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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzellenstapelstruktur und insbesondere auf eine Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle (PEMFC) Stapelstruktur.
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Eine Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle ist aufgebaut, indem Membran-Elektrodeneinheiten (MEA`s) und Separatoren laminiert werden. Jeder der MEA`s ist aus einer Elektrodenmembran aus einer Ionenaustauschmembran, einer Elektrode (Anode oder Brennstoffpol) aus einer katalytischen Schicht, die auf einer Fläche der Elektrodenmembran angeordnet ist, und eine Elektrode (Kathode oder Luftpol) aus einer katalytischen Schicht, die auf der anderen Fläche der Elektrodenmembran angeordnet ist, zusammengesetzt. Jeder der Separatoren besitzt einen Fluiddurchgang zum Beliefern bzw. zuführen der Anode und Kathode mit einem entsprechendem aus den MEA`s mit jeweils Brennstoffgas (Wasserstoff) und Oxidationsgas (Sauerstoff, gewöhnlich Luft). Jeder der Separatoren besitzt auch einen Kühlmittelstromkanal, durch welchen Kühlmittel strömt. Eine Diffusionsschicht ist zwischen jedem der MEA`s und einem entsprechenden der Separatoren eingefügt. Eines oder mehrere Zellen werden laminiert, um ein Modul zusammenzusetzen. Die gleichen Module wie dieses werden laminiert, um eine Modulgruppe zusammenzusetzen. Ein Terminal, ein Isolator und eine Endplatte werden auf jeder Seite der Modulgruppe in Richtungen angeordnet, in welchen die Zellen laminiert werden (nachstehend als eine Zelllaminierungsrichtung bezeichnet). Ein so laminierter Zellkörper wird in der Zelllaminierungsrichtung befestigt. Der laminierte Zellkörper wird auf dessen Außenseite durch ein Befestigungselement (zum Beispiel eine Spannungsplatte, ein Spannungsbolzen oder dergleichen) befestigt, wodurch ein Stapel aufgebaut wird.
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Auf der Anodenseite der Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle tritt eine Reaktion auf, wonach ein Wasserstoffmolekül in zwei Wasserstoffionen und zwei Elektronen umgewandelt wird, und die Wasserstoffionen bewegen sich durch eine Elektrolytmembran zu der Kathodenseite. Auf der Kathodenseite der Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle tritt eine Reaktion auf, wonach zwei Wassermoleküle aus vier Wasserstoffionen, vier Elektronen, und einem Sauerstoffmolekül hergestellt werden (die in der Anode eines benachbarten der MEA`s hergestellten Elektronen durchdringen einen entsprechenden der Separatoren, oder die in der Anode hergestellten Elektronen einer Zelle auf einem Ende des laminierten Zellkörpers strömen zu der Kathode einer Zelle auf der anderen Seite des laminierten Zellkörpers durch eine externe Schaltung). Anodenseite: H2 → 2H+ + 2e– Kathodenseite: 2H+ + 2e– + (1/2)O2 → H2O
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Damit Wasserstoffionen sich durch die Elektrolytmembran bewegen, ist es notwendig, dass die Elektrolytmembran in geeigneterweise nass ist. Zusätzlich zu dem zweckmäßigen Befeuchtungsgas und dessen Zuführung in den laminierten Zellkörper, wird durch die Strom erzeugenden Reaktionen hergestelltes Wasser, das vorstehend erwähnt wurde, verwendet, um die Elektrolytmembran nass zu halten. Wenn jedoch die Elektrolytmembran exzessiv nass wird, werden Wassertaschen (Überschwemmung) in Gasstromkanälen geschaffen. Dies verursacht eine Abnahme der Leistung der Brennstoffzelle.
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Aus der
EP 0 959 511 A2 ist eine Stapelstruktur für eine Brennstoffzelle bekannt, mit der sich die Nutzungsrate des zugeführten Oxidationsgases verbessern lässt. Der Brennstoffzellenstapel weist hierzu an einem Gasauslass- und Gaseinlassende des laminierten Zellkörpers, der durch Laminieren (Aufeinanderstapeln) einer vorbestimmten Anzahl von Stromerzeugungszellen aufgebaut ist, eine Umkehrplatte auf, die einen Teil eines Oxidationsgasverteilerwegs bildet und die das nur in Teilen verbrauchte Oxidationsgas wieder in den laminierten Zellkörper zurückführt.
