DE10225210A1

DE10225210A1 - Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE10225210A1
Application number: DE10225210A
Authority: DE
Inventors: Chisato Kato; Yoshio Kiyokawa; Shiro Akiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: JP2002367631A; US20020187384A1; JP4000790B2; CA2389480C; CA2389480A1; US7569298B2; DE10225210B4

Abstract

Eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle enthält eine erste Dichtungsfläche (51), die in einem ersten Separator (18) auf einer Seite einer Elektrolytmembran (11) angeordnet ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in einem Separator (18) auf der anderen Seite der Elektrolytmembran (11) angeordnet ist, und eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur, die innerhalb oder außerhalb der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur ist aus einer gestuften zurückspringenden Fläche, die zumindest in der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist, einem Hohlraum (56) einer Nut, die in einem inneren Abschnitt und/oder einem äußeren Abschnitt der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist, einem Hohlraum (57), der außenseitig an zumindest einem der Separatoren (18) ausgebildet ist, oder eine gestufte Aussparung (60) aufgebaut, die zumindest in einem der Separatoren (18) ausgebildet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur nimmt eine zusätzliche Dichtungsmasse darin auf, um einen einheitlichen Dichtungsdruck, der auf die Dichtungsmasse (50) wirkt, zu sichern, und um die zusätzliche Dichtungsmasse an einem Austreten aus den Gas-Durchgängen (27) und den Gasverteilern (29) zu hindern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle eines Polymerelektrolyttyps.

Ein PEFC-(Polymerelektrolytbrennstoffzellen-)Gerät enthält einzelne Brennstoffzellen. Jede der Brennstoffzellen enthält einen Membran-Elektrodenaufbau (MEA) und einen Separator. Der MEA enthält eine Elektrolytmembran und ein Paar Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran angeordnet sind. Das Paar Elektroden enthält eine Anode, die auf einer Seite der Membran vorgesehen ist, und aus einer ersten Katalysatorschicht ausgebildet ist, und eine Katode, die auf der anderen Seite der Membran ausgebildet ist, und aus einer zweiten Katalysatorschicht ausgebildet ist. Eine erste Diffusionsschicht kann zwischen der erste Katalysatorschicht und einem ersten Separator vorgesehen sein, und eine zweite Diffusionsschicht kann zwischen der zweiten Katalysatorschicht und einem zweiten Separator vorgesehen sein. Der erste Separator hat einen Durchgang, der darin zum Zuführen von Brennstoffgas (Wasserstoff) zu der Anode ausgebildet ist, und der zweite Separator hat einen Durchgang, der für Oxidansgas (Sauerstoff, üblicherweise Luft) zu der Katode ausgebildet ist. Zumindest eine Schicht der Brennstoffzelle 1 bildet eine Baugruppe aus. Eine Anzahl Baugruppen werden gestapelt, und elektrische Anschlüsse, elektrische Isolatoren und Endplatten werden an gegenüberliegenden Enden der Stapelbaugruppen angeordnet, um einen Stapel Brennstoffzellen auszubilden. Nach dem Festziehen des Stapels Brennstoffzellen zwischen den gegenüberliegen Endplatten in einer Brennstoffzellenstapelrichtung, werden die Endplatten an einem Befestigungsbauteil (beispielsweise einer Spannplatte), das sich in einer Brennstoffzellenstapelrichtung außerhalb des Stapels Brennstoffzellen erstreckt, durch Bolzen befestigt, die sich senkrecht zu der Brennstoffstapelrichtung erstrecken.

In den PEFC wird an der Anode Wasserstoff zu positiv geladenen Wasserstoffionen (d. h. Protonen) und Elektronen umgewandelt. Die Wasserstoffionen bewegen sich durch die Elektrolytmembran zu der Katode, wo die Wasserstoffionen mit zugeführten Sauerstoff und Elektronen reagieren (die an einer Anode des benachbarten MEA erzeugt wurden, und die durch einen Separator zu der Katode des momentanen MEA bewegt werden), um Wasser wie folgt auszubilden:
an der Anode: H₂ → 2H⁺ + 2e^-
an der Katode: 2H⁺ + 2e^- + (1/2)O₂ → H₂O

Damit die obige Reaktion abläuft, werden Brennstoffgas und Oxidansgas zu dem Stapel geführt. Da ferner die Brennstoffzellentemperatur aufgrund der Wärme ansteigt, die durch die Wassererzeugungsreaktion und durch Joulesche Wärme erzeugt wird, ist ein Kühlmittel-Durchgang an jeder Zelle oder an jeder Baugruppe ausgebildet, und ein Kühlmittel (normalerweise Kühlwasser) wird durch den Kühlmittel- Durchgang geführt. Damit das Brennstoffgas, das Oxidansgas und das Kühlmittel nicht aus den entsprechenden Durchgängen austritt, ist jede Brennstoffzelle zwischen ihren Separatoren abgedichtet.

Die Japanische Patentschrift Nr. HEI 11-154522 offenbart die Verwendung einer Fluid-Dichtungsmasse (Flüssigdichtung), um zwischen den Separatoren abzudichten.

Jedoch entstehen mit der herkömmlichen Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle folgende Probleme:
Als erstes entstehen Schwierigkeiten, um eine einheitliche Dichtung zu gewährleisten. Da die Dicke der Dichtungsmasse durch eine Dicke der Elektrolytmembran zwischen einem Bereich, wo eine Elektrolytmembran vorhanden ist, und einem anderen Bereich abweicht, wo die Elektrolytmembran nicht vorhanden ist, verändert sich der Dichtungsdruck, der auf dis Dichtungsmasse wirkt, und ein einheitlicher Dichtungsdruck kann nicht gewährleistet werden. Ausführlicher ausgedrückt, wirkt auf die Dichtungsmasse an dem Bereich, an dem die Elektrolytmembran vorhanden ist, ein großer Druck und das Kriechen der Dichtungsmasse ist groß, so dass sich der Dichtungsdruck über einen Zeitraum verringert, was mit einem Verlust der Anzugskraft des Stapels begleitet ist, und wodurch die Ausgabe der Brennstoffzelle verringert wird.

