porösen Körper gehalten wird, ist es daher möglich, den Kontaktwiderstand zu verringern. Da es in der Struktur möglich ist, den Innenwiderstand des Brennstoffzellenstapels zu verringern, ist es möglich, den Wirkungsgrad der Stromerzeugung zu verbessern.
  • In dem Brennstoffzellenstapel ist ein Verbindungsteil, welcher dazu eingerichtet ist, die Dummyanordnung und das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement miteinander zu verbinden, in einer Umfangsrichtung der Dummyanordnung diskontinuierlich ausgebildet. Anders als bei der Stromerzeugungszelle, bei welcher die äußeren Abschnitte des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements und der Membranelektrodenanordnung zur Unterdrückung von Querlecks usw. fest miteinander verbunden sind, besteht in der Dummyzelle, die keine Stromerzeugung durchführt, keine Notwendigkeit zur Unterdrückung von Querlecks. Daher wird es durch Bilden des Verbindungsteils, an welchem die Dummyanordnung und das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement diskontinuierlich miteinander verbunden sind, möglich, den Schritt des Verbindens der Dummyanordnung und des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements zu vereinfachen und die Produktionseffizienz des Brennstoffzellenstapels zu verbessern.
  • Vorzugsweise wird in dem Brennstoffzellenstapel die Dummyanordnung gebildet, indem die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, umfassend einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper, einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers ist, gestapelt werden und die Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers ist größer als eine Flächengröße der Gasdiffusionsschicht.
  • Wie oben beschrieben, besteht bei der Dummyanordnung der Dummyzelle, die keine Stromerzeugung durchführt, keine Notwendigkeit, wie im Fall der Membranelektrodenanordnung der Stromerzeugungszelle, die die Stromerzeugung durchführt, eine Maßtoleranz anzuwenden. Ferner hat das an dem äußeren Ende der Dummyanordnung vorgesehene Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement die gleiche Struktur wie das an dem äußeren Ende der Membranelektrodenanordnung vorgesehene Harz-/Kunststoff-Rahmenelement. Dadurch, dass die Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers größer als die Flächengröße der Gasdiffusionsschicht ausgebildet wird, ist es daher möglich, den Verbindungsbereich zwischen der Dummyanordnung und dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement größer als den Verbindungsbereich zwischen der Membranelektrodenanordnung und dem Harz-/Kunststoff-Rahmenelement auszubilden.
  • Auf diese Weise ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements und der Dummyanordnung zu verbessern. Als Folge hiervon ist es möglich, das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement und die Dummyanordnung zur Erhaltung der Dummyzelle zuverlässig miteinander zu verbinden, ohne ein Klappern zu verursachen.
  • In der obigen Struktur ist es in dem Brennstoffzellenstapel möglich, eine Dummyzelle zu erhalten, welche eine hohe Qualität bei einer hohen Ertragsrate aufweist. Ferner ist es möglich, die Stromerzeugungsstabilität zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper in der Stapelrichtung an einer Mitte der Dummyanordnung bereitgestellt, umfasst das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement eine Kontaktfläche, welche dazu eingerichtet ist, einen äu-ßeren freiliegenden Abschnitt des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers zu berühren, welcher sich nach außen über eine äußere Endfläche des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers hinaus erstreckt, und eine Verbindungsfläche, welche durch einen Verbindungsteil mit einem äußeren freiliegenden Abschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers verbunden ist, welcher sich nach außen über eine äußere Endfläche des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers hinaus erstreckt, und der Verbindungsteil ist in einer Umfangsrichtung des äußeren freiliegenden Abschnitts des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers diskontinuierlich ausgebildet.
  • Im Gegensatz zur Stromerzeugungszelle, bei welcher die äußeren Abschnitte des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements und der Membranelektrodenanordnung in luftdichter Art und Weise miteinander verbunden sind, um Querlecks usw. zu unterdrücken, ist es in der Dummyzelle, die keine Stromerzeugung durchführt, nicht erforderlich, Querlecks zu unterdrücken. Durch die Bildung des Verbindungsteils, an welchem die Dummyanordnung und das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement diskontinuierlich miteinander verbunden sind, wird es daher möglich, den Schritt eines Verbindens der Dummyanordnung und des Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelements zu vereinfachen und die Produktionseffizienz des Brennstoffzellenstapels zu verbessern.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Brennstoffzellenstapel der Verbindungsteil einen Imprägnierungsabschnitt, wobei der äußere freiliegende Abschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers mit einem Teil des geschmolzenen Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements imprägniert ist. Da in diesem Fall ein Teil des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements in den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper imprägniert wird, ist es, beispielsweise im Gegensatz zu dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement und der Dummyanordnung, die unter Verwendung von Klebstoff nur zwischen dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement und der Dummyanordnung miteinander verbunden sind, möglich, die Verbindungsfestigkeit des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements und der Dummyanordnung zu verbessern.
  • In dem Brennstoffzellenstapel ist ein Teil des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements ein Harz-/ Kunststoff-Vorsprung, welcher an einer äußeren Seite über die Verbindungsfläche des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements hinaus in einer derartigen Weise bereitgestellt ist, dass der Harz-/ Kunststoff-Vorsprung in einer Dickenrichtung des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements vorsteht. In diesem Fall ist es mit der einfachen Struktur möglich, den Verbindungsteil einfach und passend auszubilden. Dadurch wird es möglich, jede der Dummyzellen effizienter zu erhalten. Darüber hinaus ist es möglich, den Wirkungsgrad der Stromerzeugung des Brennstoffzellenstapels zu verbessern.
  • Vorzugsweise wird in dem Brennstoffzellenstapel auf einen der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper eine Wasserabweisungsbehandlung angewandt. In diesem Fall ist es möglich, die Stagnation des flüssigen Wassers, wie z.B. des Kondenswassers und/oder des produzierten Wassers innerhalb der Dummyzelle, zu verhindern. Daher ist es auch in Umgebungen mit niedriger Temperatur möglich, das Einfrieren der Dummyzelle zu verhindern.
  • Vorzugsweise wird in dem Brennstoffzellenstapel die Dummyanordnung gebildet, indem die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, umfassend einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper, einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher auf den ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper gestapelt ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper gestapelt ist, gestapelt werden, eine Wasserabweisungsbehandlung auf einen des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers und des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers angewandt wird, weist jeder der Separatoren und der Dummyseparatoren einen Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, und einen Kanal für ein Brennstoffgas auf, welcher dazu eingerichtet ist, einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, weist der Separator, der einer der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, ein Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas auf, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt, weist der Separator, der einer weiteren der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, ein Strömungsfeld für ein Brennstoffgas auf, entlang welchem das Brennstoffgas strömt, ist ein erster Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, zwischen dem Dummyseparator und dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper ausgebildet, ist ein zweiter Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen dem Dummyseparator und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper ausgebildet, ist ein Verbindungskanal, welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, zwischen dem Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum bereitgestellt, und ist ein Blockierteil, welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des Brennstoffgases zu blockieren, zwischen dem Kanal für ein Brennstoffgas und dem zweiten Zwischenraum bereitgestellt.
  • Da das Brennstoffgas nicht durch den zweiten Zwischenraum strömt, ist in diesem Fall die Wärmeisolierleistung in dem zweiten Zwischenraum erhöht und der zweite Zwischenraum wirkt als ein Wärmeisolierraum. Dementsprechend ist es möglich, die Wärmeisolierleistung durch die Dummyzelle auf ein größeres Ausmaß zu verbessern. Darüber hinaus ist es möglich, die Menge des Brennstoffgases zu reduzieren, das aus dem Brennstoffzellenstapel abgeleitet wird ohne zu elektrochemischen Reaktionen zur Stromerzeugung beizutragen.
  • Ferner wird während der Hochlaststromerzeugung des Brennstoffzellenstapels oder wenn die Stromerzeugung des Brennstoffzellenstapels gestoppt wird und die Strömungsrate des sauerstoffhaltigen Gases, das durch den ersten Zwischenraum strömt, durch den Trocknungsprozess erhöht wird, oder wenn jede der Dummyzellen getrocknet wird, das von jeder der Dummyzellen gesammelte Kondenswasser usw., im flüssigen Zustand problemlos aus jeder der Dummyzellen abgeführt.
  • In der Dummyanordnung wird die Wasserabweisungsbehandlung auf den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher dem zweiten Zwischenraum benachbart ist, oder den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper angewandt, welcher dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper benachbart ist. Daher ist es in der Dummyzelle möglich zu verhindern, dass flüssiges Wasser aus dem ersten Zwischenraum in den zweiten Zwischenraum strömt, in dem die Strömung des Brennstoffgases wie oben beschrieben blockiert ist.
  • Als Folge hiervon wird es möglich, durch das sauerstoffhaltige Gas, welches durch den ersten Zwischenraum strömt, das flüssige Wasser in jeder der Dummyzellen geeigneter abzuführen. Dementsprechend ist es möglich, eine Stagnation des flüssigen Wassers in jeder der Dummyzellen zu unterbinden. Dadurch ist es möglich, das Einfrieren der Dummyzelle effektiv zu verhindern und die Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels weiter zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel in einer Umfangsrichtung des elektrisch leitfähigen porösen Körpers, welcher, unter den drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, eine größte Flächengröße aufweist, ein Verbindungsteil diskontinuierlich ausgebildet, welcher dazu eingerichtet ist, die Dummyanordnung und das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement miteinander zu verbinden. In diesem Fall wird es möglich, den Schritt des Verbindens der Dummyanordnung und des Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelements zu vereinfachen und die Produktionseffizienz des Brennstoffzellenstapels zu verbessern.
  • Vorzugsweise weist in dem Brennstoffzellenstapel jeder der Separatoren und der Dummyseparatoren einen Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, und einen Kanal für ein Brennstoffgas auf, welcher dazu eingerichtet ist einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers zu strömen, weist ein Separator der Separatoren, der einer der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, ein Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas auf, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt, weist ein weiterer Separator der Separatoren, der einer weiteren der Elektroden der Membranelektrodenanordnung zugewandt ist, ein Strömungsfeld für ein Brennstoffgas auf, entlang welchem das Brennstoffgas strömt, ist ein erster Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, zwischen einem Dummyseparator der Dummyseparatoren der in der Stapelrichtung einer Endseite der Dummyanordnung zugewandt ist, und der einen Endseite der Dummyanordnung ausgebildet, und ein zweiter Zwischenraum, welcher dem Strömungsfeld für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen einem weiteren Dummyseparator der Dummyseparatoren, der in der Stapelrichtung einer weiteren Endseite der Dummyanordnung zugewandt ist, und der weiteren Endseite der Dummyanordnung ausgebildet, und ist ein Verbindungskanal welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, zwischen dem Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum bereitgestellt, und weist die Dummyanordnung ein Durchgangsloch auf, welches an einer unteren Position den ersten Zwischenraum und den zweiten Zwischenraum in der vertikalen Richtung verbindet.
  • In dem Brennstoffzellenstapel sind der Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas und der erste Zwischenraum, welcher in der Stapelrichtung einem Ende der Dummyanordnung benachbart ist, durch den Verbindungskanal miteinander verbunden. Da in der Struktur das sauerstoffhaltige Gas durch den ersten Zwischenraum strömt, auch wenn das sauerstoffhaltige Gas das kondensierte Wasser enthält, wird das kondensierte Wasser von der Dummyzelle gesammelt und es ist möglich, zu verhindern, dass das kondensierte Wasser in die Stromerzeugungszellen gespritzt wird.
  • Da ferner das Durchgangsloch in der Dummyanordnung vorgesehen ist, um den ersten Zwischenraum und den zweiten Zwischenraum in der vertikalen Richtung an der unteren Position zu verbinden, bewegt sich das flüssige Wasser auch in dem Fall, dass das flüssige Wasser in den zweiten Zwischenraum eintritt, durch die Schwerkraft in Richtung des Durchgangslochs, und das flüssige Wasser wird durch das Durchgangsloch in Richtung des ersten Zwischenraumes geleitet.
  • Dadurch wird es möglich, durch das sauerstoffhaltige Gas, das durch den ersten Zwischenraum strömt, die Wasserabführung aus den Dummyzellen geeigneter zu ermöglichen, und es ist möglich, die Stagnation des flüssigen Wassers innerhalb der Dummyzelle zu unterdrücken. Daher ist es auch in der Umgebung mit niedriger Temperatur möglich, das Einfrieren der Dummyzelle zu vermeiden. Wie vorstehend beschrieben, ist es in dem Brennstoffzellenstapel möglich, die Stabilität der Stromerzeugung durch die Dummyzelle zu verbessern, an welcher das Einfrieren unterbunden wird.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel das Durchgangsloch der Dummyanordnung an einer Auslassseite des sauerstoffhaltigen Gases, welches durch den ersten Zwischenraum strömt, benachbart zu dem Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas bereitgestellt. In der Struktur ist es möglich, das von dem zweiten Zwischenraum zu dem ersten Zwischenraum geführte flüssige Wasser durch das Durchgangsloch zu der Außenseite der Dummyzelle (Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas an der Auslassseite) effektiv abzuführen.
  • Vorzugsweise weisen in dem Brennstoffzellenstapel die Separatoren und die Dummyseparatoren eine rechteckige Form auf und die Längsrichtung der rechteckigen Form ist in einer horizontalen Richtung ausgerichtet, ist der Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Einlassseite, welcher dazu eingerichtet ist, das sauerstoffhaltige Gas dem Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum zuzuführen, in der vertikalen Richtung der Separatoren und der Dummyseparatoren an einer oberen Position bereitgestellt, und der Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Auslassseite, welcher dazu eingerichtet ist, das sauerstoffhaltige Gas aus dem Strömungsfeld und dem ersten Zwischenraum abzuführen, in der vertikalen Richtung der Separatoren und der Dummyseparatoren an einer unteren Position bereitgestellt. In der Struktur wird es durch die effektive Führung des flüssigen Wassers in der Dummyzelle durch die Schwerkraft zu dem Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas an der Auslassseite möglich, Wasser in geeigneter Weise abzuführen.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel der erste Zwischenraum dazu eingerichtet, dem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in einer Richtung zu strömen, welche in einer Längsrichtung der Dummyseparatoren ausgerichtet ist. In diesem Fall ist es möglich, zum Abführen des Wassers, das flüssige Wasser in der Dummyzelle in einfacher Weise in Richtung des Kanals für ein sauerstoffhaltiges Gas an der Auslassseite in einfacher Weise durch den ersten Zwischenraum zu führen.