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Anderseits wird gemäß einem in der
JP 2001-236975 A vorgeschlagenen Verfahren, ein Bypass-Stromkanal für Gase, der zur Stromerzeugung irrelevant ist, in einem tiefen Endteil eines Brennstoffzellenstapels gebildet, hergestelltes Wasser, das durch diesen Bypassstromkanal geströmt ist, um in einem Gas-Verteiler auf der Gasauslass- und Gaseinlassseite zu verbleiben, wird extrudiert, und das Auftreten von Nachteilen, die aus dem hergestellten Wasser resultieren, wird eingeschränkt.
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Jedoch tritt bei dem Brennstoffzellenstapel des verwandten Stands der Technik ein Problem auf, und zwar ein Abfall in der Spannung der Endzelle während der Stromerzeugung. Dieses Problem wird hauptsächlich aufgrund der folgenden Gründe verursacht. Das Erste (1) besteht darin, dass Kondensat und Verunreinigungen (Metallionen, die in einem System und dergleichen enthalten sind) dazu tendieren, sich mit den End-Zellen zu vermischen, so dass Überschwemmung oder Kontamination verursacht wird, und, dass Zellspannungen als Folge verringert werden. Das Zweite (2) besteht darin, dass die Endteile für externe Wärme empfänglich werden und folglich dazu tendieren, gekühlt zu werden, und dass folglich Überschwemmung auftritt.
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Sogar, wenn der Bypassstromkanal für Gase in dem tiefen Ende an dem Auslass oder Einlass des Stapels gebildet wird, wie in der
JP 2001-236975 A offenbart ist, ist ein Abfall der Spannung in diesen Zellen an den Gasauslass- und Gaseinlassenden unvermeidlich. Insbesondere in den Zellen an den Gasauslass- und Gaseinlassenden ist es wahrscheinlich, dass Nachteile durch Verunreinigungen, die sich mit Gas vermischt haben, verursacht werden. Diese Nachteile können durch den vorstehend erwähnten verwandten Stand der Technik nicht eliminiert werden. Zudem wird ein anderes Problem verursacht, welches das Auftreten von Überschwemmung ist, das auf der Tatsache basiert, dass die Zellen an den Gasauslass- und Gaseinlassenden dazu tendieren, gekühlt zu werden. Dieses Problem kann auch nicht gelöst werden.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffzellenstapelstruktur bereitzustellen, die einen Abfall der Spannung unterdrücken kann, der aus Überschwemmung oder Kontamination in den Endteilen in der Zelllaminierungsrichtung resultiert, insbesondere in den Zellen an den Gasauslass- und Gaseinlassenden.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird zum Erreichen der vorstehend angegebenen Aufgabe eine Brennstoffzellenstapelstruktur bereitgestellt, wie sie im Anspruch 1 definiert ist.
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Da in dieser Anordnung die Schicht, in welcher der Gasstromkanal gebildet wird, wenigstens an dem Gasauslass-/einlassende bereitgestellt wird, ist es möglich, das Auftreten eines Abfalls der Spannung zu beschränken, die aus der Überschwemmung durch Wasser oder Kontamination durch Verunreinigungen an einem Ende in der Zelllaminierungsrichtung resultiert, insbesondere in einer Zelle an dem Gasauslass- und Gaseinlassende. Zudem kann der Einfluss von externen Temperaturen (niedrigen Temperaturen) verringert werden, und die Kondensation von Wasser und Überschwemmung kann unterdrückt werden.
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Die Gasstromkanalschicht ist für die Stromerzeugung der Brennstoffzelle irrelevant. Ferner ist die Brennstoffzelle in einer Ausführungsform eine Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle. Weiter ist die Gasstromkanalschicht in einer Ausführungsform eine Blind- bzw. Scheinzellschicht ohne MEA.
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Die Gasstromkanalschicht wird am Gasauslass- und Gaseinlassende des laminierten Zellkörpers bereitgestellt. Daher ist es möglich, einen Abfall der Spannung einzuschränken, der aus Überschwemmung oder Kontamination an jedem Ende in der Zelllaminierungsrichtung resultiert.
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Weiter ist die Gasstromkanalschicht in einer Ausführungsform aus einer Mehrzahl von Schichten zusammengesetzt.