Als zweites gibt es nicht nur die oben beschriebene Dichtungsdruckabweichung aufgrund des Vorhandenseins der Elektrolytmembran oder ihres Fehlens zwischen den Dichtungsflächen, sondern ebenfalls eine Abweichung in der Beschichtungsdicke der Dichtungsmasse, was bei der Zielsetzung eines einheitlichen Dichtungsdrucks Schwierigkeiten verursacht. An einem Ort, wo ein Überdruck auf die Dichtungsmasse wirkt, kann die Dichtungsmasse zwischen den Dichtungsflächen heraustreten. Wenn die herausgetretene Dichtungsmasse einen Querschnittsbereich eines Gas-Durchgangs verringert, oder den Gas-Durchgang blockiert, führt das zu einer negativen Beeinflussung der Ausgabe der Brennstoffzelle.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle zu schaffen, die einen einheitlichen Dichtungsdruck gewährleisten kann.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle zu schaffen, die sowohl verhindern kann, dass eine Dichtungsmasse zwischen Dichtflächen heraustritt, als auch einen einheitlichen Dichtungsdruck gewährleistet.

Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gewürdigt.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Stapels Brennstoffzellen, bei der eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß der Erfindung angewendet wird.

Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts des Stapels Brennstoffzellen aus Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle eines Vergleichs für die Struktur aus Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle eines Vergleichs für die Strukturen aus Fig. 6 bis 8.

Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines Stapels Brennstoffzellen eines anderen Vergleichs für die Strukturen aus Fig. 6 bis 8.

Fig. 11 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 12 ist eine Seitenansicht eines anderen Endabschnitts eines Separators der Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung und einen Vergleich für das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

Fig. 14 ist eine Schnittansicht einer Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle eines Vergleichs für die Struktur des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 15 ist eine Seitenansicht eines anderen Endabschnitts eines Separators des Vergleichs aus Fig. 14.

Fig. 16 ist eine Seitenansicht des Separators aus Fig. 15 in einem Fall, bei dem der äußere Endabschnitt des Separators gedrückt wird, um nicht übermäßig gebogen zu werden.

Eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß der Erfindung wird mit Bezug auf die Fig. 1 bis 16 beschrieben.

Fig. 1 und 2 zeigen einen Stapel Brennstoffzellen, die für jedes Ausführungsbeispiel der Erfindung anwendbar sind. Fig. 3, 5, 6, 7, 8 und 11 zeigen jeweils ein erstes Ausführungsbeispiel, ein zweites Ausführungsbeispiel, ein drittes Ausführungsbeispiel, ein vierten Ausführungsbeispiel, ein fünften Ausführungsbeispiel und ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Abschnitte, die in allen Ausführungsbeispielen der Erfindung gemeinsam oder gleichartig sind, werden bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Als erstes werden diejenigen Abschnitte, die gemeinsam oder gleichartig bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind, mit Bezug auf Fig. 1 bis 3 beschrieben.

Eine Brennstoffzelle 10, bei der eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle gemäß der Erfindung ein Polymerelektrolytbrennstoffzellentyp (nachfolgend PEFC) ist, ist beispielsweise an einem Fahrzeug befestigt. Jedoch kann die Brennstoffzelle 10 für etwas anderes als für ein Fahrzeug verwendet werden.

Wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, enthält die PEFC 10 einen Stapel einzelner Brennstoffzellen 23. Jede Brennstoffzelle enthält einen Membran-Elektrodenaufbau (MEA) und einen Separator 18. Der MEA enthält eine Elektrolytmembran 11 und ein Paar Elektroden, die auf gegenüberliegenden Seiten der Membran 11 angeordnet sind. Das Paar Elektroden enthält (a) eine Anode 14, die auf einer Seite der Membran vorgesehen ist, und die eine erste Katalysatorschicht 12 enthält, und (b) eine Katode 17, die auf der anderen Seite der Membran vorgesehen ist, und die eine zweite Katalysatorschicht 15 enthält. Eine erste Diffusionsschicht 13 kann zwischen der ersten Katalysatorschicht 12 und einem Separator 18 angeordnet sein, der auf einer Anodenseite des MEA vorgesehen ist, und eine zweite Diffusionsschicht 16 kann zwischen der zweiten Katalysatorschicht 15 und einem Separator 18 angeordnet sein, der auf der Katodenseite des MEA vorgesehen ist. Der Separator 18, der auf einer Anodenseite des MEA vorgesehen ist, enthält einen Brennstoffgas-(Wasserstoff-) Durchgang 27a, der an einer ersten, dem MEA gegenüberliegenden Fläche ausgebildet ist, und ein Kühlmittel- (Kühlwasser-)Durchgang 26, der an einer zweiten gegenüberliegenden Fläche ausgebildet ist. Der Separator 18, der auf einer Katodenseite des MEA vorgesehen ist, enthält einen Oxidansgas-(Sauerstoff-, üblicherweise Luft-)Durchgang 27b, der an einer ersten, dem MEA gegenüberliegenden Fläche ausgebildet ist, und kann einen Kühlmittel-(Kühlwasser-) Durchgang 26 oder einen zweiten Gas-Durchgang 27 enthalten, der an einer zweiten gegenüberliegenden Fläche ausgebildet ist. Zumindest eine Brennstoffzelle bildet eine Baugruppe 19 aus, und eine Anzahl Baugruppen werden gestapelt, und elektrische Anschlüsse 20, elektrische Isolatoren 21 und Endplatten 22 werden an gegenüberliegenden Enden der Stapelbaugruppen angeordnet, um den Stapel Brennstoffzellen 23 auszubilden. Nach dem Anziehen des Stapels Brennstoffzellen 23 zwischen den Endplatten 22 in einer Brennstoffzellenstapelrichtung, werden die Endplatten 22 an dem Befestigungsbauteil 24 (beispielweise an einer Spannplatte), das sich in der Brennstoffzellenstapelrichtung außerhalb der Stapels Brennstoffzellen erstreckt, durch Bolzen 25 oder Muttern verbunden.