  • Vorzugsweise umfassen in dem Brennstoffzellenstapel die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper, einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper, welche eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers ist, und umfasst das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement einen äußeren Randabschnitt, einen Absatz, welcher von einem inneren Ende des äußeren Randabschnitts über einen gesamten Umfang durch eine erste gestufte Fläche nach innen vorsteht, und einen dünnen Abschnitt, welcher von einem inneren Ende des Absatzes über einen gesamten Umfang durch eine zweite gestufte Fläche nach innen vorsteht, überlappt ein äußerer Randabschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers mit dem Absatz des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements, und ist ein äußerer Randabschnitt des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers zu dem dünnen Abschnitt des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements benachbart, und ist eine äußere Endfläche des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers einer inneren Endfläche des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements zugewandt.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel die Dicke des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers größer als die Höhe der zweiten gestuften Fläche.
  • Vorzugsweise ist in dem Brennstoffzellenstapel zwischen dem dünnen Abschnitt des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper ein Zwischenraum ausgebildet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Dummyzelle für einen Brennstoffzellenstapel bereitgestellt. Der Brennstoffzellenstapel umfasst einen Stapelkörper und die Dummyzelle. Der Stapelkörper umfasst eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen, welche in einer Stapelrichtung zusammen gestapelt sind. Die Stromerzeugungszellen umfassen jeweils eine Membranelektrodenanordnung, ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches um die Membranelektrodenanordnung herum bereitgestellt ist, und Separatoren, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung sandwichartig angeordnet ist. Die Membranelektrodenanordnung umfasst eine Elektrolytmembran und Elektroden, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran bereitgestellt sind. Die Elektroden weisen jeweils eine Gasdiffusionsschicht aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper auf. Die Dummyzelle ist in der Stapelrichtung wenigstens an einem Ende des Stapelkörpers bereitgestellt.
    Die Dummyzelle umfasst eine Dummyanordnung, welche der Membranelektrodenanordnung entspricht, ein Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches um die Dummyanordnung herum bereitgestellt ist, und Dummyseparatoren, zwischen denen die Dummyanordnung sandwichartig angeordnet ist. Die Dummyanordnung wird gebildet, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper gestapelt werden, welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen.
  • In der Dummyzelle für einen Brennstoffzellenstapel ist es mit der einfachen Struktur, welche die Dummyanordnung aufweist, welche durch Stapein dreier elektrisch leitfähiger poröser Körper gebildet ist, möglich, den Einfluss der Außenlufttemperatur auf den Brennstoffzellenstapel zu unterdrücken und die Stabilität der Stromerzeugung zu verbessern.
  • Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Dummyzelle bereitgestellt. Die Dummyzelle ist in einer Stapelrichtung wenigstens an einem Ende eines Stapelkörpers eines Brennstoffzellenstapels bereitgestellt. Der Brennstoffzellenstapel umfasst den Stapelkörper, welcher eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen umfasst, welche in der Stapelrichtung zusammen gestapelt sind. Die Stromerzeugungszellen umfassen jeweils eine Membranelektrodenanordnung, ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches um die Membranelektrodenanordnung herum bereitgestellt ist, und Separatoren, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung sandwichartig angeordnet ist. Die Membranelektrodenanordnung umfasst eine Elektrolytmembran und Elektroden, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran bereitgestellt sind. Die Elektroden weisen jeweils eine Gasdiffusionsschicht aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper auf. Das Verfahren umfasst einen Wasserabweisungsbehandlungsschritt eines Anwendens einer Wasserabweisungsbehandlung auf einen der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen, einen ersten Stapelschritt eines Zusammenstapelns der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, um eine Dummyanordnung auszubilden, welche der Membranelektrodenanordnung entspricht, einen Harz-/ Kunststoff-Rahmen-Verbindungsschritt eines Versehens der Dummyanordnung mit einem Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement, welches sich um die Dummyanordnung herum erstreckt, um dadurch eine mit einem Harz-/ Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung zu erhalten, und einen zweiten Stapelschritt eines sandwichartigen Anordnens der mit einem Harz-/ Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung zwischen Dummyseparatoren, um die Dummyzelle zu erhalten.
  • In dem Verfahren zur Herstellung der Dummyzelle wird eine Wasserabweisungsbehandlung auf einen der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper der Dummyanordnung angewandt. Als Folge hiervon ist es möglich, die Dummyzelle zu erhalten, in der eine Stagnation des flüssigen Wassers, wie z.B. des Kondenswassers und des erzeugten Wassers, unterdrückt wird. Da in der Dummyzelle die Stromerzeugung nicht durchgeführt wird, wird somit kein Wasser erzeugt. Die Dummyzelle wirkt daher als Wärmeisolierschicht. Da es möglich ist, die Wärmeisolierleistung an dem Ende des Stapelkörpers zu verbessern, ist es in der Brennstoffzelle, welche die Dummyzelle aufweist, die in der Stapelrichtung mindestens an einem Ende des Stapelkörpers bereitgestellt ist, möglich, die Stabilität der Stromerzeugung zu verbessern. Durch die Dummyzelle, in der das Einfrieren unterdrückt wird, ist es daher auch in der Umgebung bei niedriger Temperatur möglich, die Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels zu verbessern.
  • Die oben genannten und andere Gegenstandsmerkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als anschauliches Beispiel dargestellt ist, deutlicher hervorgehen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen Brennstoffzellenstapel gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 2 ist eine Querschnittsansicht eines Brennstoffzellenstapels entlang einer Linie II-II in 1;
    • 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Stromerzeugungszelle zeigt;
    • 4 ist eine Vorderansicht, die ein Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas eines ersten Separators zeigt;
    • 5 ist eine Vorderansicht, die ein Strömungsfeld für ein sauerstoffhaltiges Gas eines zweiten Separators zeigt;
    • 6 ist eine Vorderansicht, die ein Kühlmittelströmungsfeld eines dritten Separators darstellt;
    • 7 ist eine Vorderansicht, die eine Anode einer mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten MEA zeigt;
    • 8 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VIII-VIII in 7;
    • 9 ist eine Vorderansicht, die einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper einer mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung zeigt;
    • 10 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie X-X in 9;
    • 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Dummyanordnung zeigt;
    • 12 ist eine Vorderansicht, die einen zweiten Zwischenraum eines zweiten Dummyseparators und eines dritten Dummyseparators darstellt;
    • 13 ist eine Vorderansicht, die einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper einer mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel zeigt;
    • 14 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Dummyanordnung aus 13 zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels, einer Dummyzelle für einen Brennstoffzellenstapel und einer Dummyzelle nach der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben werden, n den Zeichnungen werden die Bestandteile, die gleiche oder ähnliche Funktionen haben und die gleiche oder ähnliche Vorteile aufweisen, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, und die Beschreibung dieser Bestandteile wird nach Bedarf weggelassen.
  • Wie in den 1 und 2 dargestellt, umfasst der Brennstoffzellenstapel 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Stapelkörper 14, der durch Stapeln einer Mehrzahl von Stromerzeugungszellen 12 in horizontaler Richtung (gekennzeichnet durch die Pfeile A1 und A2) oder in Schwerkraftrichtung (gekennzeichnet durch die Pfeile C1 und C2) gebildet wird. So ist beispielsweise der Brennstoffzellenstapel 10 in einem Brennstoffzellenfahrzeug, wie beispielsweise einem Elektroauto mit Brennstoffzelle, montiert (nicht dargestellt).
  • Wie in 2 dargestellt, ist an einem Ende des Stapelkörpers 14 in einer Stapelrichtung des Stapelkörpers 14 (gekennzeichnet durch einen Pfeil A1) eine erste Endstromerzeugungseinheit 16 vorgesehen. Eine erste Dummyzelle 18 ist außerhalb der ersten Endstromerzeugungseinheit 16 vorgesehen und eine zweite Dummyzelle 20 ist außerhalb der ersten Dummyzelle 18 vorgesehen. Ferner ist am anderen Ende des Stapelkörpers 14 in der durch den Pfeil A2 angegebenen Stapelrichtung eine zweite Endstromerzeugungseinheit 22 bereitgestellt. Eine dritte Dummyzelle 24 ist außerhalb der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 vorgesehen. Eine Anschlussplatte 26a ist außerhalb der zweiten Dummyzelle 20 des Stapelkörpers 14 in der durch den Pfeil A1 angegebenen Richtung vorgesehen und ein Isolator 28a ist außerhalb der Anschlussplatte 26a vorgesehen, und eine Endplatte 30a ist außerhalb des Isolators 28a vorgesehen. Außerhalb der dritten Dummyzelle 24 des Stapelkörpers 14 ist eine Anschlussplatte 26b in der durch einen Pfeil A2 angegebenen Richtung vorgesehen. Ein Isolator 28b ist außerhalb der Anschlussplatte 26b und eine Endplatte 30b außerhalb des Isolators 28b vorgesehen.
  • Wie in 1 dargestellt, sind Koppelstangen (nicht dargestellt) zwischen Seiten der rechteckigen Endplatten 30a, 30b vorgesehen. Beide Enden jeder der Koppelstangen sind an Innenflächen der Endplatten 30a, 30b unter Verwendung von Schrauben (nicht dargestellt) befestigt, um eine Anzugskraft auf eine Mehrzahl von Energieerzeugungszellen 12 in der durch die Pfeile A1, A2 angegebenen Stapelrichtung auszuüben. Der Brennstoffzellenstapel 10 kann ein Gehäuse umfassen, welches die Endplatten 30a, 30b aufweist, und der Stapelkörper 14 usw. kann in dem Gehäuse platziert sein.
  • Wie in 3 dargestellt, umfasst die Stromerzeugungszelle 12 einen ersten Separator 32, eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34, die auf den ersten Separator 32 gestapelt ist, einen zweiten Separator 36, der auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 gestapelt ist, eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34, die auf den zweiten Separator 36 gestapelt ist, und einen dritten Separator 38, der auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 gestapelt ist. Jeder des ersten Separators 32, des zweiten Separators 36 und des dritten Separators 38 (jeder der Separatoren) liegen in Form einer Stahlplatte, einer Stahlplatte aus nicht-rostendem Stahl, einer Aluminiumplatte, einer beschichteten Stahlplatte vor und werden durch Pressformen usw. derart gebildet, dass sie in einer Draufsicht eine rechteckige Form und im Querschnitt eine gewellte/ gerippte Form aufweisen.
  • Wie in den 1 und 3 dargestellt, ist an einem Ende jedes Separators in Längsrichtung (Richtung einer langen Seite) (horizontale Richtung), gekennzeichnet durch einen Pfeil B1, ein Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas (Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas) und ein Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas (Kanal für ein Brennstoffgas) vorgesehen. Der Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas und der Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas erstrecken sich in der Stapelrichtung durch jeden Separator, die durch die Pfeile A1 bzw. A2 angezeigt wird. Ein sauerstoffhaltiges Gas wird durch den Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt. Ein Brennstoffgas wird durch den Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas abgeführt. Dieses sauerstoffhaltige Gas und dieses Brennstoffgas werden zusammenfassend auch als die Reaktionsgase bezeichnet.
  • An dem anderen Ende jedes Separators in Längsrichtung (Richtung einer langen Seite), gekennzeichnet durch einen Pfeil B2, sind ein Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas (Kanal für ein Brennstoffgas) zum Zuführen des Brennstoffgases und ein Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas (Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas) zum Abführen des sauerstoffhaltigen Gases (Kanal für ein sauerstoffhaltiges Gas) vorgesehen. Der Zuführkanal für ein Brennstoffgas 44 und der Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas erstrecken sich in der Stapelrichtung durch jeden Separator, gekennzeichnet durch die Pfeile A1, A2. Der Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas, der Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas, der Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas und der Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas werden zusammenfassend auch als der Reaktionsgaskanal bezeichnet.
  • Der Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas und der Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas sind an oberen Positionen jedes Separators in der durch einen Pfeil C1 angezeigten vertikalen Richtung vorgesehen, und der Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas und der Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas sind an unteren Positionen jedes Separators in der durch einen Pfeil C2 angezeigten vertikalen Richtung vorgesehen. Die vertikale Richtung ist hierbei die vertikale Richtung während des Betriebs des Brennstoffzellenstapels 10.
  • An beiden Enden in der Querrichtung (Richtung der kurzen Seiten) jedes Separators (durch die Pfeile C1, C2 gekennzeichnete vertikale Richtung) sind auf der durch den Pfeil B1 gekennzeichneten Seite an Paar von Kühlmittelzufuhrkanälen 48 zur Zufuhr eines Kühlmittels vorgesehen. Die Kühlmittelzufuhrkanäle 48 erstrecken sich durch jeden Separator in der durch die Pfeile A1, A2 angegebenen Richtung. An beiden Enden in der Querrichtung (Richtung der kurzen Seiten) jedes Separators sind auf der durch den Pfeil B2 gekennzeichneten Seite ein Paar von Kühlmittelabführkanälen 50 zum Abführen des Kühlmittels vorgesehen. Die Kühlmittelabführkanäle 50 erstrecken sich durch jeden Separator in der durch die Pfeile A1, A2 gekennzeichneten Richtung.
  • Wie in 3 dargestellt, ist auf einer Fläche 32a des ersten Separators 32, der in der durch den Pfeil A1 angegebenen Richtung ausgerichtet ist, ein Kühlmittelströmungsfeld 52 gebildet, um eine Verbindung zwischen den Kühlmittelzuführkanälen 48 und den Kühlmittelabführkanälen 50 zu schaffen. Zwischen den Kühlmittelzuführkanälen 48 und dem Kühlmittelströmungsfeld 52 ist eine Mehrzahl von Einlassverbindungsnuten 54a ausgebildet Zwischen dem Kühlmittelströmungsfeld 52 und den Kühlmittelabführkanälen 50 ist eine Mehrzahl von Auslassverbindungsnuten 54b ausgebildet. Ferner ist auf der Fläche 32a des ersten Separators 32 ein Abdichtelement 55 um die Kühlmittelzuführkanäle 48, die Kühlmittelabführkanäle 50, das Kühlmittelströmungsfeld 52, die Einlassverbindungsnuten 54a und die Auslassverbindungsnuten 54b herum bereitgestellt und stellt eine Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Abdichtelements 55 in der Flächenrichtung bereit.
  • Wie in 4 dargestellt, weist der erste Separator 32 auf seiner Fläche 32b ein Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas auf, das in der durch den Pfeil A2 angegebenen Richtung ausgerichtet ist. Das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist mit dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas verbunden. Das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas umfasst eine Mehrzahl von parallel angeordneten wellenartigen Strömungsnuten (oder geraden Strömungsnuten).
