DE112007000540T5 - Separator und Brennstoffzelle - Google Patents

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Abstract

Separator zur Verwendung in einer Brennstoffzelle, die eine Stapelstruktur aufweist, bei der eine Vielzahl von Membran/Elektroden-Anordnungen mit dazwischen angeordneten Separatoren übereinander gestapelt sind, wobei jede Membran/Elektroden-Anordnung eine Elektrolytmembran und Elektroden, die zu deren beiden Seiten angeordnet sind, aufweist, wobei der Separator zwei elektrodenzugewandte Platten, die auf die jeweiligen Elektroden der Membran/Elektroden-Anordnung gerichtet sind, und eine Zwischenplatte aufweist, die zwischen den beiden elektrodenzugewandten Platten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen:
eine erste Durchgangsbohrung, durch die ein Reaktionsgas, das der Membran/Elektroden-Anordnung zugeführt wird, oder ein Abgas, das aus der Membran/Elektroden-Anordnung ausgeführt wird, in einer Stapelrichtung der Stapelstruktur strömt, wobei die ersten Durchgangsbohrungen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte einander überschneiden, wenn in Stapelrichtung betrachtet;
eine der beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen:
eine zweite Durchgangsbohrung, durch die das Reaktionsgas zugeführt und/oder das Abgas ausgeführt wird, vertikal in...

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Separator und eine Brennstoffzelle, die den Separator aufweist.
  • 2. Beschreibung der einschlägig verwandten Technik
  • Brennstoffzellen, die Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff erzeugen, werden als Energiequellen zunehmend interessanter. Eine Brennstoffzelle weist eine Stapelstruktur auf, in der Membran/Elektroden-Anordnungen, die jeweils eine Anode (Wasserstoffelektrode) bzw. eine Kathode (Sauerstoffelektrode) zu beiden Seiten einer protonenleitfähigen Elektrolytmembran aufweisen, und Separatoren abwechselnd übereinander gelegt sind (die Brennstoffzelle mit dieser Stapelstruktur wird nachstehend auch als „Brennstoffzellenstapel" bezeichnet).
  • JP-A 2004-6104 beschreibt einen Separator mit einer Brenngasplatte, die einer Anode zugewandt ist (im Folgenden als „anodenzugewandte Platte" bezeichnet), einer Oxidationsgasplatte, die einer Kathode zugewandt ist (im Folgenden als „kathodenzugewandte Platte" bezeichnet) und einer Zwischenplatte, die zwischen diesen Platten angeordnet ist. Im Separator weist jede Gasplatte eine Durchgangsbohrung und eine Gasverbindungsöffnung auf, und die Zwischenplatte weist einen Zufuhrkanal auf, um ein Brenngas oder ein Oxidationsgas von der Gasverbindungsöffnung zur Durchgangsbohrung jeder Gasplatte zu liefern.
  • Eine Last bzw. Kraft wird in Stapelrichtung der Stapelstruktur an den Brennstoffzellenstapel angelegt, um eine Verschlechterung der Zellenleistung aufgrund eines zu nehmenden Kontaktwiderstands an irgendeiner Stelle in der Stapelstruktur zu verhindern und um ein Austreten von Gas zu verhindern.