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Darüber hinaus werden in einer Ausführungsform sowohl ein Brennstoffgasstromkanal als auch ein Oxidationsgasstromkanal in einer Fläche der Gasstromkanalschicht gebildet. Da in dieser Anordnung sowohl der Brennstoffgasstromkanal als auch der Oxidationsgasstromkanal in einer Fläche gebildet werden, kann die Dicke der Schicht im Vergleich mit einem Fall verringert werden, in dem die Gasstromkanäle in zwei Flächen gebildet werden.
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Darüber hinaus werden der Brennstoffgasstromkanal und der Oxidationsgasstromkanal in einer Ausführungsform in der Richtung einer Ebene der Gasstromkanalschicht gebildet. Zudem wird in einer Ausführungsform ein Kühlmittelstromkanal in einer Fläche der Gasstromkanalschicht gebildet. Ferner ist die Gasstromkanalschicht in einer Ausführungsform leitend. Ferner ist die Gasstromkanalschicht in einer Ausführungsform aus Kohlenstoff hergestellt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Erreichen der vorstehend angegebenen Aufgabe eine Brennstoffzellenstapelstruktur bereitgestellt, wie sie im Anspruch 9 definiert ist. Der Gasstromkanal ist bei dieser Stapelstruktur in einer Ausführungsform in Richtung einer Ebene der Membran-Elektroden-Einheit der Stromerzeugungszellen ausgebildet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Frontansicht einer Schicht, welche zu einer Brennstoffzellenstapelstruktur eine Ausführungsform der Erfindung gehört und in welcher Gasstromkanäle gebildet sind.
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2 ist eine Frontansicht einer Schicht, welche zu der Brennstoffzellenstapelstruktur der Ausführungsform gehört, und in welcher kein Gasstromkanal gebildet ist, gesehen von der anderen Seite eines Kühlmittelstromkanals.
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3 ist eine Frontansicht einer Fläche einer Brennstoffzelle, welche zu der Brennstoffzellenstapelstruktur der Ausführungsform gehört und in welcher ein Brennstoffgasstromkanal für einen Separator gebildet ist.
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4 ist eine Frontansicht einer Fläche einer Brennstoffzelle, welche zu der Brennstoffzellenstapelstruktur der Ausführungsform gehört und in welcher ein Oxidationsgasstromkanal für einen Separator gebildet ist.
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5 ist eine Frontansicht für eine Fläche einer Brennstoffzelle, welche zu der Brennstoffzellenstapelstruktur der Ausführungsform gehört und in welcher ein Kühlmittelstromkanal für einen Separator gebildet ist.
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6A ist eine Seitenansicht der Brennstoffzellenstapelstruktur der Ausführungsform. 6B ist eine Seitenansicht einer Schicht, die zur Stromerzeugung irrelevant ist und eines Bereichs in der Nachbarschaft der Schicht. 6C ist eine Seitenansicht einer anderen Schicht, die sich von derjenigen, die in 6B gezeigt wird, unterscheidet und einer Schicht in der Nachbarschaft der Schicht.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs in der Nachbarschaft der Brennstoffzelle, die in 6A gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Brennstoffzellenstapelstruktur der Erfindung wird nachstehend anhand von 1 bis 7 beschrieben werden.
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Ein Beispiel für Brennstoffzellen, in welchen Gasstromkanäle gemäß der Erfindung angewendet werden, ist eine Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle 10. Die Brennstoffzelle 10 wird zum Beispiel in ein Brennstoffzellen betriebenes Fahrzeug montiert. Es ist jedoch auch zweckmäßig, dass die Brennstoffzelle in ein Objekt, das kein Fahrzeug darstellt, montiert wird.