Der Kühlwasser-Durchgang 26 ist bei jeder Brennstoffzelle oder bei jeder Baugruppe vorgesehen.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist bei dem Stapel Brennstoffzellen 23 ein Kühlmittelverteiler 28 ausgebildet. Der Kühlmittelverteiler 28 ist mit dem Kühlmittel-Durchgang 26 der Brennstoffzelle verbunden. Das Kühlmittel strömt von einem einlassseitigen Kühlmittelverteiler 28 zu dem Kühlmittel-Durchgang 26 der Brennstoffzelle, und dann von dem Kühlmittel-Durchgang 26 der Brennstoffzelle zu einem auslassseitigen Kühlmittelverteiler 28.

Auf gleiche Weise ist in dem Stapel Brennstoffzellen 23 ein Gasverteiler 29 ausgebildet. Der Gasverteiler 29 enthält einen Brennstoffgasverteiler 29a und einen Oxidansgasverteiler 29b, der Brennstoffgasverteiler 29a ist mit dem Brennstoffgas-Durchgang 27a der Brennstoffzelle verbunden, und der Oxidansgasverteiler 29b ist mit dem Oxidansgas- Durchgang 27b der Brennstoffzelle verbunden. Das Brennstoffgas strömt von einem einlassseitigen Brennstoffgasverteiler 29a zu dem Brennstoffgas-Durchgang 27a der Brennstoffzelle und dann von dem Brennstoffgas-Durchgang 27a der Brennstoffzelle zu einem auslassseitigen Brennstoffgasverteiler 29a. Das Oxidansgas strömt von einem einlassseitigen Oxidansgasverteiler 29b zu dem Oxidansgas-Durchgang 27b der Brennstoffzelle und dann von dem Oxidansgas-Durchgang 27b der Brennstoffzelle zu einem auslassseitigen Oxidansgasverteiler 29b.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, sind an einem ersten Endabschnitt des Brennstoffzellenstapels 23 eine Druckplatte 32 und ein Federmechanismus 33 angeordnet, um einer Belastungsabweichung, die auf dem Brennstoffzellenstapel 23 wirkt, zu unterdrücken, und sind an einem zweiten gegenüberliegenden Ende des Brennstoffzellenstapels 23 keine derartige Druckplatte und kein Federmechanismus angeordnet. Eine Kühlmittelröhre 30 zum Zuführen von Kühlmittel zu, und zum Ausgeben des Kühlmittels von dem Brennstoffzellenstapel 23 ist mit einer Endplatte 22 verbunden, die an dem zweiten Ende des Brennstoffzellenstapels 23 angeordnet, und eine Gasröhre 31 zum Zuführen von Reaktionsgas zu und zum Ausgeben des Reaktionsgases von der Brennstoffzelle 23 ist mit der Endplatte 22 verbunden, die an dem zweiten Ende des Brennstoffzellenstapels 23 angeordnet ist. Die Gasröhre 31 enthält eine Brennstoffgasröhre 31a und eine Oxidansgasröhre 31b. Die Brennstoffgasröhre 31a ist mit dem Brennstoffgasverteiler 29a und die Oxidansgasröhre 31b ist mit dem Oxidansgasverteiler 29b verbunden. Das Kühlmittel, das Brennstoffgas und das Oxidansgas treten in den Brennstoffzellenstapel 23 an der Endplatte 22, die an dem zweiten Ende des Brennstoffzellenstapels 23 angeordnet ist, kehren in der Brennstoffzelle 23 um und kommen zu der Endplatte 22, die an dem gleichen, zweiten Ende des Brennstoffzellenstapels 23 angeordnet ist, zurück.

Der Separator 18 ist mit einer oder jeder (a) Platte, die aus Kohlenstoff gefertigt ist und den Kühlmittel-Durchgang 26 und/oder den Gas-Durchgang 27 (den Brennstoffgas- Durchgang 27a, den Oxidansgas-Durchgang 27b) enthält, die darin ausgebildet sind, (b) Platte, die aus synthetischem Harz gefertigt ist, und die elektrisch leitend hergestellt wird, indem sie mit elektrischen Partikeln gemischt wird, und die den Kühlwasser-Durchgang 26 und/oder den Gas- Durchgang 27 enthält, die darin enthalten sind, und (c) Baugruppe einer Vielzahl Metallplatten aufgebaut, die konkav und/oder konvex zum Ausbilden von Durchgängen 26, 27sind. Der Separator 18, der in der Zeichnung gezeigt ist, ist ein Kohlenstoffseparator.

Der Separator 18 trennt (a) Brennstoffgas und Oxidansgas voneinander, (b) Brennstoffgas und Kühlmittel voneinander und/oder (c) Oxidansgas und Kühlmittel voneinander. Der Separator 18 ist aus einem leitenden Material und bildet einen elektrischen Stromdurchgang, durch den Elektroden von der Anode einer Brennstoffzelle zu der Katode einer benachbarten Brennstoffzelle fließen.

Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist über eine Dichtungsmasse 50 zwischen einem ersten Separator 18 und einem zweiten Separator 18, die auf entgegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran 11 angeordnet sind, ein äußerer Umfang der Elektrolytmembran 11 eingeschlossen, so dass die Brennstoffzelle durch die Dichtungsmasse 50 zwischen dem ersten und dem zweiten Separator und zwischen der Elektrolytmembran 11 und jedem ersten und zweiten Separatoren 18 abgedichtet ist. Die Dichtungsmasse 50 ist aus einer Fluid-Dichtungsmasse (Flüssig-Dichtung) ausgebildet, die auf einer ersten Dichtungsfläche 51, die in dem ersten Separator 18 ausgebildet ist, und auf einer zweiten Dichtungsfläche 51 aufgetragen wird, die in dem zweiten Separator 18 ausgebildet ist. Die Fluid-Dichtungsmasse wird getrocknet und verfestigt, um elastisch zu sein und einen Dichtungsabschnitt 52 zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 auszubilden. Der Umfangsabschnitt der Elektrolytmembran 11 ist an einem inneren Abschnitt des Dichtungsabschnitts 52 angeordnet, wo die Dichtungsmasse 50 zwischen der Elektrolytmembran 11 und sowohl der ersten Dichtungsfläche 51 des ersten Separators 18 als auch der zweiten Dichtungsfläche 51 des zweiten Separators 18 abdichtet. Der Umfangsabschnitt der Elektrolytmembran 11 ist nicht an einem äußeren Abschnitt des Dichtungsabschnitts 52 angeordnet, wo die Dichtungsmasse 50 zwischen der ersten Dichtungsfläche 51 des ersten Separators 18 und der zweiten Dichtungsfläche 51 des zweiten Separators 18 abdichtet. Die Elektroden 14 und 17 sind innerhalb des Dichtungsabschnitts 52 angeordnet und berühren den Dichtungsabschnitts 52 nicht. Die Dichtungsmasse 50 isoliert den ersten von dem zweiten Separator 18, die die Dichtungsmasse 50 umschließen, und ist aus einem elektrischen Isolator, beispielsweise einem Haftmittel, das aus synthetischem Harz gefertigt ist, hergestellt. Der Dichtungsabschnitt 52 erstreckt sich fortlaufend über die ganze Länge eines Umfangs der Brennstoffzelle. In einem Gehäuse, wo eine Gestalt der Brennstoffzelle rechteckig ist, erstreckt sich der Dichtungsabschnitt 52 fortlaufend über die vier Seiten der rechteckigen Brennstoffzelle.

Eine Dichtungsstruktur der Brennstoffzelle enthält eine erste Dichtungsfläche 51, die in dem ersten Separator 18 ausgebildet ist, und eine zweite Dichtungsfläche 51, die in dem zweiten Separator 18 ausgebildet ist, und eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur zum Sammeln eines Abschnitts der Dichtungsmasse 50 darin.

Die erste und die zweite Dichtungsfläche 51 liegen einander in einer Brennstoffstapelrichtung gegenüber. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur ist zumindest in einer der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 oder außerhalb einer Seitenfläche zumindest eines des ersten und des zweiten Separators 18 ausgebildet. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur enthält eine gestufte Ablauffläche, die zumindest in einer der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 enthalten ist, einen Hohlraum oder eine Nut, die in zumindest einer der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 enthalten ist, eine Kammer oder eine gestufte Aussparung, die in dem anderen Endabschnitt zumindest eines des ersten und des zweiten Separators 18 enthalten ist, oder einen Hohlraum, der außerhalb einer Seitenfläche eines des ersten und des zweiten Separators 18 ausgebildet ist.

Aufgrund des Vorsehens der Dichtungsmasse sammelnden Struktur weicht eine zusätzliche Dichtungsmasse in die Dichtungsmasse sammelnde Struktur aus, selbst wenn eine aufgetragene Menge der Dichtungsmasse 50 auf der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 nicht einheitlich ist. Folglich wird der Dichtungsdruck über den ganzen Bereich der ersten und der zweiten Dichtungsfläche einheitlich und eine Ausgabe der Brennstoffzelle wird gleichmäßig. Ferner wird die Dichtungsmasse 50 kaum in die Gasverteiler und den Gas- Durchgänge ausweichen, so dass eine Verringerung eines Schnittbereichs der Verteiler und der Durchgänge nicht auftritt, was die Ausgabe der Brennstoffzelle weiterhin stabilisiert.