  • In dem in JP-A-2004-6104 beschriebenen Separator verläuft jedoch der Zufuhrkanal in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte, und somit ist die Steifigkeit gegenüber den Kräften, die in Bezug auf die Oberfläche des Separators vertikal, d. h. in Stapelrichtung der Stapelstruktur angelegt werden, in einem Bereich der Zwischenplatte, wo der Gaszufuhrkanal ausgebildet ist, relativ gering.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung erhöht die Steifigkeit gegenüber Kräften, die vertikal an die Oberfläche eines Separators angelegt werden, der in einem Brennstoffzellenstapel mit einer anodenzugewandten Platte, einer kathodenzugewandten Platte und einer Zwischenplatte verwendet wird.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung schafft einen Separator zur Verwendung in einer Brennstoffzelle mit einer Stapelstruktur, in der eine Vielzahl von Membran/Elektroden-Anordnungen mit zwischen ihnen angeordneten Separatoren gestapelt sind. Jede Membran/Elektroden-Anordnung weist eine Elektrolytmembran und Elektroden, die zu beiden Seiten der Elektrolytmembran angeordnet sind, auf. Der Separator weist auf: zwei elektrodenzugewandte Platten, die den jeweiligen Elektroden der Membran/Elektroden-Anordnung zugewandt sind, und eine Zwischenplatte, die zwischen den beiden elektrodenzugewandten Platten angeordnet ist. Die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte weisen jeweils eine erste Durchgangsbohrung auf, die es ermöglicht, dass ein Reaktionsgas, das der Membran/Elektroden-Anordnung zugeführt werden soll, oder ein Abgas, das aus der Membran/Elektroden-Anordnung ausgeführt wird, in Stapelrichtung der Stapelstruktur strömt. Die ersten Durchgangsbohrungen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte überschneiden einander, wenn sie in Stapelrichtung betrachtet werden. Eine der beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte weisen jeweils eine zweite Durchgangsbohrung auf, die die Zuführung eines Reaktionsgases, das zugeführt werden soll, und/oder die Ausführung eines Abgases, das ausgeführt werden soll, vertikal in Bezug auf die Membran/Elektroden-Anordnung ermöglicht. Die zweiten Durchgangsbohrungen der einen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte überschneiden einander in Stapelrichtung. Die Zwischenplatte weist einen Verbindungskanal auf, der eine Verbindung zwischen der ersten Durchgangsbohrung und der zweiten Durchgangsbohrung in der Zwischenplatte ermöglicht. Die Abmessung des Verbindungskanals in Dickenrichtung der Platte ist kleiner ist als die Dicke der Zwischenplatte.
  • Im ersten Aspekt der Erfindung weist die Zwischenplatte eine zweite Durchgangsbohrung und einen Verbindungskanal anstelle des Gaszufuhrkanals in der Zwischenplatte auf, die in der oben genannten JP-A-2004-6104 beschrieben wird. Die Abmessung des Verbindungskanals in Dickenrichtung der Zwischenplatte ist kleiner als die Dicke der Zwischenplatte, und der Verbindungskanal verläuft nicht in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte. Somit kann die Steifigkeit gegenüber Kräften, die vertikal an die Oberfläche des Separators angelegt werden, im Vergleich zu dem Fall, wo ein Gaszufuhrkanal in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte verläuft, erhöht werden.
  • Der Verbindungskanal kann eine Durchgangsbohrung sein, die senkrecht zur Stapelrichtung der Stapelstruktur durch das Innere der Zwischenplatte verläuft.
  • Auf diese Weise kann der Durchmesser des Verbindungskanals größtmöglich sein, ohne dass der Verbindungskanal in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte verläuft.
  • Im oben beschriebenen Separator können die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte anhand eines Verbindungsmittels miteinander verbunden sein.
  • In dem oben beschriebenen Separator der JP-A-2004-6104 , in dem die Zwischenplatte einen Gaszufuhrkanal aufweist, der in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte verläuft, wird, wenn eine anodenzugewandte Platte, eine kathodenzugewandte Platte und eine Zwischenplatte unter Verwendung eines Verbindungsmittels, wie eines Lötmaterials oder eines Klebstoffs, miteinander verbunden werden, das Verbindungsmittel in den Gaszufuhrkanal gedrückt. Dadurch wird die Querschnittsfläche des Gaszufuhrkanals verringert und eine angestrebte Gasströmungsrate kann nicht erreicht werden. Im ersten Aspekt der Erfindung verläuft jedoch ein Gaszufuhrkanal nicht in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte; somit wird das Verbindungsmittel nicht in den Gaszufuhrkanal gedrückt. Infolgedessen wird die Querschnittsfläche des Verbindungskanals nicht verringert und eine angestrebte Gasströmungsrate kann erreicht werden.
  • In dem oben beschriebenen Separator kann die Zwischenplatte aus Harz bestehen, und bei dem Verbindungsmittel kann es sich um einen Klebstoff handeln.
  • Im ersten Aspekt der Erfindung besteht die Zwischenplatte aus Harz. Somit kann das Gewicht des Separators im Vergleich zu dem Fall, dass die Zwischenplatte aus Metall besteht, verringert sein. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines Harzelements ist, dass ein Harzelement leichter zu bearbeiten ist als ein Metallelement.