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Wie sich aus 6A und 7 ergibt, ist die Feststoffpolyelektrolyt-Brennstoffzelle 10 aus einem laminierten Körper aufgebaut, der aus Membran-Elektrodeneinheiten (MEA`s) und Separatoren zusammengesetzt ist. Jeder der MEA`s ist aus einer Elektrolytmembran 11 aus einer Ionenaustauschermembran, eine Elektrode 14 (Anode oder Brennstoffpol) aus einer katalytischen Schicht 12 und einer Diffusionsschicht 13, und einer Elektrode 17 (Kathode oder Luftpol) aus einer katalytischen Schicht 15 und einer Diffusionsschicht 16 zusammengesetzt. Die katalytische Schicht 12 ist auf einer Fläche der Elektrolytmembran 11 angeordnet, während die katalytische Schicht 15 auf der anderen Fläche der Elektrolytmembran 11 angeordnet ist. Gasstromkanäle (ein Brennstoffgasstromkanal 27a und ein Oxidationsgasstromkanal 27b) zum Zuführen der Elektroden 14, 17 mit jeweils Brennstoffgas (Wasserstoff) und Oxidationsgas (Sauerstoff, gewöhnlich Luft) und einem Kühlmittelstromkanal 26, durch welchen Kühlmittel zum Kühlen der Brennstoffzelle strömt, werden in jeder der Separatoren 18 gebildet. Eines der MEA`s ist auf einem der Separatoren 18 überlagert, um so eine Zelle zu bilden. Wenigstens eine der Zellen wie diese wird laminiert, um ein Modul 19 zu bilden (zum Beispiel zwei Zellen werden in ein Modul hergestellt). Die gleichen Module 19 wie dieses werden laminiert, um einen laminierten Zellkörper zusammenzusetzen. Eine Schicht 31, die zur Stromerzeugung irrelevant ist, wie nachstehend beschrieben wird, ist an wenigstens einem Gasauslass- und Gaseinlassende oder jedem Ende des laminierten Zellkörpers angeordnet. Ein Anschluss 20, ein Isolator 21 und eine Endplatte 22 werden an jeder Seite des laminierten Zellkörpers, die die Schicht 31 einschließt, in der Zelllaminierungsrichtung angeordnet. Der laminierte Zellkörper wird in der Zelllaminierungsrichtung befestigt. Der laminierte Zellkörper wird an dessen Außenseite mittels eines Befestigungselements 24 (zum Beispiel einer Spannungsplatte, einem durchgehenden Bolzen bzw. Durchgangsschraube, oder dergleichen) das sich in der Zelllaminierungsrichtung erstreckt, und Bolzen 25 oder Nüssen fixiert, wodurch ein Brennstoffzellenstapel 23 zusammengesetzt wird.
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Die Elektrolytmembran 11 ist aus einer Feststoffpolymerionenaustauschermembran hergestellt. Wenn die Elektrolytmembran 11 nass ist, bewegen sich Wasserstoffionen (Protonen) hindurch. Die Elektrolytmembran 11 ist eine nicht-leitende Membran.
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Die katalytischen Schichten 12, 15 sind aus Platin (Pt), Kohlenstoff (C), und einem Elektrolyt hergestellt. Die Diffusionsschichten 13, 16 besitzen Gaspermeabilität und sind aus Kohlenstoff (C) hergestellt. Die Separatoren 18 sind gegenüber Gas und Wasser undurchlässig, besitzen Leitfähigkeit, und sind im Allgemeinen aus irgendeinem aus Kohlenstoff (einschließlich Graphit), einem Metall, und einem leitfähigen Harz zusammengesetzt. Zudem separieren die Separatoren 18 Brennstoffgas vom Oxidationsgas, Brennstoffgas vom Kühlmittel, oder Oxidationsgas vom Kühlmittel, und bilden einen Durchgang, durch welchen Elektronen aus der Anode einer bestimmten der Zellen zu der Kathode einer anderen der hierzu benachbarten Zellen strömen.
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Der Brennstoffgasstromkanal 27a wird in dem Separator auf einer Seite des MEA`s gebildet, der in 7 gezeigt ist, während der Oxidationsgasstromkanal 27b in dem Separator auf der anderen Seite des MEA`s, das in 7 gezeigt ist, gebildet wird. Der Kühlmittelstromkanal 26 wird für jede Zelle oder für eine Mehrzahl von Zellen bereitgestellt. In dem in 7 gezeigten Beispiel werden zwei Zellen verwendet, um ein Modul zusammenzusetzen, und der Kühlmittelstromkanal 26 wird für jedes Modul (d. h. für jede zwei Zellen) bereitgestellt. Zudem werden gemäß dem in 7 gezeigten Beispiel die Separatoren 18 in zwei Arten von Separatoren eingeteilt, das heißt einen Separator 18A zum Separieren eines aus Brennstoffgas und Oxidationsgas vom Kühlmittel und einen Separator 18B zum Separieren des Brennstoffgas vom Oxidationsgas. Das MEA wird auch bereitgestellt. Ein Teil, zu welchem Brennstoffgas zugeführt wird, ist auf einer Seite des MEA`s, während ein Teil, zu welchem Oxidationsgas zugeführt wird, auf der anderen Seite des MEA`s ist. Diese Teile setzen einen Stromerzeugungsteil 33 der Brennstoffzelle zusammen.