  • Ein Einlasspuffer 58 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist mit einem Einlassende des Strömungsfeldes 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Position außerhalb des Stromerzeugungsbereichs verbunden, und ein Auslasspuffer 60 für ein Sauerstoffhaltiges Gas ist mit einem Auslassende des Strömungsfeldes 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Position außerhalb des Stromerzeugungsbereichs verbunden.
  • Zwischen dem Einlasspuffer 58 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist eine Mehrzahl von Einlassverbindungsnuten 62a ausgebildet. Zwischen dem Auslasspuffer 60 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist eine Mehrzahl von Auslassverbindungsnuten 62b ausgebildet. Ferner ist auf der Fläche 32b des ersten Separators 32, um den Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas, den Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas, das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas, den Einlasspuffer 58 für ein sauerstoffhaltiges Gas, den Auslasspuffer 60 für ein sauerstoffhaltiges Gas, die Einlassverbindungsnuten 62a und die Auslassverbindungsnuten 62b herum ein Abdichtelement 63 vorgesehen, welches in der Flächenrichtung eine Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Abdichtelements 63 bereitstellt. In dem ersten Separator 32 bildet die Rückseite des Strömungsfeldes 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas einen Teil des Kühlmittelströmungsfeldes 52 (siehe 2 und 3).
  • Wie in 3 dargestellt, weist der zweite Separator 36 ein Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas an dessen Fläche 36a auf, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist. Das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas ist mit dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas und dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas verbunden. Das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas umfasst eine Mehrzahl von wellenartigen Strömungsnuten (oder geraden Strömungsnuten), welche parallel angeordnet sind. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfassen alle aus dem Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas keine serpentinenartige Strömungsnuten, sondern gerade Strömungsnuten.
  • Außerhalb des Stromerzeugungsbereichs ist ein Einlasspuffer 68 für ein Brennstoffgas mit dem Einlassende des Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas verbunden und außerhalb des Stromerzeugungsbereichs ist ein Auslasspuffer 70 für ein Brennstoffgas mit dem Auslassende des Strömungsfeldes 66 für ein Brennstoffgas verbunden.
  • Eine Mehrzahl von Zuführlöchern 72a für ein Brennstoffgas ist zwischen dem Einlasspuffer 68 für ein Brennstoffgas und dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas bereitgestellt. Die Zuführlöcher 72 a durchtreten den zweiten Separator 36 in der Dickenrichtung. Das Brennstoffgas, welches durch den Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2 strömt, strömt durch die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas von dem Pfeil A2 zu dem Pfeil A1 und strömt dann in den Einlasspuffer 68 für ein Brennstoffgas.
  • Zwischen dem Auslasspuffer 70 für ein Brennstoffgas und dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas ist eine Mehrzahl von Abführlöchern 72b für ein Brennstoffgas ausgebildet. Die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas durchtreten den zweiten Separator 36 in der Dickenrichtung. Das Brennstoffgas, welches entlang des Strömungsfelds 66 für ein Brennstoffgas in den Auslasspuffer 70 für ein Brennstoffgas geströmt ist, strömt durch die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2 und strömt entlang dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas von dem Pfeil A2 zu dem Pfeil A1.
  • Ein Abdichtelement 73 ist an der Fläche 36a des zweiten Separators 36 um das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas, den Einlasspuffer 68 für ein Brennstoffgas, den Auslasspuffer 70 für ein Brennstoffgas, die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas herum bereitgestellt und stellt in der Flächenrichtung eine Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Abdichtelements 73 bereit.
  • Wie in 5 gezeigt, weist die in der Pfeilrichtung A2 ausgerichtete Fläche 36b des zweiten Separators 36 die gleiche Struktur wie die Fläche 32b des ersten Separators 32 auf (siehe 4), gekennzeichnet durch den Pfeil A2, mit der Ausnahme, dass Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas, welche durch das Abdichtelement 71 umgeben sind, bereitgestellt sind. D.h. das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist an der Fläche 36b des zweiten Separators 36 ausgebildet. Das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas ist mit dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas verbunden. Ferner sind ein Einlasspuffer 58 für ein sauerstoffhaltiges Gas, ein Auslasspuffer 60 für ein sauerstoffhaltiges Gas, Einlassverbindungsnuten 62a, Auslassverbindungsnuten 62b und ein Abdichtelement 63 an der Fläche 36b des zweiten Separators 36 ausgebildet.
  • An der Fläche 36b des zweiten Separators 36 sind die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas von dem Einlasspuffer 58 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Auslasspuffer 60 für ein sauerstoffhaltiges Gas durch die Abdichtelemente 63, 71 getrennt.
  • Wie in 3 dargestellt, weist die Fläche 38a des dritten Separators 38, welche in Richtung des Pfeils A1 ausgerichtet ist, die gleiche Struktur wie die Fläche 36a des zweiten Separators 36 auf, welche in Richtung des Pfeils A1 ausgerichtet ist. D.h. das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas ist an der Fläche 38a des dritten Separators 38 ausgebildet. Das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas ist mit dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas und dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas verbunden. Ferner sind der Einlasspuffer 68 für ein Brennstoffgas, der Auslasspuffer 70 für ein Brennstoffgas, die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas, die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas und das Abdichtelement 73 an der Fläche 38a des dritten Separators 38 ausgebildet.
  • Wie in 6 dargestellt, weist die Fläche 38b des dritten Separators 38, welche in der Pfeilrichtung A2 ausgerichtet ist, die gleiche Struktur wie die Fläche 32a des ersten Separators 32 auf, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist (siehe 3), mit der Ausnahme, dass die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas, welche durch das Abdichtelement 71 umgeben sind, bereitgestellt sind. D.h., das Kühlmittelströmungsfeld 52, die Einlassverbindungsnuten 54a, die Auslassverbindungsnuten 54b und das Abdichtelement 55 sind an der Fläche 38b des dritten Separators 38 bereitgestellt. An der Fläche 38b des dritten Separators 38 ist jedes der Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und der Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas von dem Kühlmittelströmungsfeld 52, den Einlassverbindungsnuten 54a, den Auslassverbindungsnuten 54b etc. durch die Abdichtelemente 55, 71 getrennt.
  • Wie in 2 dargestellt, kann das Kühlmittel zwischen dem Kühlmittelströmungsfeld 52 an der Fläche 38b des dritten Separators 38, welche in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, und dem Kühlmittelströmungsfeld 52 an der Fläche 32a des ersten Separators 32 strömen, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, die einander benachbart sind.
  • Ein Abdichtelement (nicht dargestellt) ist mit jeder der beiden Flächen des Separators integral ausgebildet. Das Abdichtelement ist aus einem elastischen Material hergestellt und um das äußere Ende jedes Separators herum bereitgestellt.
  • Wie in 3, 7 und 8 dargestellt, wird die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 gebildet, indem ein Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 mit dem äußeren Ende der Membranelektrodenanordnung (MEA) 80 verbunden wird. Wie in 8 dargestellt, umfasst die Membranelektrodenanordnung 80 eine Elektrolytmembran aus einem festen Polymer (nachstehend vereinfacht auch als die Elektrolytmembran bezeichnet) 84, welche beispielsweise eine dünne Membran aus Perfluorsulfonsäure ist, die Wasser enthält. Ein Elektrolyt auf Fluorbasis kann als Elektrolytmembran 84 verwendet werden. Alternativ kann ein Elektrolyt auf HC-Basis (Kohlenwasserstoff) als die Elektrolytmembran 84 verwendet werden. Die Elektrolytmembran 84 ist zwischen einer Katode 86 und einer Anode 88 eingefügt.
  • Die Membranelektrodenanordnung 80 ist eine MEA, welche Komponenten verschiedener Größe aufweist, wobei die Flächengröße der Katode 86 geringer als die Flächengrößen der Anode 88 und der Elektrolytmembran 84 sind. Die Katode 86, die Anode 88 und die Elektrolytmembran 84 können die gleiche Flächengröße aufweisen. Alternativ kann die Flächengröße der Anode 88 kleiner als die Flächengrößen der Katode 86 und der Elektrolytmembran 84 sein.
  • Die Katode 86 umfasst eine erste Elektrodenkatalysatorschicht 90, welche mit einer Endfläche 84a der Elektrolytmembran 84 (gekennzeichnet durch den Pfeil A1) und einer ersten Gasdiffusionsschicht 92 verbunden ist, die auf die erste Elektrodenkatalysatorschicht 90 gestapelt ist. Die Flächengröße der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 ist größer als die Flächengröße der ersten Gasdiffusionsschicht 92 und umfasst einen äußeren freiliegenden Abschnitt 90a, der von einer äußeren Endfläche 92a der ersten Gasdiffusionsschicht 92 nach außen vorsteht. Die Flächengröße der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 ist kleiner als die Flächengröße der Elektrolytmembran 84.
  • Die Anode 88 umfasst eine zweite Elektrodenkatalysatorschicht 94, welche mit der anderen Endfläche 84b der Elektrolytmembran 84 (gekennzeichnet durch den Pfeil A2) und einer zweiten Gasdiffusionsschicht 96 verbunden ist, die auf die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 94 gestapelt ist. Die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 94 und die zweite Gasdiffusionsschicht 96 weisen die gleiche Flächengröße auf, welche gleich der Flächengröße der Elektrolytmembran 84 ist (oder geringer als diese ist).
  • Beispielsweise ist die erste Elektrodenkatalysatorschicht 90 durch poröse Kohlenstoffteilchen gebildet, die gleichmäßig auf der Fläche der ersten Gasdiffusionsschicht 92 zusammen mit einem ionenleitfähigen Polymerbindemittel und einer Platinlegierung, die auf den porösen Kohlenstoffteilchen getragen wird, abgeschieden werden. Beispielsweise wird die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 94 durch poröse Kohlenstoffteilchen gebildet, die gleichmäßig auf der Fläche der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 zusammen mit einem ionenleitfähigen Polymerbindemittel und einer Platinlegierung, die auf den porösen Kohlenstoffteilchen getragen wird, abgeschieden werden.
  • Die erste Gasdiffusionsschicht 92 und die zweite Gasdiffusionsschicht 96 sind aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper wie Kohlepapier oder Kohlenstoffgewebe etc. hergestellt. Die Flächengröße der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 ist größer als die Flächengröße der ersten Gasdiffusionsschicht 92. Es sei angemerkt, dass eine Wasserabweisungsbehandlung auf das elektrisch leitfähige poröse Material der ersten Gasdiffusionsschicht 92 und der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 angewendet werden kann, um ein/einen wasserabweisendes/wasserabweisenden Harz/ Kunststoff wie ein Tetrafluoretylenhexafluorpropylen-Copolymer (FEP) zu enthalten. Wie in 7 dargestellt, beträgt die Länge der langen Seite der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 X1 und die Länge der kurzen Seite der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 X2.
  • Beispielsweise besteht das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 aus einem Harz-/Kunststoffmaterial wie PPS (Polyphenylensulfid), PPA (Polyphthalamid), PEN (Polyethylennaphthalat), PES (Polyethersulfon), LCP (Flüssigkristallpolymer), PVDF (Polyvinylidenfluorid), einem Silikon-Harz/- Kunststoff, einem Fluor-Harz/-Kunststoff, m-PPE (modifiziertes Polyphenylenether) -Harz/-Kunststoff, PET (Polyethylenterephthalat), PBT (Polybutylenterephthalat) oder modifiziertem Polyolefin. Es ist zu beachten, dass das Harz-/Kunststoff-Material aus einem Film hergestellt sein kann, welcher eine konstante Dicke aufweist usw.
  • Wie in 3 dargestellt, weist das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 eine Rahmenform auf und das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 ist innerhalb einer Gruppe von Fluid Kanälen 40, 42, 44, 46, 48, 50 bereitgestellt, welche den Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas umfassen. Die Fluidkanäle 40, 42, 44, 46, 48, 50 sind nicht in dem Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 ausgebildet. Wie in 7 dargestellt, umfasst das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 ferner einen äußeren Randabschnitt 82b über die vorbestimmte Länge innerhalb des äußeren Endes 82a (siehe 7) und eine innere Erweiterung 82c innerhalb des äußeren Randabschnitts 82b.
  • Die innere Erweiterung 82c umfasst einen Absatz 82e, welcher sich von dem inneren Ende des äußeren Randabschnitts 82b durch eine erste gestufte Fläche 82d erstreckt, und einen dünnen Abschnitt 82g, welcher sich von dem inneren Ende des Absatzes 82e durch eine zweite gestufte Fläche 82f erstreckt. Der Absatz 82e ist dünner als der äußere Randabschnitt 82b und der dünne Abschnitt 82g ist dünner als der Absatz 82e. Ferner sind die erste gestufte Fläche 82 d, der Absatz 82e, die zweite gestufte Fläche 82f und der dünne Abschnitt 82g über den gesamten Umfang des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 bereitgestellt. Der äußere Randabschnitt der Fläche 84a der Elektrolytmembran 84 berührt die Fläche 82ea des Absatzes 82e, die in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist. An dem inneren Ende des dünnen Abschnitts 82g ist über den gesamten Umfang eine Überhöhung 82h bereitgestellt, welche dem äußeren freiliegenden Abschnitt 90a der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 zugewandt ist Ferner ist zwischen der Überhöhung 82h und der zweiten gestuften Fläche 82f eine Nut 82ha bereitgestellt.
  • Wie in 7 gezeigt, beträgt der Abstand zwischen den ersten gestuften Flächen 82d, welche an beiden Enden des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 in der Längsrichtung (Richtung der langen Seiten) (gekennzeichnet durch die Pfeile B1 und B2) Y1 und der Abstand zwischen den ersten gestuften Flächen 82d, welche an beiden Enden des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 in der Querrichtung (Richtung der kurzen Seiten), welche durch die Pfeile C1 und C2 gekennzeichnet ist, Y2. Die ersten gestuften Flächen 82d der vier Seiten des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 und die äußere Endfläche 101 der vier Seiten der Elektrolytmembran 84 und der Anode 88 sind voneinander durch den Abstand L1 beabstandet. D.h., das Intervall zwischen der ersten gestuften Fläche 82d und der äußeren Endfläche 101 entspricht über dem gesamten Umfang dem gleichen Abstand L1.
  • Klebstoff 98a ist auf die Fläche 84a der Elektrolytmembran 84, die der Nut 82ha und dem äußeren freiliegenden Abschnitt 90a der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 zugewandt ist, um den äußeren freiliegenden Abschnitt 90a herum gefüllt, um einen Klebstoffabschnitt 98 zu bilden. Ferner ist der Klebstoff 98a dieses Klebstoffabschnitts 98 zwischen eine innere Endfläche 82i des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 und die äußere Endfläche 92a der ersten Gasdiffusionsschicht 92 gefüllt Als der Klebstoff 98a können beispielsweise Fluorkohlenwasserstoff-Harz/-Kunststoff, Silikon-Harz/- Kunststoff, Epoxid-Harz/-Kunststoff usw. geeignet verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Der Klebstoff 98a ist nicht auf einen Klebstoff in flüssigem oder festem Zustand, ein thermoplastisches Harz/ Kunststoff, ein wärmehärtendes Harz/ Kunststoff usw. beschränkt.