Als Nächstes werden Abschnitte erläutert, die bei der Erfindung außergewöhnlich sind.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 3 dargestellt ist, unterscheidet sich ein erster Abstand (A + C), der zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 an einem ersten Bereich 53 angeordnet ist, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 vorgesehen ist, von einem zweiten Abstand (A), der zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 an einem zweiten Bereich 54 angeordnet ist, wo die Elektrolytmembran 11 nicht zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 vorgesehen ist, so dass der erste Flächenabschnitt, der an dem ersten Bereich 53 der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche 51angeordnet ist, von einem zurückbleibenden zweiten Oberflächenabschnitt zurückweicht, der an dem zweiten Bereich 54 der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche 51 angeordnet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur ist aus dem ersten Flächenabschnitt aufgebaut.
Der erste Abstand (A + C) ist durch eine Dicke (B) der Elektrolytmembran 11, wo (C) gleich (B) ist, größer als der zweite Abstand (A). Als Folge daraus ist eine Dicke (A) der Dichtungsmasse an dem ersten Bereich 53 gleich einer Dicke (A) der Dichtungsmasse an dem zweiten Bereich 54.
Die Zunahme (C) des Abstands zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 an dem ersten Bereich 53 wird durch Ausbilden einer gestuften Fläche erhalten, die eine Tiefe hat, die gleich der Zunahme (C) in einem der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 ist, oder durch Ausbilden einer gestuften Fläche, die eine Tiefe hat, die gleich einem Abschnitt (beispielsweise S(C)) der Zunahme (C) in einem der ersten und der zweiten Abdichtungsfläche 51 ist, und durch Ausbilden einer gestuften Fläche erhalten, die eine Tiefe hat, die gleich einem zurückbleibenden Abschnitt (beispielsweise S(C)) der Zunahme (C) in der anderen der ersten und der zweiten Abdichtungsfläche 51 ist.
Bei einem Vergleich (der nicht in der Erfindung enthalten ist) aus Fig. 4 hat eine Dichtungsfläche keine gestufte, zurückweichende Fläche. Der Abstand (A) zwischen den Dichtungsflächen an einem Bereich 53, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen den Dichtungsflächen enthalten ist, ist gleich einem Abstand (A) zwischen den Dichtungsflächen an einem Bereich 54, wo die Elektrolytmembran 11 nicht zwischen den Dichtungsflächen enthalten ist. Eine Dicke (A - B, wobei B eine Dicke der Elektrolytmembran ist) der Dichtungsmasse 50 an dem Bereich 53, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen den Dichtungsflächen enthalten ist, ist um die Dicke B der Elektrolytmembran 11 kleiner als eine Dicke (A) der Dichtungsmasse 50 an dem Bereich 54, wo die Elektrolytmembran 11 nicht zwischen den Dichtungsflächen enthalten ist. Wenn daher die Stapellast auferlegt wird, wird die Dichtungsmasse 50 an dem Bereich 53, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen den Dichtungsflächen enthalten ist, übermäßig gedrückt, und die Dichtungsmasse an dem Bereich 53 wird in relativ kurzer Zeit stark kriechen. Als Folge daraus wird ein Druck, der notwendig für die Elektroden ist, in relativ kurzer Zeit vermindert, und die Ausgabe der Brennstoffzelle verringert.
Da der erste Abstand zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 an dem ersten Bereich 53, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen der ersten und der zweiten Fläche 51 enthalten ist, anders als der zweite Abstand zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 an dem zweiten Bereich ist, wo die Elektrolytmembran 11 nicht zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 enthalten ist, insbesondere da der erste Abschnitt um die Dicke der Elektrolytmembran 11 größer als der zweite Abschnitt ist, ist hinsichtlich der technischen Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung ein Dichtungsdruck, der auf die Dichtungsmasse 50 wirkt, über den ersten Bereich 53 und den zweiten Bereich 54 einheitlich, und die Dichtungseigenschaften sind stabil.
Aufgrund der Dichtungsstruktur wird das Problem verhindert, das in dem Vergleich erzeugt wird, bei dem der Dichtungsdruck an dem ersten Abschnitt 53, der durch ein schnelles Kriechen begleitet ist, lokal erhöht ist, so dass die Ausgabe der Brennstoffzelle innerhalb eines langen Zeitraums stabil ist.
Da ferner die gestufte zurückweichende Fläche, die zumindest in der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 ausgebildet ist, auf eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur wirkt, erhält die gestufte zurückweichende Fläche in ihrem Inneren zusätzliche Dichtungsmasse, um die zusätzliche Dichtungsmasse daran zu hindern, in die Gas-Durchgänge und die Kühlwasser-Durchgänge zu treten, so dass die Verringerung des Schnittbereichs dieser Durchgänge aufgrund einer ausgetretenen Dichtungsmasse verhindert wird. Ferner wird die Dichtungsmasse an einem Austreten zu den Elektroden gehindert, und daher werden dadurch erzeugte Schwierigkeiten vermieden.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist ein Hohlraum 56 in zumindest der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 des ersten und des zweiten Separators 18, die sich über die Elektrolytmembran 11 gegenüberliegen, ausgebildet. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur ist durch einen Hohlraum 56 in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet. Der Hohlraum 56 kann eine Nut, eine Aussparung oder eine Kammer sein. Ein Schnitt des Hohlraums 56 kann rechteckig, dreieckig, vieleckig, halbkreisförmig, R-förmig oder eine Kammer sein.
Zumindest eine der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 hat eine Breite und enthält in der Breite einen inneren Abschnitt (einen Abschnitt, der näher zu der Elektrode liegt) und einen äußeren Abschnitt (eine Abschnitt, der weiter von der Elektrode entfernt ist), und der Hohlraum 56 kann (a) in dem inneren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 des Separators 18, (b) in einem äußeren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 des Separators 18, oder (c) in sowohl dem inneren Abschnitt als auch dem äußeren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 des Separators 18 ausgebildet sein. Fig. 5 zeigt den zuvor erwähnten Fall (c).
Die zumindest eine der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 enthält zumindest eine Art Verteiler 28, 29a und 29b, und der Hohlraum 56 kann nicht nur in dem inneren und/oder äußeren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 des Separators 18, sondern auch entlang zumindest der Art Verteiler 28, 29a und 29b ausgebildet sein.
Da die Dichtungsmasse sammelnde Struktur den Hohlraum 56 enthält, und der Hohlraum 56 in der Dichtungsfläche 51 ausgebildet ist, weicht gemäß der technischen Vorteile des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung an einem Bereich, wo ein relativ hoher Druck auf die Dichtungsmasse 50 wirkt (beispielsweise an einem Bereich 53, wo die Elektrolytmembran 11 zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche 51 enthalten ist, und an einem Bereich, wo eine zu große Menge Dichtungsmasse 50 aufgetragen worden ist) eine zusätzliche Dichtungsmasse in den Hohlraum 56, so dass ein Dichtungsdruck einheitlich wird. Als Folge daraus werden die gleichen Vorteile, wie die des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erzielt.
Da ferner die zusätzliche Dichtungsmasse in den Hohlraum 56 ausweicht, wird die Dichtungsmasse daran gehindert, in die Reaktionsmittelgas-Durchgänge und den Kühlwasser-Durchgang auszutreten, und ein Blockieren der Durchgänge durch eine ausgetretene Dichtungsmasse wird verhindert oder unterdrückt.
Ferner ist bei dem Aufbau der Brennstoffzelle und dem des Stapels Brennstoffzellen 23 ein Arbeitsschritt zum Entfernen einer ausgetretenen Dichtungsmasse unnötig. Wenn eine Größe der Brennstoffzelle bestimmt wird, wird bei der herkömmlichen Gestaltung der Brennstoffzelle ein Verlust eines aktiven Bereichs der Elektroden aufgrund einer ausgetretenen Dichtungsmasse berücksichtigt, und das Verkleinern des aktiven Bereichs der Elektrode wird durch Vergrößern der Brennstoffzellen kompensiert. Da es jedoch erfindungsgemäß unnötig ist, einen derartiger Verlust eines aktiven Bereichs der Elektroden aufgrund einer ausgetretenen Dichtungsmasse durch die Gestaltung der Brennstoffzelle der Erfindung zu berücksichtigen, wird die Baugruppe des Stapels Brennstoffzellen nicht vergrößert.
Insbesondere für den Fall, bei dem der Hohlraum 56 in dem inneren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 ausgebildet ist, wird die Dichtungsmasse daran gehindert, in die Elektroden der Gas-Durchgänge 27a und 27b auszutreten, und Schwierigkeiten aufgrund eines derartigen Austretens der Dichtungsmasse werden unterdrückt.
Für den Fall, dass der Hohlraum 56 in dem äußeren Abschnitt der Dichtungsfläche 51 ausgebildet ist, wird die Dichtungsmasse 50 daran gehindert, zu einer Seitenfläche der Baugruppe und um eine rückseitige Fläche der Baugruppe auszutreten. Als Folge daraus können die Baugruppen parallel zueinander geschichtet werden, ohne dass sie anders als bei dem Vergleich in Fig. 10 durch eine ausgetretene Dichtungsmasse behindert werden.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben, wie in Fig. 6 dargestellt ist, der erste und der zweite Separator 18 eine Größe, die in der senkrechten Richtung zu der Brennstoffzellenstapelrichtung voneinander verschieden sind, und die Dichtungsmasse sammelnde Struktur enthält einen Hohlraum 57, der außerhalb einer Seitenfläche eines kleiner dimensionierten Separators enthalten ist. Ausführlicher ausgedrückt, erstreckt sich ein größer dimensionierter Separator um 3 bis 5 mm weiter als der kleiner dimensionierte Separator, und der Hohlraum 57 ist oberhalb einer oberen Fläche des größer dimensionierten Separators und außerhalb der Seitenfläche des kleiner dimensionierten Separators ausgebildet.
Fig. 9 und 10 zeigen Vergleiche, die nicht Teil der Erfindung sind. Wenn die gegenüberliegenden Separatoren die gleiche Größe haben, fällt die ausgetretene Dichtungsmasse zu der und haftet an der Seitenfläche der Baugruppe, wenn die Dichtungsmasse aus einer Seitenfläche der Baugruppe austritt. Es ist notwendig, die Dichtungsmasse von der Seitenfläche der Baugruppe durch ein Schneidmesser oder dgl. zu entfernen. Wenn die Dichtungsmasse um die rückseitige Fläche des Separators austritt, ist es schwierig, die Brennstoffzellen parallel zueinander zu stapeln.
Selbst wenn die Dichtungsmasse 50 von dem Zwischenraum der Dichtungsflächen 51 austritt, wird hinsichtlich der technischen Vorteile des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung die ausgetretene Dichtungsmasse in dem Hohlraum 57 gesammelt und tritt nicht zu einer Seite der Baugruppe oder um einer rückseitigen Fläche des Separators aus. Als Folge daraus wird die Entfernungsarbeit für eine ausgetretene Dichtungsmasse unnötig.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in Fig. 7 dargestellt ist, wird ein Damm 58 vorgesehen. Der erste und der zweite Separator 18 haben in der senkrechten Richtung zu der Brennstoffzellenstapelrichtung eine unterschiedliche Größe zueinander, und die Dichtungsmasse sammelnde Struktur enthält einen Hohlraum 57 zwischen dem Damm 58 und einer Seitenfläche eines kleiner dimensionierten Separators. Ausführlicher ausgedrückt, erstreckt sich ein größer dimensionierter Separator um 2 bis 4 mm weiter als ein kleiner dimensionierten Separator, und der Hohlraum 57 ist oberhalb einer unteren Fläche des größer dimensionierten Separators zwischen dem Damm 58 und der Seitenfläche des kleiner dimensionierten Separators ausgebildet.
Selbst wenn die Dichtungsmasse 50 zwischen den Dichtungsflächen 51 austritt, wird hinsichtlich der technischen Vorteile des vierten Ausführungsbeispiels die ausgetretene Dichtungsmasse in dem Raum 57 gesammelt und tritt nicht zu der Seite der Baugruppe oder um eine rückseitige Fläche des Separators aus. Als Folge daraus wird die Entfernungsarbeit einer ausgetretenen Dichtungsmasse unnötig. Da ferner der Damm 58 vorgesehen ist, kann der Vorsprungsabstand des größer dimensionierten Separators zu dem kleiner dimensionierten Separator kleiner als bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sein.

FÜNFTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält, wie in Fig. 8 gezeigt ist, zumindest einer des ersten und des zweiten Separators 18 eine Kammer 59, die an einer Ecke eines äußeren Endes des zumindest ersten und zweiten Separators 18 ausgebildet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur umfasst die Kammer 59. Eine Abmessung einer Seite der Kammer 59 beträgt 2 bis 4 mm. Die Kammer 59 kann durch eine R-Gestalt (gekrümmte Fläche) ersetzt werden.
Selbst wenn die Dichtungsmasse 50 zwischen den Dichtungsflächen 51 austritt, wird hinsichtlich der technischen Vorteile des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung die ausgetretene Dichtungsmasse in dem Hohlraum gesammelt, der durch die Kammer 59 definiert ist, und zu einer Seite der Baugruppe oder um eine rückseitige Fläche des Separators austreten. Als Folge daraus wird die Entfernungsarbeit für die ausgetretene Dichtungsmasse unnötig. Ferner wird sich durch Ausbilden des Hohlraums 56 in der Form einer Kammer (Fig. 8) oder in der Form einer R-Gestalt an einem äußeren Ende des Separators, der erste und der zweite gegenüberliegende Separator 18 nicht berühren, selbst wenn die äußeren Enden der Separatoren bei der Herstellung leicht gebogen sind, wodurch ein elektrischer Kurzschluss verhindert wird.

SECHSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält, wie in Fig. 11 bis 13 dargestellt ist, zumindest einer des ersten und des zweiten Separators 18 eine gestufte Aussparung 60, die sich zwischen der Dichtungsfläche 51 und einer außenseitigen Fläche des zumindest einen des ersten und zweiten Separators 18 erstreckt, und die Dichtungsmasse sammelnde Struktur enthält die Aussparung 60.
Die Aussparung 60 weicht von dem gegenüberliegenden Separator in der Brennstoffzellenstapelrichtung zurück. Eine Tiefe der Aussparung 60 wird derart bestimmt, dass, selbst wenn der äußere Endabschnitt des Separators 18 in Richtung auf den gegenüberliegenden Separator gebogen ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, die äußeren Endabschnitte der gegenüberliegenden Separatoren nicht miteinander in Kontakt kommen, wie in Fig. 11 gezeigt ist.
In einem Vergleich aus Fig. 14 bis 16 hat ein elektrischer Isolator 62 zwischen den äußeren Endabschnitten der gegenüberliegenden Separatoren angeordnet zu sein, wie in Fig. 14 gezeigt ist, um die äußeren Endabschnitten der gegenüberliegenden Separatoren vor einem Biegen zu bewahren, wie in Fig. 15 gezeigt ist, und vor einem gegenseitigen Berühren und vor einem elektrischen Kurzschluss zu bewahren. Um den Isolator 62 zwischen den Separatoren einzuführen, war, wie in einer oberen Hälfte der Fig. 13 dargestellt ist, bei dem herkömmlichen Aufbau der Brennstoffzelle ein Schritt 61 zum Anbringen eines Isolationsbandes an dem äußeren Ende des Separators notwendig, bevor ein Schritt zum Beschichten des Isolators auf dem Separator nötig war. Im Gegensatz dazu ist erfindungsgemäß der Schritt 61 nicht notwendig, wie in einer unteren Hälfte in Fig. 13 dargestellt ist. Ferner war bei einem herkömmlichen Aufbau der Brennstoffzelle ein Druckwerkzeug 63 zum Drücken des äußeren Endes des Separators notwendig, um das äußere Ende des Separators vor einem Biegen zu bewahren. Im Gegensatz dazu ist ein derartiges Drückwerkzeug erfindungsgemäß nicht notwendig vorzusehen.
Da die Aussparung 60 in dem äußeren Endabschnitt des Separators 18 ausgebildet ist, werden hinsichtlich der technischen Vorteile des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung die äußeren Endabschnitte der gegenüberliegenden Separatoren nicht miteinander in Kontakt gebracht, so dass ein Kurzschluss zwischen den äußeren Endabschnitten der gegenüberliegenden Separatoren nicht ausgebildet wird.
Selbst wenn ferner die Dichtungsmasse zwischen den Dichtungsflächen 51 austritt, wird die Dichtungsmasse in dem Zwischenraum gesammelt, der durch die Aussparung 60 begrenzt ist, und wird zu einer Seite der Baugruppe oder um eine rückseitige Fläche des Separators treten. Als Folge daraus ist es möglich, die Brennstoffzellen parallel zueinander zu schichten. Ferner wird während des Zusammenbaus der Brennstoffzelle und des Stapels Brennstoffzellen 23eine Entfernungsarbeit für herausgetretene Dichtungsmasse unnötig.
Eine Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle enthält eine erste Dichtungsfläche (51), die in einem ersten Separator (18) auf einer Seite einer Elektrolytmembran (11) angeordnet ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in einem Separator (18) auf der anderen Seite der Elektrolytmembran (11) angeordnet ist, und eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur, die innerhalb oder außerhalb der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur ist aus einer gestuften zurückspringenden Fläche, die zumindest in der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist, einem Hohlraum (56) einer Nut, die in einem inneren Abschnitt und/oder einem äußeren Abschnitt der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist, einem Hohlraum (57), der außenseitig an zumindest einem der Separatoren (18) ausgebildet ist, oder einer gestufte Aussparung (60) aufgebaut, die zumindest in einem der Separatoren (18) ausgebildet ist. Die Dichtungsmasse sammelnde Struktur nimmt eine zusätzlich Dichtungsmasse darin auf, um einen einheitlichen Dichtungsdruck, der auf die Dichtungsmasse (50) wirkt, zu sichern, und um die zusätzliche Dichtungsmasse an einem Austreten aus den Gas-Durchgängen (27) und den Gasverteilern (29) zu hindern.

Claims

1. Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle, wo ein äußerer Umfang einer Elektrolytmembran (11) durch eine Dichtungsmasse (50) eingeschlossen und zwischen einem ersten Separator (18) und einem zweiten Separator (18), die an gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran (11) angeordnet sind, gehalten wird, so dass die Brennstoffzelle zwischen dem ersten und dem zweiten Separator (18) und zwischen der Elektrolytmembran (11) und sowohl dem ersten als auch dem zweiten Separator (18) abgedichtet ist, wobei die Dichtungsstruktur enthält:
eine erste Dichtungsfläche (51), die in dem ersten Separator (18) enthalten ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in dem zweiten Separator (18) enthalten ist, wobei die erste Dichtungsfläche (51) und die zweite Dichtungsfläche (51) einander gegenüberliegen; und
eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur zum Sammeln eines Abschnitts der Dichtungsmasse (50) darin.

2. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei sich ein erster Abstand (A + C) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) an einem ersten Bereich (53), wo die Elektrolytmembran (11) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) vorhanden ist, von einem zweiten Abstand (A) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche eines zweiten Bereichs (54), wo die Elektrolytmembran (11) nicht zwischen der erste und der zweiten Dichtungsfläche (51) vorhanden ist, unterscheiden, so dass ein erster Flächenabschnitt, der an dem ersten Bereich (53) der zumindest ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) angeordnet ist, von einem zurückbleibenden, zweiten Flächenabschnitt zurückweicht, der an dem zweiten Bereich (54) der zumindest einen ersten und zweiten Dichtungsfläche (51) angeordnet ist, wobei die Dichtungsmasse sammelnde Struktur den ersten Flächenabschnitt enthält.

3. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 2, wobei der erste Abstand (A + C) um eine Dicke (B) der Elektrolytmembran (11) größer als der zweite Abstand (A) ist.

4. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei die Dichtungsmasse sammelnde Struktur einen Hohlraum (56) enthält, der zumindest in einer der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist.

5. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 4, wobei die zumindest eine erste und zweite Dichtungsfläche (51) einen inneren Abschnitt, der angrenzend an einem Verteiler innerhalb der Brennstoffzelle ist, und einen äußeren Abschnitt enthält, der angrenzend an einem äußeren Umfang der Brennstoffzelle ist, und wobei der Hohlraum (56) in dem inneren Abschnitt ausgebildet ist.

6. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 4, wobei die zumindest eine erste und zweite Dichtungsfläche (51) einen inneren Abschnitt, der angrenzend an einem Verteiler innerhalb der Brennstoffzelle ist, und einen äußeren Abschnitt enthält, der angrenzend an einem äußeren Umfang der Brennstoffzelle ist, und wobei der Hohlraum (56) in dem äußeren Abschnitt ausgebildet ist.

7. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 4, wobei die zumindest eine erste und zweite Dichtungsfläche (51) einen inneren Abschnitt, der angrenzend an einem Verteiler innerhalb der Brennstoffzelle ist, und einen äußeren Abschnitt enthält, der angrenzend an einem äußeren Umfang der Brennstoffzelle ist, und wobei der Hohlraum (56) sowohl in dem inneren Abschnitt als auch in dem äußeren Abschnitt ausgebildet ist.

8. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 4, wobei zumindest die erste und die zweite Dichtungsfläche (51) zumindest einen Verteiler (28, 29a, 29b) enthält, und wobei der Hohlraum (51) entlang zumindest einem Verteiler (28, 29a, 29b) ausgebildet ist.

9. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei der erste und der zweite Separator (18) verschiedene Abmessungen haben, und wobei die Dichtungsmasse sammelnde Struktur einen Hohlraum (57) enthält, der außerhalb einer Seitenfläche des kleiner dimensionierten Separators ausgebildet ist.

10. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei zumindest einer des ersten und des zweiten Separators (18) eine Kammer (59) enthält, die an einer Ecke eines äußeren Endes des zumindest einen des ersten und des zweiten Separators (18) ausgebildet ist, und wobei die Dichtungsmasse sammelnde Struktur die Kammer (59) enthält.

11. Dichtungsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei zumindest der erste und der zweite Separator (18) eine gestufte Aussparung (60) enthält, die sich zwischen einer Dichtungsfläche (51) und einer außenseitigen Fläche des zumindest einen des ersten und des zweiten Separators (18) erstreckt, und wobei die Dichtungsmasse sammelnde Struktur die Aussparung (60) enthält.

12. Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle, wo ein äußerer Umfang einer Elektrolytmembran durch eine Dichtungsmasse (50) enthalten und zwischen einem ersten Separator (18) und einem zweiten Separator (18) gehalten ist, die an gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran (11) angeordnet sind, so dass die Brennstoffzelle zwischen dem ersten und dem zweiten Separator (18) und zwischen der Elektrolytmembran (11) und jedem des ersten und des zweiten Separators (18) abgedichtet ist, wobei die Dichtungsstruktur enthält:
eine erste Dichtungsfläche (51), die in dem ersten Separator (18) ausgebildet ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in dem zweiten Separator (18) ausgebildet ist, wobei die erste Dichtungsfläche (51) der zweiten Dichtungsfläche (51) gegenüberliegt, wobei sich ein erster Abstand (A + C) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) an einem Bereich (53), wo die Elektrolytmembran (11) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) vorhanden ist, von einem zweiten Abstand (A) zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) an einem zweiten Bereich (54) unterscheidet, wo die Elektrolytmembran (11) nicht zwischen der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) vorhanden ist.

13. Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle, wobei ein äußerer Umfang einer Elektrolytmembran (11) durch eine Dichtungsmasse (50) enthalten und zwischen einem ersten Separator (18) und einem zweiten Separator (18) gehalten ist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran (11) gegenüberliegen, so dass die Brennstoffzelle zwischen dem ersten und dem zweiten Separator (18) und zwischen der Elektrolytmembran (11) und jedem des ersten und des zweiten Separators (18) abgedichtet ist, und wobei die Dichtungsstruktur enthält:
eine erste Dichtungsfläche (51), die in dem ersten Separator (18) ausgebildet ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in dem zweiten Separator (18) ausgebildet ist, wobei die erste Dichtungsfläche (51) und die zweite Dichtungsfläche (51) einander gegenüberliegen; und
eine Dichtungsmasse sammelnde Struktur, die zumindest in der ersten Dichtungsfläche (51) und der zweiten Dichtungsfläche (51) ausgebildet ist, um einen Abschnitt der Dichtungsmasse (50) darin zu sammeln.

14. Dichtungsstruktur einer Brennstoffzelle, wobei einer äußerer Umfang einer Elektrolytmembran (11) durch eine Dichtungsmasse (50) enthalten und zwischen einem ersten Separator (18) und einem zweiten Separator (18) gehalten ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Elektrolytmembran (11) angeordnet sind, so dass die Brennstoffzelle zwischen dem ersten und dem zweiten Separator (18) und zwischen der Elektrolytmembran (11) und jedem des ersten und des zweiten Separators (18) abgedichtet ist, wobei die Dichtungsstruktur enthält:
eine erste Dichtungsfläche (51), die in dem ersten Separator (18) ausgebildet ist, und eine zweite Dichtungsfläche (51), die in dem zweiten Separator (18) ausgebildet ist, wobei die erste Dichtungsfläche (51) der zweiten Dichtungsfläche (51) gegenüberliegt; und
eine gestufte Aussparung (60), die zumindest in einm des ersten und in des zweiten Separators (18) ausgebildet ist, um sich zwischen zumindest einer der ersten und der zweiten Dichtungsfläche (51) und einer außenseitigen Fläche des zumindest einen des ersten und des zweiten Separators (18) zu erstrecken.