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Die Separatoren 18 besitzen im Allgemeinen eine quadratische oder im Wesentlichen quadratische Gestalt. Es ist jedoch nicht absolut notwendig, dass die Separatoren 18 eine quadratische Gestalt besitzen.
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Jeder der Gasstromkanäle 27 (der Brennstoffstromkanal 27a und der Oxidationsgasstromkanal 27b) ist aus einer Brennstoffkanalgruppe aufgebaut, in welcher eine Mehrzahl von Stromkanalnuten parallel angeordnet sind oder ein Stromkanal, in dessen Nuten eine Mehrzahl von Vorsprüngen gebildet werden. Die Stromkanäle werden durch Trennwände auf eine derartige Weise gebildet, dass sie eine Serpentine in Richtung innerhalb einer Separatorebene bilden, wodurch sie sog. Serpentinen-Stromkanäle zusammensetzen. Ein Kühlmittelverteiler 28 (dessen Einlassseite durch 28a bezeichnet wird, und dessen Auslassseite durch 28b bezeichnet wird), ein Brennstoffgasverteiler 29 (dessen Einlassseite durch 29a bezeichnet wird, und dessen Auslassseite durch 29b bezeichnet wird), und ein Oxidationsgasverteiler 30 (dessen Einlassseite durch 30a bezeichnet wird, und dessen Auslassseite durch 30b bezeichnet wird) werden in jedem der Separatoren 18 an dessen Endteilen gebildet, die zueinander hinsichtlich des Stromerzeugungsteils 33 entgegengesetzt sind. Diese Verteiler 28, 29 und 30 sind voneinander versiegelt, so dass verschiedene Arten von Fluiden sich nicht miteinander vermischen. Bezug nehmend auf 6A werden Einspeise- und Verbrauchsrohre (Auslass/Einlass) für Fluide (Wasser, Brennstoffgas, und Oxidationsgas) durch 34 bezeichnet. Diese Rohre 34 kommunizieren jeweils mit den Verteilern 28, 29 und 30. Wie in 6 gezeigt, werden die Fluide von einem Ende des Brennstoffzellenstapels 23 in der Zelllaminierungsrichtung zugeführt oder abgegeben.
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3 zeigt ein exemplarisches Brennstoffgasstromkanalmuster innerhalb der Separatorebene in dem Bereich des laminierten Zellkörpers. 4 zeigt ein exemplarisches Oxidationsgasstromkanalmuster innerhalb der Separatorebene in dem Bereich des laminierten Zellkörpers. 5 zeigt einen exemplarischen Kühlmittelstromkanal innerhalb der Separatorebene in dem Bereich des laminierten Zellkörpers. Es sei jedoch angemerkt, dass die Stromkanalmuster nicht auf die in 3 bis 5 gezeigten begrenzt sind.
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Wie in 6A gezeigt wird eine Schicht 31, welche zur Stromerzeugung irrelevant ist und in welcher ein Stromkanal gebildet wird, wenigstens an einem Auslass-/Einlassende oder jedem Ende (die Schicht 31 wird an jedem Ende gemäß dem in 6A gezeigten Beispiel bereitgestellt) des laminierten Zellkörpers des Brennstoffzellenstapels 23 in der Zelllaminierungsrichtung bereitgestellt. Die Schicht 31 wird zum Beispiel aus einer Blindzellschicht 31 aufgebaut, die einen Gasstromkanal 36 ohne MEA besitzt. Die Schicht 31 wird bereitgestellt, um so Verunreinigungen und Kondensat zu fangen. Wenn eine Schicht allein nicht ausreicht, um Verunreinigungen oder Kondensat zu fangen, kann eine Mehrzahl der gleichen Schichten wie die Schicht 31 bereitgestellt werden. Eine detaillierte Beschreibung wird nachstehend Bezug nehmend auf einen exemplarischen Fall gemacht werden, wo eine Schicht bereitgestellt wird.