  • Das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 und der äußere Randabschnitt der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 sind durch einen ersten Verbindungsteil 100 unter Verwendung eines Klebstoff-Harzes/-Kunststoffes miteinander verbunden. Wie in 7 dargestellt, ist der erste Verbindungsteil 100 um das äußere Ende der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 herum bereitgestellt. Wie in 8 dargestellt, wird der erste Verbindungsteil 100 beispielsweise gebildet, indem ein Harz-/Kunststoff-Vorsprung 100a, welcher integral mit dem Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 ausgebildet ist, in einer derartigen Weise thermisch deformiert wird, dass der Harz-/Kunststoffvorsprung 100a um das innere Ende des äußeren Randabschnitts 82b herum bereitgestellt ist, und steht in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung vor. Der erste Verbindungsteil 100 umfasst einen ersten Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 100b und einen ersten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 100c.
  • Der erste Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 100b wird gebildet, indem der äußere Randabschnitt der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 mit geschmolzenem Harz/Kunststoff des Harz-/Kunststoff-Vorsprungs 100a imprägniert wird. In dem Zustand, in welchem die erste gestufte Fläche 82d des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 von der äußeren Endfläche 101 der Elektrolytmembran 84 und der Anode 88 durch den Abstand L1 beabstandet ist, wird der geschmolzene Harz-/Kunststoff-Vorsprung 100a zwischen der ersten gestuften Fläche 82d des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 und der äußeren Endfläche 101 der Elektrolytmembran 84 und der Anode 88 zugeführt und zwischen diesen verfestigt, um den ersten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 100c auszubilden. In 8 sind die Fläche des Absatzes 82e und die erste gestufte Fläche 82d integral mit dem ersten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 100c ausgebildet und durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie gekennzeichnet.
  • Der Klebstoffabschnitt 98 ist um den äußeren freiliegenden Abschnitt 90a der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 und die äußere Endfläche 92a der ersten Gasdiffusionsschicht 92 herum bereitgestellt. Der erste Verbindungsteil 100 ist um den äußeren Randabschnitt der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 herum bereitgestellt, um Querlecks zwischen der Katode 86 und der Anode 88 zu verhindern.
  • Wie in 3 dargestellt, sind ein Einlasspuffer 102a für ein sauerstoffhaltiges Gas und ein Auslasspuffer 102b für ein sauerstoffhaltiges Gas an der Fläche 82j des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 bereitgestellt, welche der Katode 86 zugewandt ist (in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist). Wie in 7 dargestellt, sind ein Einlasspuffer 104a für ein Brennstoffgas und ein Auslasspuffer 104b für ein Brennstoffgas an der Fläche 82k des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 bereitgestellt, welche der Anode 88 zugewandt ist (in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist).
  • Wie in 2 dargestellt, wird die erste Endstromerzeugungseinheit 16 gebildet, indem ein erster Dummyseparator 105, eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den ersten Dummyseparator 105, ein zweiter Dummyseparator 108 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 auf den zweiten Dummyseparator 108 und der dritte Separator 38 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 gestapelt werden, ausgehend von der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, zu der Seite, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist.
  • Wie in 2 bis 4 dargestellt, weist der erste Dummyseparator 105 die gleiche Struktur wie der erste Separator 32 auf. Das Kühlmittelströmungsfeld 52 ist an einer Fläche 105a des ersten Dummyseparators 105 an einem Ende bereitgestellt (gekennzeichnet durch den Pfeil A1). Ein erster Zwischenraum 109, welcher dem Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, ist zwischen der Fläche 105b des ersten Dummyseparators 105 an dem anderen Ende (gekennzeichnet durch den Pfeil A2) und einer Endseite der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 (gekennzeichnet durch den Pfeil A1) bereitgestellt. Der erste Zwischenraum 109 ist durch einen Verbindungskanal 125, welcher innerhalb der Einlassverbindungsnuten 62a und der Auslassverbindungsnuten 62b ausgebildet ist, mit dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas verbunden. Daher kann das sauerstoffhaltige Gas durch den ersten Zwischenraum 109 strömen, ähnlich dem Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas.
  • Wie in 9 und 10 dargestellt, wird die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gebildet, indem ein Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 mit dem äußeren Ende einer Dummyanordnung 110 verbunden wird. Wie in 10 und 11 dargestellt, wird die Dummyanordnung 110 gebildet, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper, welche verschiedene Flächengrößen (Oberflächenbereiche/äußere Abmessungen) zusammen gestapelt werden, um, von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2, einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112, einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114, welcher auf den ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 gestapelt ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 zu umfassen, welcher auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 gestapelt ist.
  • In Bezug auf die Flächengröße ist die folgende Beziehung festgelegt: Erster elektrisch leitfähiger poröser Körper 112 < Zweiter elektrisch leitfähiger poröser Körper 114 < dritter elektrisch leitfähiger poröser Körper 116. Wie in 10 dargestellt, ist daher ein äußerer freiliegende Abschnitt 116a in dem äußeren Randabschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 bereitgestellt. Der äußere freiliegende Abschnitt 116a steht über den gesamten Umfang über die äußere Endfläche 114a des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 nach außen vor. In dem äußeren Randbereich des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 ist ein äußerer freiliegender Abschnitt 114b bereitgestellt. Der äußere freiliegende Abschnitt 114b steht über den gesamten Umfang über die äußere Endfläche 112a des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 112 nach außen vor.
  • In der Dummyanordnung 110 ist die Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116, welche die größte Flächengröße aufweist, größer als die Flächengröße der zweiten Gasdiffusionsschicht 96. Wie in 9 dargestellt, beträgt die Länge der langen Seite des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 Z1 und die Länge der kurzen Seite des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 beträgt Z2. Daher liegt die folgende Beziehung zwischen Z1 und Z2, der Länge X1 der langen Seite und der Länge X2 der kurzen Seite der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 vor, nämlich Z1 > X1 und Z2 > X2. Die erste gestufte Fläche 82d der vier Seiten des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und eine äußere Endfläche 116b der vier Seiten des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 sind voneinander durch den Abstand L2 beabstandet. D.h. das Intervall zwischen der ersten gestuften Fläche 82d und der äußeren Endfläche 116b ist über den gesamten Umfang der Abstand L2.
  • In der Dummyanordnung 110 kann die obige Wasserabweisungsbehandlung auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 oder den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 angewandt werden. Der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 sind mit Ausnahme dieser Wasserabweisungsbehandlung aus dem gleichen Material hergestellt und können aus dem gleichen Material wie der elektrisch leitfähige poröse Körper der ersten Gasdiffusionsschicht 92 oder der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 hergestellt sein.
  • Ferner weisen in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 die gleiche Dicke wie der elektrisch leitfähige poröse Körper der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 auf. Daher ist es durch Anpassen der Flächengröße der elektrisch leitfähigen porösen Körper wie vorstehend beschrieben möglich, eine Dummyanordnung 110 einfacher zu erhalten.
  • Wie in 10 dargestellt, sind der gestapelte erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112 und der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114, durch eine Klebstoffschicht 118a miteinander verbunden, und der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 sind durch eine Klebstoffschicht 118b miteinander verbunden. Wie in dem Fall des Klebstoffabschnitts 98 können die Klebstoffschichten 118a, 118b den Klebstoff 98a verwenden.
  • Wie in 9 und 10 dargestellt, weist das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 die gleiche Struktur wie das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmenelement ausgestatteten MEA34 in 7 und 8 auf und umfasst den äußeren Randabschnitt 82b und die innere Erweiterung 82c. Wie in 10 dargestellt, berührt ein äußerer freiliegender Abschnitt 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, einen Absatz 82e der inneren Erweiterung 82c. Ein Teil des äußeren freiliegenden Abschnitts 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, und der äußere freiliegende Abschnitt 114b des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, sind benachbart zu der Nut 82ha bereitgestellt. Der äußere freiliegende Abschnitt 114b des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, berührt eine vorstehende Endfläche 82hb (Kontaktfläche) der Überhöhung 82h.
  • In der Richtung, welche durch die Pfeile A1 und A2 gekennzeichnet ist, ist die äußere Endfläche 114a des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 zwischen dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 und der Nut 82ha bereitgestellt. Die innere Endfläche 82i des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 ist in einer zu der Stapelrichtung lotrechten Richtung (Pfeile A1, A2) zwischen der äußeren Endfläche 114a des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 und der äußeren Endfläche 112a des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 112 positioniert. Die äußere Endfläche 112a des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 112 ist der inneren Endfläche 82i des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 in einem Intervall zugewandt. Die Höhe der zweiten gestuften Fläche 82f ist niedriger als die Dicke des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114.
  • In der Dummyanordnung 110 sind der äußere freiliegende Abschnitt 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116, welcher die größte Flächengröße aufweist, und die Fläche 82ea (Verbindungsfläche) an des Absatzes 82e des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 an der Seite, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist, durch einen zweiten Verbindungsteil 120 (Verbindungsteil) miteinander verbunden, um die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auszubilden. Wie in 9 dargestellt, ist der zweite Verbindungsteil 120 in dem äußeren Randbereich des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 diskontinuierlich (in einem Punktmuster) in der Umfangsrichtung bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass der zweite Verbindungsteil 120 kontinuierlich um die Dummyanordnung 110 ausgebildet sein kann.
  • Wie in 10 dargestellt, kann der zweite Verbindungsteil 120 gebildet werden, indem ein Teil eines Harz-/Kunststoff-Vorsprungs 120a, welcher integral mit dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 gebildet ist, thermisch deformiert wird. In diesem Fall umfasst der zweite Verbindungsteil 120 einen zweiten Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b und einen zweiten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 120c. Es ist zu beachten, dass ein Abschnitt des Harz-/Kunststoff-Vorsprungs 120a, welcher nicht den zweiten Verbindungsteil 120 bildet, d.h. der verbleibende Abschnitt des Harz-/Kunststoff-Vorsprungs, welcher nicht thermisch deformiert worden ist, durch Anpassung etc. entfernt werden kann.
  • Der zweite Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b wird gebildet, indem ein äußerer Randabschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 mit einem geschmolzenen Harz/Kunststoff des Harz-/Kunststoff-Vorsprungs 120a imprägniert wird. In dem Zustand, in welchem die erste gestufte Fläche 82d des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 von der äußeren Endfläche 116b des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 durch den Abstand L2 beabstandet ist, wird der zweite geschmolzene und verfestigte Abschnitt 120c gebildet, indem geschmolzener Harz/Kunststoff des Harz-/Kunststoff-Vorsprungs 120a zwischen die erste gestufte Fläche 82d des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und die äußere Endfläche 116b des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 zugeführt und verfestigt wird. In 10 sind die Fläche des Absatzes 82e und die erste gestufte Fläche 82d, welche integral mit dem zweiten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 120c ausgebildet sind, durch eine Zwei-Punkt-Kettenlinie gekennzeichnet. Wie in dem Fall des Klebstoffabschnitts 98, kann der Klebstoff 98a für den ersten Verbindungsteil 100 und den zweiten Verbindungsteil 120 verwendet werden.
  • Wie vorstehend beschrieben, sind die Längen X1, X2 der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 kleiner als die Längen Z1, Z2 des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116. Daher ist, wie in 7 und 9 dargestellt, der Zwischenabstand L1 als die Differenz zwischen den Abständen Y1, Y2 zwischen den ersten gestuften Flächen 82d des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 und den Längen X1, X2 der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 größer als der Zwischenabstand L2 als die Differenz zwischen den Abständen Y1 und Y2 zwischen den ersten gestuften Flächen 82d und den Längen Z1, Z2 des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 (L1 > L2).
  • Wie in 2, 3 und 12 dargestellt, weist der zweite Dummyseparator 108 die gleiche Struktur wie der zweite Separator 36 auf, mit der Ausnahme, dass ein Einlassblockierteil 122a anstelle der Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas bereitgestellt ist und ein Auslassblockierteil 122b anstelle der Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas bereitgestellt ist. D.h. die Fläche 108b des anderen Endes des zweiten Dummyseparators 108 (die in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist) weist die gleiche Struktur wie die Fläche 32b an dem anderen Ende des ersten Separators 32 auf, welche in 4 dargestellt ist (die in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist).
  • Wie in 2 und 4 dargestellt, ist zwischen der Fläche 108b an dem anderen Ende des zweiten Dummyseparators 108 (ausgerichtet in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung) und der Katode 86 der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten MEA 34 (ausgerichtet in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung) ein Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas ausgebildet.
  • Wie in 2 und 12 dargestellt, ist ein zweiter Zwischenraum 126, welcher dem Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen der Fläche 108a an einem Ende des zweiten Dummyseparators 108 (ausgerichtet in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung) und dem anderen Ende der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 bereitgestellt (näher an dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116, ausgerichtet in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung). Der zweite Zwischenraum 126 ist von dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas durch den Einlassblockierteil 122a getrennt und der zweite Zwischenraum 126 ist von dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas durch den Auslassblockierteil 122b getrennt. D.h., da die Strömung des Brennstoffgases in dem zweiten Zwischenraum 126 durch den Einlassblockierteil 122a und den Auslassblockierteil 122b (auch kollektiv als der Blockierteil bezeichnet) begrenzt ist, ist ein Wärmeisolierraum innerhalb des zweiten Zwischenraums 126 ausgebildet.
  • Es kann nur einer des Einlassblockierteils 122a und des Auslassblockierteils 122b bereitgestellt sein um die Strömung des Brennstoffgases in dem zweiten Zwischenraum 126 zu begrenzen und den Wärmeisolierraum auszubilden. Ferner kann der Blockierteil gebildet werden, indem beispielsweise die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas, welche den zweiten Dummyseparator 108 nicht durchtreten, zuvor hergestellt werden (siehe 3) oder die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas, welche den zweiten Dummyseparator 108 durchtreten, hergestellt werden und danach die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas verschlossen werden. Ferner ist an der Fläche 108a des zweiten Dummyseparators 108 ein Abdichtelement 127 um den zweiten Zwischenraum 126 herum bereitgestellt, um in der Flächenrichtung eine Abdichtung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Abdichtelements 127 bereitzustellen.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist in der Dummyanordnung 110 (der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106), welche sandwichartig zwischen dem ersten Dummyseparator 105 und dem zweiten Dummyseparator 108 angeordnet ist, der erste Zwischenraum 109 benachbart zu dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 bereitgestellt und der zweite Zwischenraum 126 benachbart zu dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 bereitgestellt.