  • Alternativ dazu können die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte aus Metall bestehen, und bei dem Verbindungsmittel kann es sich um ein Lötmaterial handeln.
  • Auf diese Weise kann die Festigkeit der Brennstoffzelle im Vergleich zu dem Fall, dass die Zwischenplatte aus Harz besteht und es sich bei dem Verbindungsmittel um einen Klebstoff handelt, verbessert sein.
  • Zusätzlich zu der oben beschriebenen Gestaltung eines Separators kann die vorliegende Erfindung als Brennstoffzellenstapel mit dem Separator implementiert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung deutlich, in der gleiche Bezugszahlen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen, und in der:
  • 1 eine perspektivische Ansicht des allgemeinen Aufbaus eines Brennstoffzellenstapels 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2A, 2B, 2C und 2D Planansichten von Komponenten eines Separators 41 sind;
  • 3 eine Planansicht des Separators 41 ist;
  • 4A und 4B erläuternde Ansichten einer MEGA-Dichtung 46 sind;
  • 5A und 5B erläuternde Ansichten einer Querschnittsstruktur eines Brennstoffzellenmoduls 40 sind;
  • 6A, 6B, 6C und 6D Planansichten von Komponenten eines Separators 41A als Vergleichsbeispiel sind;
  • 7A und 7B erläuternde Ansichten der Querschnittsstruktur eines Brennstoffzellenmoduls 40A als Vergleichsbeispiel sind; und
  • 8 eine erläuternde Ansicht ist, die eine weitere Wirkung der Ausführungsform darstellt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die den allgemeinen Aufbau eines Brennstoffzellenstapels 100 in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Brennstoffzellenstapel 100 weist eine Stapelstruktur auf, in der eine Vielzahl von Zellen zur Erzeugung von Elektrizität durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff mit zwischen ihnen angeordneten Separatoren übereinander gestapelt sind. Jede Zelle weist eine Anode, eine Kathode und eine zwischen diesen angeordnete protonenleitfähige Elektrolytmembran auf, wie weiter unten beschrieben wird. In dieser Ausführungsform werden Polymerelektrolytmembranen als Elektrolytmembranen verwendet. Anstelle der Polymerelektrolytmembranen können andere Elektrolyte, wie ein festes Oxid und dergleichen, verwendet werden. In dieser Ausführungsform weist der Separator außerdem eine Dreischichtstruktur auf, wie später beschrieben, und ist mit einem Kanal für Wasserstoff als Brenngas, das der Anode zugeführt werden soll, einem Kanal für Luft als Oxidationsgas, das der Kathode zugeführt werden soll, und einem Kanal für ein Kühlmittel versehen. Eine geeignete Anzahl von Brennstoffzellen können gemäß der für eine bestimmte Anwendung erforderlichen Ausgangsleistung des Brennstoffzellenstapels 100 gestapelt werden.
  • In dem Brennstoffzellenstapel 100 sind eine Endplatte 10, eine Isolierplatte 20, eine Stromsammelplatte 30, eine Vielzahl von Brennstoffzellenmodulen 40, eine Stromsammelplatte 50, eine Isolierplatte 60 und eine Endplatte 70 in dieser Reihenfolge von einem Ende zum anderen gestapelt. Diese Elemente weisen Zufuhröffnungen, Ausfuhröffnungen und Kanäle (die alle nicht dargestellt sind) auf, die es Wasserstoff als Brenngas, Luft als Oxidationsgas und Kühlmittel ermöglichen, durch den Brennstoffzellenstapel 100 zu strömen. Der Wasserstoff wird aus einem Wasserstofftank (nicht dargestellt) zugeführt. Die Luft und das Kühlmittel werden verdichtet und durch Pumpen (nicht dargestellt) zugeführt. Jedes Brennstoffzellenmodul 40 ist aus einem Separator 41 und einer MEGA-Dichtung 46 zusammengesetzt, in der eine Membran/Elektroden-Anordnung und eine Dichtung vereinigt sind, wie später beschrieben. Das Brennstoffzellenmodul 40 wird später beschrieben. Der Ausdruck „MEGA", wie hierin verwendet, ist eine Abkürzung für „Membran/Elektroden-Gasdiffusionsschicht-Anord nung" und bezeichnet eine Membran/Elektroden-Anordnung, bei der es sich um eine Elektrolytmembran mit einer auf beiden Oberflächen ausgebildeten Katalysatorschicht bzw. Gasdiffusionsschicht handelt.