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Wie in 6B und 6C und 1 und 2 gezeigt, ist die Schicht 31, welche zur Stromerzeugung irrelevant ist, und in welcher der Gasstromkanal 36 gebildet ist, aus zwei Schichten 31a und 31b zusammengesetzt, die übereinander liegen, wobei kein MEA zwischen diesen eingefügt ist. Die Schichten 31a und 31b sind leitend, wie das der Fall mit den Separatoren 18 ist, und sind aus zum Beispiel Kohlenstoffplatten hergestellt. Jedoch können die Kohlenstoffplatten durch eine Kombination aus einer Mehrzahl von Metallplatten oder leitenden Harzplatten ersetzt werden.
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Der Gasstromkanal 36 ist in einer Fläche aus einer der zwei Schichten 31a und 31b gebildet, nämlich der Schicht 31a. Andererseits ist kein Stromkanal in der anderen Schicht 31b gebildet. Die Fläche der Schicht 31a, wo der Gasstromkanal 36 gebildet ist, wird in engen Kontakt mit der anderen Schicht 31b gebracht, wo kein Gasstromkanal gebildet ist, wodurch die Schicht 31, die zur Stromerzeugung irrelevant ist, zusammengesetzt wird. In dem Stapel 23 ist die Schicht 31, die zur Stromerzeugung irrelevant ist, zwischen der Endzelle des laminierten Zellkörpers und dem Anschluss 20 angeordnet.
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Zudem sind, wie in 1 gezeigt, sowohl der Gasstromkanal 36a als auch der Oxidationsgasstromkanal 36b auf einer Fläche der Schicht 31a gebildet. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist der Brennstoffgasstromkanal 36a in dem ersten Halbbereich einer Fläche der Schicht 31a gebildet, und der Oxidationsgasstromkanal 36b ist in dem zweiten Halbbereich der Fläche gebildet. Der Brennstoffgasstromkanal 36a und der Oxidationsgasstromkanal 36b sind voneinander versiegelt, so dass verschiedene Arten von Gasen sich nicht miteinander mischen. Das Stromkanalmuster des Brennstoffgasstromkanals 36a unterscheidet sich von demjenigen des Brennstoffgasstromkanals 27a, das in den Zellen gebildet ist. Das Stromkanalmuster des Oxidationsgasstromkanals 36b unterscheidet sich von demjenigen des Oxidationsgasstromkanals 27b, das in den Zellen gebildet ist.
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Es wird kein Gasstromkanal in einer der zwei Schichten 31a und 31b gebildet, nämlich der Schicht 31b. Eine Fläche der Schicht 31b wird in engen Kontakt mit der Schicht 31a gebracht, wohingegen die andere Fläche der Schicht 31b nicht mit dieser kontaktiert wird. Auf dieser Fläche wird ein Kühlmittelstromkanal 35 (angegeben durch gebrochene Linien in 2), der aus einer Nut aufgebaut ist, gebildet. Das Stromkanalmuster des Kühlmittelstromkanals 35 ist mit demjenigen des Kühlmittelstromkanals 26 identisch, das in den Separatoren 18 des laminierten Zellkörpers gebildet ist.
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Wie in 6B gezeigt, ist die Schicht 31b, in welcher kein Gasstromkanal gebildet ist, angeordnet, indem diese mit der Endzelle des laminierten Zellkörpers in Kontakt gebracht wird, wobei die Fläche wo der Kühlmittelstromkanal 35 gebildet ist, zu der Endzelle des laminierten Zellkörpers ausgerichtet ist. Zu diesem Zeitpunkt trifft der Kühlmittelstromkanal 35 der Schicht 31b mit dem Kühlmittelstromkanal 26, der in dem Separator 18 der Endzelle gebildet ist, zusammen. So kooperieren die Stromkanäle 35, 26 miteinander, um einen Komposit-Kühlmittelstromkanal mit der gleichen Querschnittsfläche wie die Kühlmittelstromkanäle von anderen Zellen zusammen zu setzen.
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In einer der zwei Schichten 31a und 31b, nämlich der Schicht 31a wird der Gasstromkanal gebildet. Der Gasstromkanal 36 ist in einer Fläche der Schicht 31a gebildet, wohingegen kein Gasstromkanal auf der anderen Fläche der Schicht 31b gebildet ist. Auf dieser Fläche (die in engem Kontakt mit dem Anschluss 20 kommt) wird genauso vorzugsweise der Kühlmittelstromkanal 35 gebildet. Dies ist, da der Einfluss von externer Wärme ausgeschlossen werden kann.