  • Wie in 2 dargestellt, umfasst die erste Dummyzelle 18, von der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Seite zu der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Seite, einen ersten Dummyseparator 105 (Dummyseparator), eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106, welche auf den ersten Dummyseparator 105 gestapelt ist, einen zweiten Dummyseparator 108 (Dummyseparator), welcher auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt ist, eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 108, welche auf den zweiten Dummyseparator 108 gestapelt ist, und einen dritten Separator 130 (Dummyseparator), welcher auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt ist.
  • Wie in 2, 3 und 6 dargestellt, weist die Fläche 130b an dem anderen Ende des dritten Dummyseparators 130 (gekennzeichnet durch den Pfeil A2) die gleiche Struktur wie die Fläche 38b des dritten Separators 38 auf, welche in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, mit der Ausnahme, dass die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas und die Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas, welche von dem Abdichtelement 71 umgeben sind, nicht bereitgestellt sind. Anders ausgedrückt, weist die Fläche 130b des dritten Dummyseparators 130 die gleiche Struktur wie die Fläche 32a des ersten Separators 32 an einem Ende auf (ausgerichtet in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung). Ferner, wie in 2 und 12 dargestellt, weist die Fläche 130a des dritten Dummyseparators 130, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, die gleiche Struktur wie die Fläche 108a des zweiten Dummyseparators 108 auf, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist.
  • Wie in 2 dargestellt, ist ein Kühlmittelströmungsfeld 52 zwischen der Fläche 130b des dritten Dummyseparators 130, welche in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, und dem ersten Dummyseparator 105 der ersten Endstromerzeugungseinheit 16 bereitgestellt. Wie in 2 und 12 dargestellt, ist der zweite Zwischenraum 126, welcher dem Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen der Fläche 130a des dritten Dummyseparators 130, welche in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 (ausgerichtet in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung) bereitgestellt. Ferner ist in der ersten Dummyzelle 18 der zweite Zwischenraum 126 zwischen der Fläche 108a des zweiten Dummyseparators 108 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, und der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 befindet.
  • Ferner ist in der ersten Dummyzelle 18 der erste Zwischenraum 109 zwischen der Fläche 105b des ersten Dummyseparators 105 an der Seite, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist, und dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 befindet, und zwischen der Fläche 108b des zweiten Dummyseparators 108 an der Seite, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist, und dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 an der Seite, welche sich näher an der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 befindet.
  • Die zweite Dummyzelle 20 umfasst, von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2, einen ersten Dummyseparator 105, eine mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106, welche auf den ersten Dummyseparator 105 gestapelt ist, und einen dritten Dummyseparator 130, welcher auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt ist. Daher ist in der zweiten Dummyzelle 20 der erste Zwischenraum 109 zwischen der Fläche 105b des ersten Dummyseparators 105 an der Seite, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist, und der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 befindet (gekennzeichnet durch den Pfeil A1). Ferner ist der zweite Zwischenraum 126 zwischen der Fläche 130a des dritten Dummyseparators 130 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, und der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 (gekennzeichnet durch den Pfeil A2) befindet. Die dritte Dummyzelle 24 weist gleiche die Struktur wie die zweite Dummyzelle 20 auf.
  • Separatoren, welche als die zweite Dummyzelle 20 und die dritte Dummyzelle 24 verwendet werden können, sind nicht darauf beschränkt, dass sie die vorstehend beschriebene Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die zweite Dummyzelle 20 eine Struktur aufweisen, bei welcher, von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2, der zweite Dummyseparator 108 bereitgestellt ist, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den zweiten Dummyseparator 108 gestapelt ist und der erste Separator 32 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt ist. Die dritte Dummyzelle 24 kann eine Struktur aufweisen, bei welcher, von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2, der erste Separator 32 bereitgestellt ist, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den ersten Separator 32 gestapelt ist und der zweite Dummyseparator 108 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt ist.
  • In der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 ist, von dem Pfeil A1 zu dem Pfeil A2, der erste Separator 32 bereitgestellt, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 auf den ersten Separator 32 gestapelt, der zweite Dummyseparator 108 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete MEA 34 gestapelt, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den zweiten Dummyseparator 108 gestapelt und der dritte Dummyseparator 130 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 gestapelt. Daher ist in der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 der erste Zwischenraum 109 zwischen der Fläche 108b des zweiten Dummyseparators 108 an der Seite ausgebildet, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist, und der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 befindet.
  • Ferner ist der zweite Zwischenraum 126 zwischen der Fläche 130a des dritten Dummyseparators 130 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, und der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 an der Seite ausgebildet, welche sich näher an dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 befindet.
  • Die Anschlussplatten 26a, 26b sind aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt. Die Anschlussplatten 26a, 26b sind beispielsweise aus einem Metall wie Kupfer, Aluminium oder nicht-rostendem Stahl hergestellt. Wie in 1 dargestellt, sind Anschlüsse 132a, 132b an im Wesentlichen mittigen Positionen der Anschlussplatten 26a, 26b bereitgestellt. Die Anschlüsse 132a, 132b stehen in der Stapelrichtung nach außen vor.
  • Der Anschluss 132a ist in einen Isolierzylinder 134a eingesetzt, um ein Loch 136a des Isolators 28a und ein Loch 138a der Endplatte 30a zu durchtreten. Der Anschluss 132a steht zu der Außenseite der Endplatte 30a vor. Der Anschluss 132b ist in einen Isolierzylinder 134b eingesetzt, um ein Loch 136b des Isolators 28b und ein Loch 138b der Endplatte 30b zu durchtreten. Der Anschluss 132b steht zu der Außenseite der Endplatte 30b vor.
  • Die Isolatoren 28a, 28b sind aus einem elektrisch isolierenden Harz/Kunststoff wie zum Beispiel Polycarbonat-Harz/-Kunststoff (PC), Phenol-Harz/-Kunststoff usw. hergestellt. Ausnehmungen 140a, 140b sind an den Mitten der Isolatoren 28a, 28b ausgebildet. Die Ausnehmungen 140a, 140b sind zu dem Stapelkörper 14 hin geöffnet. Die Ausnehmungen 140a, 140b sind mit Löchern 136a, 136b verbunden.
  • Reaktionsgaskanäle sind in dem Isolator 28a und der Endplatte 30a ausgebildet. Ein Kühlmittelzuführkanal 48 und ein Kühlmittelabführkanal 50 sind in dem Isolator 28b und der Endplatte 30b ausgebildet.
  • Die Anschlussplatte 26a und ein Wärmeisolierkörper 142 sind in der Ausnehmung 140a aufgenommen. Eine Anschlussplatte 26b und ein Isolierkörper 142 sind in der Ausnehmung 140b aufgenommen. Der Wärmeisolierkörper 142 wird gebildet, indem ein elektrisch leitfähiges Wärmeisolierelement 146 zwischen einem Paar von elektrisch leitfähigen Wärmeisolierplatten 144 sandwichartig angeordnet wird. Beispielsweise ist die Wärmeisolierplatte 144 eine ebene poröse Kohlenstoffplatte und das Wärmeisolierelement 146 eine Metallplatte, welche im Querschnitt eine wellenartige/rippenartige Form aufweist.
  • Die Wärmeisolierplatte 144 kann aus dem gleichen Material wie das Wärmeisolierelement 146 hergestellt sein. Ferner kann der Wärmeisolierkörper 142 eine Wärmeisolierplatte 144 und ein Wärmeisolierelement 146 umfassen. Ferner können zwischen den Anschlussplatten 26a, 26b und den Böden der Ausnehmungen 140a, 140b der Isolatoren 28a, 28b Harz-/Kunststoff-Abstandshalter eingefügt sein.
  • Der Brennstoffzellenstapel 10 weist im Wesentlichen die vorstehend beschriebene Struktur auf. Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Dummyzelle gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wobei beispielhaft ein Fall betrachtet wird, in welchem die erste Dummyzelle 18 des Brennstoffzellenstapels 10 erhalten wird.
  • Als erstes wird ein Wasserabweisungsbehandlungsschritt eines Anwendens einer Wasserabweisungsbehandlung auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 oder den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 durchgeführt. Die Wasserabweisungsbehandlung wird durchgeführt, indem beispielsweise der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 oder der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 mit einer Dispersionsflüssigkeit aus FEP imprägniert werden und danach der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 oder der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 für 30 Minuten bei 120 °C getrocknet werden.
  • Als nächstes wird, wie in 11 dargestellt, ein erster Stapelschritt durchgeführt, in dem der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 gestapelt werden, während die Klebstoffschicht 118a oder die Klebstoffschicht 118b zwischen diesen Schichten in einem Punktmuster bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann die Dummyanordnung 110 erhalten werden.
  • Als nächstes wird, wie in 9 und 10 dargestellt, ein Harz-/Kunststoff-Rahmen-Verbindungsschritt ausgeführt, indem das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 um die Dummyanordnung 110 herum bereitgestellt wird, um die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 zu erhalten.
  • Insbesondere wird der äußere freiliegende Abschnitt 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, auf den Absatz 82e des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 gestapelt und der äußere freiliegende Abschnitt 114b des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 wird benachbart zu der Nut 82ha des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 bereitgestellt. Die äußere Endfläche 112a des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 112 wird derart bereitgestellt, dass sie der inneren Endfläche 82i des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 zugewandt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der äußere freiliegende Abschnitt 114b des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 114 an der Seite, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, mit der vorstehenden Endfläche 82hb der Überhöhung 82h in Berührung gebracht.
  • Dann wird der in dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 bereitgestellte Harz-/Kunststoff-Vorsprung 120a mit einer Heizvorrichtung erwärmt (nicht dargestellt) und geschmolzen und verfestigt, in dem eine Last auf den Harz-/Kunststoff-Vorsprung 120a aufgebracht wird, um den zweiten Verbindungsteil 120 diskontinuierlich auszubilden, welcher aus dem zweiten Harz-/Kunststoff-Imprägnierabschnitt 120b und dem zweiten geschmolzenen und verfestigten Abschnitt 120c wie vorstehend beschrieben hergestellt ist. Auf diese Weise ist es durch Verbinden des Absatzes 82e des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und des äußeren Randabschnitts des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 miteinander möglich, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 zu erhalten.
  • Nachdem zwei mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnungen 106 auf die vorstehend beschriebene Art und Weise erhalten worden sind, wird, wie in 2 dargestellt, ein zweiter Stapelschritt durchgeführt, indem der erste Dummyseparator 105 bereitgestellt, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den ersten Dummyseparator 105 gestapelt wird, der zweite Dummyseparator 108 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt wird, die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 auf den zweiten Dummyseparator 108 gestapelt wird und der dritte Dummyseparator 130 auf die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 gestapelt wird. Auf diese Weise ist es möglich die erste Dummyzelle 18 zu erhalten.
  • Es ist zu beachten, dass die zweite Dummyzelle 20 und die dritte Dummyzelle 24 erhalten werden können, indem die mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung 106 zwischen dem ersten Dummyseparator 105 und dem dritten Dummyseparator 130 sandwichartig angeordnet wird.
  • Nachstehend wird der Betrieb des Brennstoffzellenstapels 10, welcher die erste Dummyzelle 18, die zweite Dummyzelle 20 und die dritte Dummyzelle 24 aufweist, erhalten wie vorstehend beschrieben, beschrieben werden. Als erstes wird, wie in 1 dargestellt, dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas der Endplatte 30a ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt. Dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas der Endplatte 30a wird ein Brennstoffgas, beispielsweise ein wasserstoffhaltiges Gas, zugeführt. Den Kühlmittelzuführkanälen 48 der Endplatte 30b wird ein Kühlmittel, beispielsweise reines Wasser, Ethylenglykol oder Öl, zugeführt.
  • Wie in 4 und 5 dargestellt, strömt das sauerstoffhaltige Gas, welches dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas zugeführt wird, durch den Verbindungskanal 125, welcher innerhalb der Einlassverbindungsnuten 62a ausgebildet ist, in das Strömungsfeld 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas und den ersten Zwischenraum 109. Somit strömt das sauerstoffhaltige Gas in der Längsrichtung entlang jedem der Separatoren und der Dummyseparatoren (dem ersten Dummyseparator 105, dem zweiten Dummyseparator 108, dem dritten Dummyseparator 130) von der Seite, welche durch den Pfeil B1 gekennzeichnet ist, zu der Seite, welche durch den Pfeil B2 gekennzeichnet ist, und das sauerstoffhaltige Gas wird der Katode 86 der Membranelektrodenanordnung 80 und der Dummyanordnung 110 zugeführt.
  • Wie in 3 dargestellt, strömt das Brennstoffgas, welches dem Zuführkanal 44 für ein Brennstoffgas zugeführt wird, durch die Zuführlöcher 72a für ein Brennstoffgas in das Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas des zweiten Separators 36 und des dritten Separators 38. Daher strömt das Brennstoffgas in der Längsrichtung entlang jedem der Separatoren von der Seite, welche durch den Pfeil B2 gekennzeichnet ist, zu der Seite, welche durch den Pfeil B1 gekennzeichnet ist, und das Brennstoffgas wird der Anode 88 der Membranelektrodenanordnung 80 zugeführt. In der Zwischenzeit wird, wie in 12 dargestellt, die Strömung des Brennstoffgases in den zweiten Zwischenraum 126 des zweiten Dummyseparators 108 und des dritten Dummyseparators 130 durch den Einlassblockierteil 122a blockiert.
  • In der Membranelektrodenanordnung 80, welcher die Reaktionsgase wie vorstehend beschrieben zugeführt werden, werden das sauerstoffhaltige Gas, welches jeder Katode 86 zugeführt wird, und das Brennstoffgas, welches jeder Anode 88 zugeführt wird, in elektrochemischen Reaktionen in der ersten Elektrodenkatalysatorschicht 90 und der zweiten Elektrodenkatalysatorschicht 94 verbraucht, um Strom zu erzeugen.
  • Dann wird, nachdem das sauerstoffhaltige Gas jeder Katode 86 zugeführt worden ist und ein Teil des sauerstoffhaltigen Gases an der Katode 86 verbraucht worden ist, das sauerstoffhaltige Gas von jedem des Strömungsfeldes 56 für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum 109 durch den Verbindungskanal 125, welcher innerhalb der Auslassverbindungsnuten 62b ausgebildet ist, zu dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas abgeführt. Dann wird das sauerstoffhaltige Gas durch den Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas der Endplatte 30a zu dem äußeren des Brennstoffzellenstapels 10 abgeführt.
  • Gleichermaßen wird, nachdem das Brennstoffgas jeder Anode 88 zugeführt worden ist, ein Teil des Brennstoffgases von dem Strömungsfeld 66 für ein Brennstoffgas durch das Innere der Abführlöcher 72b für ein Brennstoffgas zu dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas zugeführt. Dann wird das Brennstoffgas durch den Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas der Endplatte 30a zu dem Äußeren des Brennstoffzellenstapels 10 abgeführt.
  • In diesem Zusammenhang wird die Strömung des Brennstoffgases zwischen dem zweiten Zwischenraum 126 und dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas durch den Auslassblockierteil 122b blockiert. Daher wird, wie vorstehend beschrieben, die Strömung des Brennstoffgases in den zweiten Zwischenraum 126 durch den Einlassblockierteil 122a blockiert und der Eintritt des Brennstoffgases von dem Abführkanal 42 für ein Brennstoffgas in den zweiten Zwischenraum 126 wird durch den Auslassblockierteil 122b unterbunden. Als Folge hiervon wird die Strömung des Brennstoffgases in dem zweiten Zwischenraum 126 durch den Blockierteil blockiert. Somit wirkt der zweite Zwischenraum 126 als ein Wärmeisolierraum.
  • Ferner strömt das Kühlmittel, welches jedem der Kühlmittelzufuhrkanäle 48 zugeführt wird, in das Kühlmittelströmungsfeld 52 zwischen dem dritten Dummyseparator 130 und dem ersten Separator 32, die einander benachbart sind, und das Kühlmittelströmungsfeld 52 zwischen dem dritten Separator 38 und dem ersten Separator 32, die einander benachbart sind. Das Kühlmittel, das von jedem der Kühlmittelzuführkanäle 48 an der Seite, welche durch den Pfeil C1 gekennzeichnet ist, geströmt ist, und das Kühlmittel, das von dem Kühlmittelzuführkanal 48 an der Seite, welche durch den Pfeil C2 gekennzeichnet ist, geströmt ist, strömen in der Richtung, welche durch Pfeile C1 und C2 gekennzeichnet ist, aufeinander zu und strömen dann in der Richtung, welche durch den Pfeil B2 gekennzeichnet ist, und bewegen sich voneinander in der Richtung weg, welche durch die Pfeile C1 und C2 gekennzeichnet ist, während die Membranelektrodenanordnung 80 gekühlt wird. Das Kühlmittel wird durch jeden der Kühlmittelabführkanäle 50 abgeführt.
  • Wie vorstehend beschrieben, wird in jeder der Dummyzellen des Brennstoffzellenstapels 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Dummyanordnung 110 gebildet, in denen der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 zusammen gestapelt werden. Im Gegensatz zu der Dummyzelle (nicht dargestellt) gemäß dem Vergleichsbeispiel, welche die Metallplatte anstelle der Elektrolytmembran 84 der Membranelektrodenanordnung 80 verwendet, kann diese Dummyanordnung 110 bei geringen Kosten erhalten werden, da keine Notwendigkeit besteht, Elemente, wie zum Beispiel den elektrisch leitfähigen porösen Körper und die Metallplatte, bereitzustellen, welche eine Mehrzahl von Materialien umfassen. Ferner ist es möglich, da die Dummyanordnung 110 aus den drei elektrisch leitfähigen porösen Körpern, nämlich dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112, dem zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 hergestellt wird und die erste Gasdiffusionsschicht 92 und die zweite Gasdiffusionsschicht 96 der Membranelektrodenanordnung 80 ebenfalls aus den elektrisch leitfähigen porösen Körpern hergestellt werden, den Aufwand eines Bereitstellens von Bestandteilen, welche jeder der Dummyzellen zugeordnet sind, zu reduzieren.
  • Ferner wird die Dummyanordnung 110 gebildet, indem die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, welche verschiedene Flächengrößen aufweisen, nämlich der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 gestapelt werden, um Schritte zum Verbinden des Dummy-Harz/-Kunststoff-Rahmenelements 104 in dem äußeren Randabschnitt der Dummyanordnung 110 bereitzustellen. Daher ist es beispielsweise möglich, ohne das Erfordernis eines speziellen Produktionsprozesses zur Bereitstellung eines Schrittes in einem äußeren Randbereich des elektrisch leitfähigen porösen Körpers (nicht dargestellt), welcher integral ausgebildet ist, die Dummyanordnung 110 relativ einfach zu erhalten.
  • Durch Bereitstellung der obigen Dummyanordnung 110 ist es möglich jede der Dummyzellen bereitzustellen, welche eine einfache und kostengünstige Struktur aufweisen.
  • Ferner umfasst jede der Dummyzellen die Dummyanordnung 110 in Übereinstimmung mit der Membranelektrodenanordnung 80 der Stromerzeugungszelle 12. Das heißt, da jede der Dummyzellen die Elektrolytmembran 84, die erste Elektrodenkatalysatorschicht 90 und die zweite Elektrodenkatalysatorschicht 94 nicht umfasst, wird eine Stromerzeugung nicht durchgeführt und es wird kein Wasser als Folge der Stromerzeugung produziert. Daher wirkt jede der Dummyzellen selbst als eine Wärmeisolierschicht und es ist möglich, Wasserkondensation in jeder der Dummyzellen zu unterbinden.
  • Da die erste Dummyzelle 18 und die zweite Dummyzelle 20 in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung an dem Ende des Stapelkörpers 14 bereitgestellt sind und die dritte Dummyzelle 24 an dem Ende des Stapelkörpers 14 bereitgestellt ist, welches in der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Richtung ausgerichtet ist, ist es möglich, eine Wärmeisolierleistung an dem Ende des Stapelkörpers 14 zu verbessern. Daher ist es auch in der Umgebung bei niedriger Temperatur möglich, einen Temperaturabfall am Ende des Stapelkörpers 14 im Vergleich zu der mittigen Position des Stapelkörpers 14 zu unterdrücken.
  • Da es ferner möglich ist, die Wärmeisolierleistung am Ende des Stapelkörpers 14 wie vorstehend beschrieben zu verbessern, auch in dem Fall einer Inbetriebnahme des Brennstoffzellenstapels 10 in der Umgebung unterhalb der Gefriertemperatur, ist es möglich, die Temperatur des gesamten Stapelkörpers 14 effektiv zu erhöhen. Daher ist es möglich, einen Spannungsabfall durch Einfrieren des produzierten Wassers usw. an den Enden des Stapelkörpers 14 zu unterdrücken.
  • Dementsprechend ist es in dem Brennstoffzellenstapel 10 möglich, durch die Dummyzellen, welche jeweils eine einfache und kostengünstige Struktur aufweisen, den Einfluss der Außenlufttemperatur auf den Brennstoffzellenstapel 10 zu unterdrücken und die Stabilität der Stromerzeugung zu verbessern.
  • Da in dem Brennstoffzellenstapel 10 die Wasserabweisungsbehandlung auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 oder den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 angewandt wird, ist es möglich die Stagnation des flüssigen Wassers, wie z.B. des Kondenswassers und/oder des produzierten Wassers, in jeder der Dummyzellen zu verhindern. Daher ist es auch in Umgebungen mit niedriger Temperatur möglich, das Einfrieren jeder der Dummyzellen zu verhindern.
  • Wie oben beschrieben, besteht bei der Dummyanordnung 110 jeder Dummyzelle, die keine Stromerzeugung durchführt, keine Notwendigkeit, wie im Fall der Membranelektrodenanordnung 80 der Stromerzeugungszelle 12, die eine Stromerzeugung durchführt, eine Maßtoleranz anzuwenden. Ferner hat das an dem äußeren Ende der Dummyanordnung 110 vorgesehene Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 die gleiche Struktur wie das an dem äußeren Ende der Membranelektrodenanordnung 80 vorgesehene Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82.
  • Dadurch, dass die Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 größer als die Flächengröße der zweiten Gasdiffusionsschicht 96 ausgebildet wird, ist es daher möglich, den Verbindungsbereich zwischen der Dummyanordnung 110 und dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 größer als den Verbindungsbereich zwischen der Membranelektrodenanordnung 80 und dem Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 auszubilden. Auf diese Weise ist es möglich, die Verbindungsfestigkeit des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und der Dummyanordnung 110 zu verbessern.
  • Zur Zeit des Ausrichtens des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 mit der Dummyanordnung 110 bevor diese Komponenten miteinander verbunden werden, ist es zur Herstellung der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 möglich, die Positionsanpassung in Übereinstimmung mit dem Abstand L2 zwischen der ersten gestuften Fläche 82d des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und der äußeren Endfläche 116b des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 vorzunehmen. Daher ist es durch Erhöhen der Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 und durch Reduzieren des Abstandes L2 möglich, die Positionsgenauigkeit zwischen dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 und der Dummyanordnung 110 zu verbessern.
  • Somit ist es in dem Brennstoffzellenstapel 10 möglich, das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 und die Dummyanordnung 110 miteinander zu verbinden, ohne ein Klappern in jeder der Dummyzellen zu verursachen. D.h. es ist möglich, die Herstellungskosten des Brennstoffzellenstapels 10 zu reduzieren und die Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels 10 zu verbessern.
  • Ferner sind in dem Brennstoffzellenstapel 10 der Einlassblockierteil 122a und der Auslassblockierteil 122b zwischen dem Abschnitt der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106, welcher sich in der Stapelrichtung näher an dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 befindet, und jedem des zweiten Dummyseparators 108 und des dritten Dummyseparators 130 bereitgestellt. Auf diese Weise ist es wie vorstehend beschrieben möglich, da der zweite Zwischenraum 126 als ein Wärmeisolierraum wirkt, die Wärmeisolierleistung in jeder der Dummyzellen zu verbessern. Da die Strömung des Brennstoffgases zu dem zweiten Zwischenraum 126 blockiert ist, ist es ferner möglich, die Menge des Brennstoffgases zu reduzieren, welches aus dem Brennstoffzellenstapel 10 abgeführt wird ohne zu elektrochemischen Reaktionen zur Stromerzeugung beizutragen.
  • Insbesondere wird dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas das sauerstoffhaltige Gas in der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Richtung in dem befeuchteten Zustand zugeführt. Wenn der Wasserdampf in dem sauerstoffhaltigen Gas kondensiert wird, so dass kondensiertes Wasser in dem flüssigen Zustand produziert wird und das kondensierte Wasser in die Stromerzeugungszellen 12 gespritzt wird, kann die Diffusionsleistung der Reaktionsgase unerwünscht gesenkt werden.
  • Zur Begegnung dieses Problems ist in dem vorstehend beschriebenen Brennstoffzellenstapel 10 der Verbindungskanal 125 zwischen dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 der mit einem Harz-/Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung 106 in der Stapelrichtung und jedem des ersten Dummyseparators 105 und des zweiten Dummyseparators 108 bereitgestellt. In der Struktur strömt das zugeführte sauerstoffhaltige Gas, welches dem Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas jeder Dummyzelle zugeführt wird, durch den ersten Zwischenraum 109 über den Verbindungskanal 125. Selbst wenn das sauerstoffhaltige Gas das kondensierte Wasser enthält, wird daher das kondensierte Wasser durch jede der Dummyzellen gesammelt und es ist möglich, zu verhindern, dass das kondensierte Wasser in die Stromerzeugungszellen 12 gespritzt wird.
  • Während der Hochlaststromerzeugung des Brennstoffzellenstapels 10 oder wenn die Stromerzeugung des Brennstoffzellenstapels 10 gestoppt wird und die Strömungsrate des sauerstoffhaltigen Gases, das durch den ersten Zwischenraum 109 strömt, durch den Trocknungsprozess erhöht wird, oder wenn jede der Dummyzellen getrocknet wird, wird das von jeder der Dummyzellen gesammelte Kondenswasser usw., im flüssigen Zustand problemlos aus jeder der Dummyzellen abgeführt.
  • In der Dummyanordnung 110 ist die Wasserabweisungsbehandlung auf den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116, welcher dem zweiten Zwischenraum 126 zugewandt ist, oder den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 aufgebracht, welcher den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 benachbart ist. Daher ist es in jeder der Dummyzellen möglich zu verhindern, dass flüssiges Wasser aus dem ersten Zwischenraum 109 in den zweiten Zwischenraum 126 strömt, in dem die Strömung des Brennstoffgases wie oben beschrieben blockiert ist.
  • Dadurch wird es möglich, durch das sauerstoffhaltige Gas, das durch den ersten Zwischenraum 109 strömt, die Wasserabführung aus jeder der Dummyzellen geeigneter zu ermöglichen. Dementsprechend ist es möglich, die Stagnation des flüssigen Wassers innerhalb der Dummyzelle zu unterdrücken. Daher ist es auch in der Umgebung mit niedriger Temperatur möglich, das Einfrieren jeder der Dummyzellen zu vermeiden. Wie vorstehend beschrieben, ist es in dem Brennstoffzellenstapel 10 möglich, die Stabilität der Stromerzeugung durch jede der Dummyzellen zu verbessern, an welchen das Einfrieren unterbunden wird.
  • In dem Brennstoffzellenstapel 10 weisen das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 10 und das Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 82 die gleiche Struktur auf. Daher kann die gleiche Struktur für das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement 104 und das Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement 82 der Stromerzeugungszelle 12 angewandt werden. Dementsprechend kann jede der Dummyzellen eine einfachere und kostengünstigere Struktur aufweisen.
  • In dem Brennstoffzellenstapel 10 sind die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper, d.h. der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper 114 und der dritte elektrisch leitfähige poröse Körper 116 aus dem gleichen Material hergestellt. Anders als bei der Dummyzelle gemäß dem Vergleichsbeispiel, bei welcher die Metallplatte durch den elektrisch leitfähigen porösen Körper gehalten wird, ist es daher in jeder der Dummyzellen des Brennstoffzellenstapels 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung möglich, den Kontaktwiderstand in der Dummyanordnung 110 zu reduzieren. Da es in der Struktur möglich ist, den Innenwiderstand des Brennstoffzellenstapels 10 zu verringern, ist es möglich, den Wirkungsgrad der Stromerzeugung zu verbessern. Es ist zu beachten, dass die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (der erste elektrisch leitfähige poröse Körper 112, die zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 und die dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 aus verschiedenen Materialien hergestellt sein können).