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Eine in 6C gezeigte Anordnung, welche nachstehend beschrieben werden wird, kann anstelle der in 6B gezeigten Anordnung angepasst werden. Die Gasstromkanäle 36a und 36b sind auf einer Fläche von einer der zwei Schichten 31a und 31b, nämlich der Schicht 31a, gebildet. Die Schicht 31a ist auf der Seite des laminierten Zellkörpers angeordnet. Die Schicht 31b, in welcher kein Gasstromkanal gebildet ist, ist auf der Seite des Anschlusses 20 angeordnet. Der Stromkanal 35, der im Stromkanalmuster mit dem Kühlstromkanal 26, der in den Separatoren 18 des laminierten Zellkörpers gebildet ist, identisch ist, ist in der Fläche der Schicht 31 gebildet, welche in engem Kontakt mit dem laminierten Zellkörper kommt. Der Kühlmittelstromkanal 26 ist auch in der Fläche der Schicht 31b gebildet, welche in engem Kontakt mit dem Anschluss 20 kommt.
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Als nächstes wird der Betrieb der zuvor erwähnten Anordnung beschrieben werden. Wie aus 6A ersichtlich ist, wird die Schicht (Blindzelle) 31, welche zur Stromerzeugung irrelevant ist und in welcher der Gasstromkanal 36 gebildet ist, in dem laminierten Zellkörper des Brennstoffzellenstapels 23 wenigstens an dem Gasauslass- und Gaseinlassende oder an jedem Ende (die Schicht 31 wird an jedem Ende gemäß dem in 6A gezeigten Beispiel bereitgestellt) in der Zelllaminierungsrichtung bereitgestellt. Aufgrund der Schicht 31 werden daher Substanzen, die aus der Gaszuführungsleitung kommen, das heißt das Kondensat von befeuchtetem Gas und Verunreinigungen, wie etwa Metallionen, die aus der Gaszuführungsleitung stammen, und Hilfsstoffe in den Gasstromkanälen 36 (36a und 36b) der Blindzelle 31 gefangen, während diese hindurchströmen. So wird verhindert, dass diese Substanzen in eine Strom erzeugende Zelle des laminierten Zellkörpers strömen. Folglich wird das Auftreten eines Abfalls der Spannung, wie sie bisher in einer Zelle, insbesondere in einer Endzelle (die Endzelle an dem Ende der Gaszuführungsseite insbesondere) aufgrund von Verunreinigungen und Kondensat verursacht wurde, beschränkt. Da die Blindzelle 31 ursprünglich nicht zur Stromerzeugung beabsichtigt war, fällt die an die Brennstoffzelle angelegte Spannung nicht ab, sogar wenn die Blindzelle 31 kontaminiert worden ist.
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Zusätzlich wird die Schicht (Blindzelle) 31, welche zur Stromerzeugung irrelevant ist und in welcher der Gasstromkanal 36 gebildet ist, an dem Ende des laminierten Zellkörpers bereitgestellt. Daher wird verhindert, dass der laminierte Zellkörper durch externe Temperaturen (niedrige Temperaturen) beeinflusst wird. Folglich kann verhindert werden, dass es leicht zu einer Überschwemmung aufgrund eines Abfalls des Sättigungsdampfdrucks aufgrund einer Abnahme der Gastemperatur kommt. Wenn Überschwemmung auftritt, wird die Zuführung von Gasen zu den Elektroden verhindert und ein Abfall der Spannung wird verursacht. Jedoch ist das Auftreten von einem derartigen Phänomen durch die Erfindung beschränkt.
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Ferner werden die Gasstromkanäle 36a und 36b auf nur einer Fläche der Schicht 31a gebildet. Im Vergleich mit einem Fall, wo die Gasstromkanäle 36a und 36b auf beiden Seiten der Flächen der Schicht 31a gebildet sind (der Gasstromkanal 36a wird auf einer der Flächen gebildet und der Gasstromkanal 36b wird auf der anderen Fläche gebildet), daher kann die Dicke der Schicht 31 um die Tiefe von einer der Gasstromkanäle verringert werden. So kann die Zunahme der Stapellänge, die dem Einschub der Blindzelle zugeschrieben werden kann, minimiert werden.