  • Anders als bei der Stromerzeugungszelle 12, bei welcher die äußeren Abschnitte des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 und der Membranelektrodenanordnung 80 zur Unterdrückung von Querlecks usw. fest miteinander verbunden sind, besteht in jeder der Dummyzellen, die keine Stromerzeugung durchführen, keine Notwendigkeit zur Unterdrückung von Querlecks. Daher wird es durch Bilden des zweiten Verbindungsteils 120, an welchem die Dummyanordnung 110 und das Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 104 in der Umfangsrichtung des äußeren Umfangs der Dummyanordnung 110 (dritter elektrisch leitfähiger poröser Körper 116) diskontinuierlich miteinander verbunden sind, möglich, den Schritt des Verbindens der Dummyanordnung 110 und des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 zu vereinfachen und jede der Dummyzellen effizienter zu erhalten. Darüber hinaus ist es möglich, die Produktionseffizienz des Brennstoffzellenstapels 10 zu verbessern. Es ist zu beachten, dass der zweite Verbindungsteil 120 um die Dummyanordnung 110 herum ausgebildet sein kann.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst in den zweiten Verbindungsteil 120 der Harz-/Kunststoff-Vorsprung 120a als der Teil des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 82 den zweiten Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b, welcher mit dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 imprägniert ist. Daher ist es, beispielsweise im Gegensatz zu dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 und der Dummyanordnung 110, die unter Verwendung von Klebstoff nur zwischen dem Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement 111 und der Dummyanordnung 110 miteinander verbunden sind, möglich, die Verbindungsfestigkeit des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements 111 und der Dummyanordnung 110 zu verbessern.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist der zweite Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b in der Umfangsrichtung diskontinuierlich in dem äußeren freiliegenden Abschnitt 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 bereitgestellt. Daher ist es im Gegensatz zu dem Fall, bei welchem der zweite Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b um den äußeren freiliegenden Abschnitt 116a des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 herum bereitgestellt wird, möglich, den Abschnitt zu reduzieren, welcher zur Zeit des Deformierens (Schmelzens) des Dummy-Harz-/Kunststoff Rahmenelements 111 erwärmt wird. Als Folge hiervon ist es möglich das Auftreten von Verzügen usw. des Dummy-Harz-/Kunststoff Rahmenelements 111 aufgrund von Erwärmung zu unterbinden.
  • In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist der zweite Verbindungsteil 120 (zweiter Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b) in dem äußeren Randabschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers 116 bereitgestellt und der zweite Verbindungsteil 120 (zweiter Harz-/Kunststoff-Imprägnierungsabschnitt 120b) ist nicht in dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 oder dem zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 bereitgestellt. Auch in diesem Fall ist es möglich, den Verbindungsschritt zum Verbinden des Dummy-Harz-/Kunststoff Rahmenelements 111 und der Dummyanordnung 110 zu vereinfachen und Verzüge des Dummy-Harz-/Kunststoff Rahmenelements 111 aufgrund von Erwärmung zu unterbinden.
  • In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird der Harz-/Kunststoff-Vorsprung 120a als ein Teil des Dummy-Harz-/Kunststoff Rahmenelements 111 durch erwärmen deformiert. Auf diese Weise ist es mit einer einfachen Struktur möglich, den zweiten Verbindungsteil 120 einfach und in geeigneter Art und Weise auszubilden. Somit wird es möglich, jede der Dummyzellen in effizienterer Art und Weise zu erhalten. Darüber hinaus ist es möglich die Produktionseffizienz des Brennstoffzellenstapels 10 zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht als auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt anzusehen. Es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise kann, wie in 13 und 14 dargestellt, in der durch den Pfeil B2 gekennzeichneten Richtung an einem Ende der Dummyanordnung 110, an der unteren Position in der vertikalen Richtung (gekennzeichnet durch den Pfeil C2) der Dummyanordnung 110, ein Durchgangsloch 117 vorgesehen sein, welches den ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112, den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 und den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 durchtritt. In den Beispielen aus den 13 und 14 weist der zu der Axialrichtung des Durchgangslochs 117 orthogonale Querschnitt eine Kreisform auf. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Ferner können die Durchgangslöcher 117, welche jeweils in dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112, dem zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 ausgebildet sind, die gleiche Größe oder voneinander verschiedene Größen aufweisen.
  • Der erste Zwischenraum 109 der Dummyanordnung 110, welcher benachbart zu dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 und dem zweiten Zwischenraum 126 der Dummyanordnung 110 bereitgestellt ist, welcher benachbart zu dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 bereitgestellt ist, sind an einer dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas benachbarten Position durch das Durchgangsloch 117 miteinander verbunden. D.h. in jeder der Dummyzellen sind der erste Zwischenraum 109 und der zweite Zwischenraum 126 an beiden Seiten der Dummyanordnung 110, an der Position, welche dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas benachbart ist, durch das Durchgangsloch 117 miteinander verbunden.
  • Wie vorstehend beschrieben ist das Durchgangsloch 117 in der Dummyanordnung 110 vorgesehen, um den ersten Zwischenraum 109 und den zweiten Zwischenraum 126 in der vertikalen Richtung an der unteren Position miteinander zu verbinden. Daher bewegt sich das flüssige Wasser, auch in dem Fall, in welchem das flüssige Wasser in den zweiten Zwischenraum 126 eintritt, durch die Schwerkraft in Richtung des Durchgangslochs 117 und das flüssige Wasser wird durch das Durchgangsloch 117 in Richtung des ersten Zwischenraums 109 geführt.
  • Dadurch, dass das sauerstoffhaltige Gas durch den ersten Zwischenraum 109 strömt, wird es möglich, eine Wasserabfuhr aus jeder der Dummyzellen in geeigneter Weise zu erleichtern, und es wird möglich, eine Stagnation des flüssigen Wassers innerhalb jeder der Dummyzellen zu unterbinden. Daher ist es auch in der Umgebung bei niedriger Temperatur möglich, ein Einfrieren jeder der Dummyzellen zu unterbinden. Als Folge hiervon ist es durch jede der Dummyzellen, an welchen das Einfrieren unterbunden ist, möglich, die Stromerzeugungsstabilität des Brennstoffzellenstapels 10 zu verbessern.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist in dem Brennstoffzellenstapel 10 das Durchgangsloch 117 der Dummyanordnung 110 benachbart zu dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas bereitgestellt. In der Struktur ist es möglich, das durch das Durchgangsloch 117 aus dem zweiten Zwischenraum 126 zu dem ersten Zwischenraum 109 geführte flüssige Wasser, zu dem Äußeren jeder der Dummyzellen abzuführen (Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas).
  • Wie vorstehend beschrieben, weist in dem Brennstoffzellenstapel 10 jeder der Separatoren und jeder der Dummyseparatoren eine rechteckige Form mit der in der horizontalen Richtung ausgerichteten Längsrichtung auf. Ferner ist der Zuführkanal 40 für ein sauerstoffhaltiges Gas in jedem der Separatoren und jedem der Dummyseparatoren in der vertikalen Richtung (gekennzeichnet durch den Pfeil C1) an dem oberen Ende bereitgestellt und der Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas in jedem der Separatoren und der Dummyseparatoren in der vertikalen Richtung (gekennzeichnet durch den Pfeil C2) an der unteren Position bereitgestellt. In der Struktur ist es möglich Wasser in geeigneter Weise abzuführen, indem das flüssige Wasser in jeder der Stromerzeugungszellen 12 und jeder der Dummyzellen durch die Schwerkraft effektiv zu dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas geführt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, strömt in dem Brennstoffzellenstapel 10 das sauerstoffhaltige Gas in einer Richtung durch den ersten Zwischenraum 109, welche in der Längsrichtung jedes der Dummyseparatoren ausgerichtet ist. In der Struktur ist es möglich, das flüssige Wasser in jeder der Dummyzellen in einfacher Weise durch den ersten Zwischenraum 109 in Richtung des Abführkanals 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas zu führen, um das Wasser abzuführen.
  • In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Dummyanordnung 110 dass eine kreisförmige Durchgangsloch 117 in einer Draufsicht benachbart zu dem Abführkanal 46 für ein sauerstoffhaltiges Gas ausgebildet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Das Durchgangsloch 117 kann in der vertikalen Richtung an einer beliebigen Position unterhalb der Dummyanordnung 110 vorgesehen sein. Ferner sollte das Durchgangsloch 117 eine Form aufweisen, welche den ersten Zwischenraum 109 und den zweiten Zwischenraum 126 verbinden kann. Ferner kann in der Dummyanordnung 110 eine Mehrzahl der Durchgangslöcher 117 bereitgestellt sein.
  • In dem obigen Ausführungsbeispielen ist eine Wasserabweisungsbehandlung auf den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 oder den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 angewandt. Um den Eintritt flüssigen Wassers in den zweiten Zwischenraum 126 wirksam zu unterbinden, sollte die Wasserabweisungsbehandlung besonders bevorzugt auf den dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 angewandt werden, welche sich in der Nähe des zweiten Zwischenraumes 126 befindet. Ferner ist es auch in dem Fall, in welchem eine Wasserabweisungsbehandlung auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper 114 angewandt wird, welcher dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper 116 benachbart ist, möglich, einen Eintritt flüssigen Wassers in den zweiten Zwischenraum 126 wirksam zu unterbinden. Allerdings ist die vorliegende Findung nicht in dieser Hinsicht beschränkt. Eine Wasserabweisungsbehandlung kann auf den ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper 112 angewandt werden.
  • In dem Brennstoffzellenstapel 10 gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel sind die erste Endstromerzeugungseinheit 16, die erste Dummyzelle 18 und die zweite Dummyzelle 20 an der Seite des Stapelkörpers 14, welche durch den Pfeil A1 gekennzeichnet ist, gemeinsam gestapelt und die zweite Endstromerzeugungseinheit 22 und die dritte Dummyzelle 24 sind an der Seite des Stapelkörpers 14 in der Richtung gestapelt, welche durch den Pfeil A2 gekennzeichnet ist.
  • Wie vorstehend beschrieben, ist die Anzahl von Dummyzellen, welche an der durch den Pfeil A1 gekennzeichneten Seite des Stapelkörpers 14, d.h. an der Einlassseite des sauerstoffhaltigen Gases bereitgestellt ist, im Vergleich zu der Anzahl von Dummyzellen hoch, welche an der durch den Pfeil A2 gekennzeichneten Seite des Stapelkörpers 14, d.h. an der Auslassseite des sauerstoffhaltigen Gases bereitgestellt ist. Auf diese Weise wird es möglich, den Eintritt des kondensierten Wassers in die Stromerzeugungszellen 12 wirksam zu unterdrücken. Allerdings ist die Anzahl der Dummyzellen nicht besonders beschränkt, solange der Brennstoffzellenstapel 10 in der Stapelrichtung die Dummyzelle an wenigstens einer Endseite des Stapelkörpers 14 umfasst.
  • Ferner ist die erste Endstromerzeugungseinheit 16 oder die zweite Endstromerzeugungseinheit 22 zwischen der Stromerzeugungszelle 12 und der ersten Dummyzelle 18 oder der dritten Dummyzelle 24 eingefügt. Auf diese Weise ist es möglich, die Membranelektrodenanordnungen 80 in der ersten Endstromerzeugungseinheit 16 und der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 zu kühlen, welche in der Stapelrichtung an beiden Enden des Stapelkörpers 14 eine Stromerzeugung unter den gleichen Bedingungen durchführen wie die andere Membranelektrodenanordnung 80. Als Folge hiervon wird es möglich, dasselbe Gleichgewicht zwischen einer Wärmeerzeugung und Kühlung über den gesamten Stapelkörper 14 zu erzielen. Dementsprechend ist es möglich, eine weitere Verbesserung in Bezug auf die Stromerzeugungsleistung und die Stromerzeugungsstabilität zu erzielen.
  • Allerdings sind die erste Endstromerzeugungseinheit 16 und die zweite Endstromerzeugungseinheit 22 nicht wesentlich. Der Brennstoffzellenstapel 10 kann nur eine der ersten Endstromerzeugungseinheit 16 und der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 umfassen oder der Brennstoffzellenstapel 10 kann keine der ersten Endstromerzeugungseinheit 16 und der zweiten Endstromerzeugungseinheit 22 umfassen.
  • Ein Brennstoffzellenstapel (10) umfasst wenigstens einen Stapelkörper (14), welcher gebildet wird, indem eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen (12) in einer Stapelrichtung gestapelt wird, und eine erste Dummyzelle (18), welche in der Stapelrichtung an einem Ende des Stapelkörpers (14) bereitgestellt ist. Die Stromerzeugungszelle (12) umfasst eine Membranelektrodenanordnung (80). Die erste Dummyzelle (18) umfasst eine Dummyanordnung (110), welche gebildet wird, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper (112, 114, 116), welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen, zusammen gestapelt werden, ein Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelement (111), welches um die Dummyanordnung (110) herum ausgebildet ist, und Dummyseparatoren (105, 108, 130).
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4727972 [0005]

Claims (21)

  1. Brennstoffzellenstapel (10), umfassend: einen Stapelkörper (14), welcher eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen (12) umfasst, welche in einer Stapelrichtung zusammen gestapelt sind, wobei die Stromerzeugungszellen (12) jeweils eine Membranelektrodenanordnung (80), ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (82), welches um die Membranelektrodenanordnung (80) herum bereitgestellt ist, und Separatoren (32, 36, 38) umfassen, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung (80) sandwichartig angeordnet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (80) eine Elektrolytmembran (84) und Elektroden (86, 88) umfasst, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran (84) bereitgestellt sind, wobei die Elektroden (86, 88) jeweils eine Gasdiffusionsschicht (92, 96) aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper aufweisen; eine Dummyzelle (18, 20, 24), welche in der Stapelrichtung an wenigstens einem Ende des Stapelkörpers (14) bereitgestellt ist; wobei die Dummyzelle (18, 20, 24) eine Dummyanordnung (110), welche der Membranelektrodenanordnung (80) entspricht, ein Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111), welches um die Dummyanordnung (110) herum bereitgestellt ist, und Dummyseparatoren (105, 108, 130) umfasst, zwischen denen die Dummyanordnung (110) sandwichartig angeordnet ist; und die Dummyanordnung (110) gebildet wird, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper (112, 114, 116) zusammen gestapelt werden, welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen.
  2. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei jeder der Separatoren (32, 36, 38) und der Dummyseparatoren (105, 108, 130) einen Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen, und einen Kanal (42, 44) für ein Brennstoffgas aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen; ein Separator der Separatoren (32, 36, 38), der einer der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt; ein weiterer Separator der Separatoren (32, 36, 38), der einer weiteren der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas aufweist, entlang welchem das Brennstoffgas strömt; ein erster Zwischenraum (109), welcher dem Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, zwischen einem Dummyseparator der Dummyseparatoren (105, 108, 130), welcher in der Stapelrichtung einer Endseite der Dummyanordnung (110) zugewandt ist, und der einen Endseite der Dummyanordnung (110) ausgebildet ist, ein zweiter Zwischenraum (126), welcher dem Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen einem weiteren Dummyseparator der Dummyseparatoren (105, 108, 130), welcher in der Stapelrichtung einer weiteren Endseite der Dummyanordnung (110) zugewandt ist, und der weiteren Endseite der Dummyanordnung (110) ausgebildet ist, ein Verbindungskanal (125), welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, zwischen dem Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum (109) bereitgestellt ist; und ein Blockierteil (122a, 122b), welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des Brennstoffgases zu blockieren, zwischen dem Kanal (42, 44) für ein Brennstoffgas und dem zweiten Zwischenraum (126) bereitgestellt ist.
  3. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111) eine gleiche Struktur wie das Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (82) aufweist.
  4. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116) aus einem gleichen Material hergestellt sind.
  5. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei ein Verbindungsteil (120), welcher dazu eingerichtet ist, die Dummyanordnung (110) und das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111) miteinander zu verbinden, in einer Umfangsrichtung der Dummyanordnung (110) diskontinuierlich ausgebildet ist.
  6. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei die Dummyanordnung (110) gebildet wird, indem die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116), umfassend einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper (112), einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper (114), welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (112) ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper (116), welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) ist, gestapelt werden; und die Flächengröße des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) größer als eine Flächengröße der Gasdiffusionsschicht (92, 96) ist.
  7. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 6, wobei der zweite elektrisch leitfähige poröse Körper (114) in der Stapelrichtung an einer Mitte der Dummyanordnung (110) bereitgestellt ist; das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111) umfasst: eine Kontaktfläche (82hb), welche dazu eingerichtet ist, einen äußeren freiliegenden Abschnitt (114b) des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) zu berühren, welcher sich nach außen über eine äußere Endfläche (112a) des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (112) hinaus erstreckt; und eine Verbindungsfläche (82ea), welche durch einen Verbindungsteil (120) mit einem äußeren freiliegenden Abschnitt (116a) des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) verbunden ist, welcher sich nach außen über eine äußere Endfläche (114a) des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) hinaus erstreckt, und wobei der Verbindungsteil (120) in einer Umfangsrichtung des äußeren freiliegenden Abschnitts (116a) des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) diskontinuierlich ausgebildet ist.
  8. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 7, wobei der Verbindungsteil (120) einen Imprägnierungsabschnitt (120b) umfasst, wobei der äußere freiliegende Abschnitt (116a) des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) mit einem Teil des geschmolzenen Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) imprägniert ist.
  9. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 8, wobei ein Teil des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) ein Harz-/ Kunststoff-Vorsprung (120a) ist, welcher an einer äußeren Seite über die Verbindungsfläche (82ea) des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) hinaus in einer derartigen Weise bereitgestellt ist, dass der Harz-/ Kunststoff-Vorsprung (120a) in einer Dickenrichtung des Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (82) vorsteht.
  10. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei auf einen der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116) eine Wasserabweisungsbehandlung angewandt wird.
  11. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 10, wobei die Dummyanordnung (110) gebildet wird, indem die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116), umfassend einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper (112), einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper (114), welcher auf den ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper (112) gestapelt ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper (116), welcher auf den zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper (114) gestapelt ist, gestapelt werden; eine Wasserabweisungsbehandlung auf einen des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) und des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) angewandt wird, jeder aus der Separatoren (32, 36; 38) und der Dummyseparatoren (105, 108, 130) einen Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen, und einen Kanal (42, 44) für ein Brennstoffgas aufweist, welcher dazu eingerichtet ist, einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen; der Separator (32, 36, 38), der einer der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt; der Separator (32, 36, 38), der einer weiteren der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas aufweist, entlang welchem das Brennstoffgas strömt; ein erster Zwischenraum (109), welcher dem Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, zwischen dem Dummyseparator (105, 108, 130) und dem ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper (112) ausgebildet ist; ein zweiter Zwischenraum (126), welcher dem Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen dem Dummyseparator (105, 108, 130) und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper (116) ausgebildet ist; ein Verbindungskanal (125), welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, zwischen dem Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum (109) bereitgestellt ist; und ein Blockierteil (122a, 122b), welcher dazu eingerichtet ist, eine Strömung des Brennstoffgases zu blockieren zwischen dem Kanal (42, 44) für ein Brennstoffgas und dem zweiten Zwischenraum (126) bereitgestellt ist.
  12. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 11, wobei ein Verbindungsteil (120), welcher dazu eingerichtet ist, die Dummyanordnung (110) und das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111) miteinander zu verbinden, in einer Umfangsrichtung des elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116), welcher, unter den drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116), eine größte Flächengröße aufweist, diskontinuierlich ausgebildet ist.
  13. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei jeder der Separatoren (32, 36, 38) und der Dummyseparatoren (105, 108, 130) einen Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas, welcher dazu eingerichtet ist, einem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen, und einen Kanal (42, 44) für ein Brennstoffgas aufweist, welcher dazu eingerichtet ist einem Brennstoffgas zu erlauben, in der Stapelrichtung des Stapelkörpers (14) zu strömen, ein Separator der Separatoren (32, 36, 38), der einer der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas aufweist, entlang welchem das sauerstoffhaltige Gas strömt; ein weiterer Separator der Separatoren (32, 36, 38), der einer weiteren der Elektroden (86, 88) der Membranelektrodenanordnung (80) zugewandt ist, ein Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas aufweist, entlang welchem das Brennstoffgas strömt; ein erster Zwischenraum (109), welcher dem Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas entspricht, zwischen einem Dummyseparator der Dummyseparatoren (105, 108, 130), der in der Stapelrichtung einer Endseite der Dummyanordnung (110) zugewandt ist, und der einen Endseite der Dummyanordnung (110) ausgebildet ist; ein zweiter Zwischenraum (126), welcher dem Strömungsfeld (66) für ein Brennstoffgas entspricht, zwischen einem weiteren Dummyseparator der Dummyseparatoren (105, 108, 130), der in der Stapelrichtung einer weiteren Endseite der Dummyanordnung (110) zugewandt ist, und der weiteren Endseite der Dummyanordnung (110) ausgebildet ist; ein Verbindungskanal (125), welcher dazu eingerichtet ist; eine Strömung des sauerstoffhaltigen Gases zuzulassen, zwischen dem Kanal (40, 46) für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum (109) bereitgestellt ist; und die Dummyanordnung (110) ein Durchgangsloch (117) aufweist, welches an einer unteren Position den ersten Zwischenraum (109) und den zweiten Zwischenraum (126) in einer vertikalen Richtung verbindet.
  14. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 13, wobei das Durchgangsloch (117) der Dummyanordnung (110) an einer Auslassseite des sauerstoffhaltigen Gases, welches durch den ersten Zwischenraum (109) strömt, benachbart zu dem Kanal (46) für ein sauerstoffhaltiges Gas bereitgestellt ist.
  15. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Separatoren (32, 36, 38) und die Dummyseparatoren (105, 108, 130) eine rechteckige Form aufweisen, und eine Längsrichtung der rechteckigen Form in einer horizontalen Richtung ausgerichtet ist; der Kanal (40) für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Einlassseite, welcher dazu eingerichtet ist, das sauerstoffhaltige Gas dem Strömungsfeld (56) für ein sauerstoffhaltiges Gas und dem ersten Zwischenraum (109) zuzuführen, in der vertikalen Richtung der Separatoren (32, 36, 38) und der Dummyseparatoren (105, 108, 130) an einer oberen Position bereitgestellt ist; und der Kanal (46) für ein sauerstoffhaltiges Gas an einer Auslassseite, welcher dazu eingerichtet ist, das sauerstoffhaltige Gas aus dem Strömungsfeld (56) und dem ersten Zwischenraum (109) abzuführen, in der vertikalen Richtung der Separatoren (32, 36, 38) und der Dummyseparatoren (105, 108, 130) an einer unteren Position bereitgestellt ist.
  16. Brennstoffzellenstapel (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei der erste Zwischenraum (109) dazu eingerichtet ist, dem sauerstoffhaltigen Gas zu erlauben, in einer Richtung zu strömen, welche in einer Längsrichtung der Dummyseparatoren (105, 108, 130) ausgerichtet ist.
  17. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 1, wobei die drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116) einen ersten elektrisch leitfähigen porösen Körper (112), einen zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körper (114), welcher eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (112) ist, und einen dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper (116) umfassen, welche eine Flächengröße aufweist, die größer als diejenige des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) ist; und das Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111) einen äußeren Randabschnitt (82b), einen Absatz (82e), welcher von einem inneren Ende des äußeren Randabschnitts (82b) über einen gesamten Umfang durch eine erste gestufte Fläche (82d) nach innen vorsteht, und einen dünnen Abschnitt (82g) umfasst, welcher von einem inneren Ende des Absatzes (82e) über einen gesamten Umfang durch eine zweite gestufte Fläche (82f) nach innen vorsteht; ein äußerer Randabschnitt des dritten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (116) mit dem Absatz (82e) des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) überlappt; und ein äußerer Randabschnitt des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) zu dem dünnen Abschnitt (82g) des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) benachbart ist; und eine äußere Endfläche (112a) des ersten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (112) einer inneren Endfläche (82i) des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) zugewandt ist.
  18. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 17, wobei eine Dicke des zweiten elektrisch leitfähigen porösen Körpers (114) größer als eine Höhe der zweiten gestuften Fläche (82f) ist.
  19. Brennstoffzellenstapel (10) nach Anspruch 17 oder 18, wobei zwischen dem dünnen Abschnitt (82g) des Dummy-Harz-/Kunststoff-Rahmenelements (111) und dem dritten elektrisch leitfähigen porösen Körper (116) ein Zwischenraum ausgebildet ist.
  20. Dummyzelle (18, 20, 24) für einen Brennstoffzellenstapel (10), wobei der Brennstoffzellenstapel umfasst: einen Stapelkörper (14), welcher eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen (12) umfasst, welche in einer Stapelrichtung zusammen gestapelt sind, wobei die Stromerzeugungszellen (12) jeweils eine Membranelektrodenanordnung (80), ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (82), welches um die Membranelektrodenanordnung (80) herum bereitgestellt ist, und Separatoren (32, 36, 38) umfassen, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung (80) sandwichartig angeordnet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung (80) eine Elektrolytmembran (84) und Elektroden (86, 88) umfasst, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran (84) bereitgestellt sind, wobei die Elektroden jeweils eine Gasdiffusionsschicht (92, 96) aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper aufweisen; wobei die Dummyzelle (18, 20, 24) in der Stapelrichtung wenigstens an einem Ende des Stapelkörpers (14) bereitgestellt ist; wobei die Dummyzelle (18, 20, 24) eine Dummyanordnung (110), welche der Membranelektrodenanordnung (80) entspricht, ein Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111), welches um die Dummyanordnung (110) herum bereitgestellt ist, und Dummyseparatoren (105, 108, 130) umfasst, zwischen denen die Dummyanordnung (110) sandwichartig angeordnet ist; und die Dummyanordnung (110) gebildet wird, indem drei elektrisch leitfähige poröse Körper (112, 114, 116) gestapelt werden, welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen.
  21. Verfahren zur Herstellung einer Dummyzelle (18, 20, 24), welche in einer Stapelrichtung wenigstens an einem Ende eines Stapelkörpers (14) eines Brennstoffzellenstapels (10) bereitgestellt ist; wobei der Brennstoffzellenstapel (10) umfasst: den Stapelkörper (14), welcher eine Mehrzahl von Stromerzeugungszellen (12) umfasst, welche in der Stapelrichtung zusammen gestapelt sind, wobei die Stromerzeugungszellen jeweils eine Membranelektrodenanordnung (80), ein Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (82), welches um die Membranelektrodenanordnung (80) herum bereitgestellt ist, und Separatoren (32, 36, 38) umfassen, zwischen denen die Membranelektrodenanordnung (80) sandwichartig angeordnet ist, wobei die Membranelektrodenanordnung eine Elektrolytmembran (84) und Elektroden (86, 88) umfasst, welche an beiden Seiten der Elektrolytmembran (84) bereitgestellt sind, wobei die Elektroden jeweils eine Gasdiffusionsschicht (92, 96) aus einem elektrisch leitfähigen porösen Körper aufweisen; wobei das Verfahren umfasst: einen Wasserabweisungsbehandlungsschritt eines Anwendens einer Wasserabweisungsbehandlung auf einen der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116), welche jeweils eine verschiedene Flächengröße aufweisen; einen ersten Stapelschritt eines Zusammenstapelns der drei elektrisch leitfähigen porösen Körper (112, 114, 116), um eine Dummyanordnung (110) auszubilden, welche der Membranelektrodenanordnung (80) entspricht; einen Harz-/ Kunststoff-Rahmen-Verbindungsschritt eines Versehens der Dummyanordnung (110) mit einem Dummy-Harz-/ Kunststoff-Rahmenelement (111), welches sich um die Dummyanordnung (110) herum erstreckt, um dadurch eine mit einem Harz-/ Kunststoff-Rahmen ausgestattete Dummyanordnung (110) zu erhalten; und einen zweiten Stapelschritt eines sandwichartigen Anordnens der mit einem Harz-/ Kunststoff-Rahmen ausgestatteten Dummyanordnung (110) zwischen Dummyseparatoren (105, 108, 130), um die Dummyzelle (18, 20, 24) zu erhalten.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10964968B2 (en) * 2018-03-20 2021-03-30 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack and method of producing dummy cell
JP7141431B2 (ja) * 2020-09-16 2022-09-22 本田技研工業株式会社 燃料電池積層体の製造方法及び燃料電池スタックの製造方法
JP7484763B2 (ja) * 2021-02-18 2024-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池モジュール

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4727972B2 (ja) 2004-11-25 2011-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4727972Y1 (de) 1968-04-03 1972-08-24
JP4572062B2 (ja) * 2003-06-26 2010-10-27 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2005166304A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP5079994B2 (ja) 2004-11-25 2012-11-21 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5436919B2 (ja) * 2009-04-27 2014-03-05 本田技研工業株式会社 燃料電池モジュール
JP5608713B2 (ja) * 2011-12-21 2014-10-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5935778B2 (ja) * 2013-09-27 2016-06-15 トヨタ自動車株式会社 ダミーセル及び燃料電池スタック
KR20150048407A (ko) 2013-10-28 2015-05-07 현대자동차주식회사 더미 셀을 가지는 연료전지 스택
WO2015136295A1 (en) * 2014-03-12 2015-09-17 Ceres Intellectual Property Company Limited Fuel cell stack arrangement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4727972B2 (ja) 2004-11-25 2011-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

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