  • Der Brennstoffzellenstapel 100 weist auch Spannplatten 80 auf, wie in der Zeichnung gezeigt. Eine Druckkraft wird in Stapelrichtung der Stapelstruktur an den Brennstoffzellenstapel 100 angelegt, um eine Verschlechterung der Zellenleistung aufgrund eines zunehmenden Kontaktwiderstands an irgendeiner Stelle in der Stapelstruktur zu verhindern und um ein Austreten von Gas zu verhindern. Durch Fixieren der Spannplatten 80 an den Endplatten 10 und 70 an beiden Enden des Brennstoffzellenstapels 100 mit Bolzen 82 wird jedes Brennstoffzellenmodul 40 mit einer vorgegeben Anziehziehkraft in Stapelrichtung gespannt bzw. zusammengezogen.
  • Die Endplatten 10 und 70 und die Spannplatten 80 bestehen aus einem Metall, wie Stahl, um die Steifigkeit zu gewährleisten. Die Isolierplatten 20 und 60 bestehen aus Isoliermaterial, wie Gummi oder Harz. Die Stromsammelplatten 30 und 50 bestehen aus einem gasundurchlässigen leitfähigen Material wie verdichtetem Kohlenstoff oder Kupfer. Jede der Stromsammelplatten 30 und 50 weist einen Ausgangspol (nicht dargestellt) auf, so dass die elektrische Leistung, die im Brennstoffzellenstapel 100 erzeugt wird, aus ihm ausgegeben werden kann.
  • Wie bereits beschrieben, weist jedes Brennstoffzellenmodul 40 einen Separator 41 und eine MEGA-Dichtung 46 auf. Der Separator 41 und die MEGA-Dichtung 46 werden nachstehend beschrieben.
  • 2A bis 2D sind Planansichten von Komponenten des Separators 41. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist der Separator 41 aus einer kathodenzugewandten Platte 42, einer anodenzugewandten Platte 44, einer Zwischenplatte 45 und einem einen Kühlmittelkanal bildenden Element 43 aufgebaut.
  • In dieser Ausführungsform sind die kathodenzugewandte Platte 42 und die anodenzugewandte Platte 44 flach und weisen die gleiche viereckige Außenform auf. Diese flachen Platten bestehen aus Edelstahl. Das den Kühlmittelkanal bildende Element 43 besteht ebenfalls aus Edelstahl. Die kathodenzugewandte Platte 42, die anodenzugewandte Platte 44 und das den Kühlmittelkanal bildende Element 43 können aus anderen Metallen, wie Titan oder Aluminium, anstelle von Edelstahl bestehen. Da diese Elemente dem Kühlmittel ausgesetzt sind, wie später beschrieben, können auch antikorrosive Metalle verwendet werden.
  • Die Zwischenplatte 45 weist die gleiche Außenform auf wie die kathodenzugewandte Platte 42 und die anodenzugewandte Platte 44. Die Zwischenplatte 45 besteht aus Harz. Geeignete Harze, die verwendet werden können, um die Zwischenplatte 45 zu fertigen, schließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polyurethan und Polyethylenterephthalat ein. Da der Separator 41 einen geringen elektrischen Widerstand aufweisen muss, kann leitendes Harz für die Zwischenplatte 45 verwendet werden.
  • 2A ist eine Planansicht der kathodenzugewandten Platte 42, welche die kathodenseitige Oberfläche der MEGA-Dichtung 46, die später beschrieben wird, berührt. Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die kathodenzugewandte Platte 42 eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 422a, eine Vielzahl von Luft-Zufuhröffnungen 422i, eine Vielzahl von Luft-Ausfuhröffnungen 422o, eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 422b, eine Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 424a, eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 424b, eine Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 426a und eine Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 426b auf. In dieser Ausführungsform sind die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 422a, die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 422b, die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 424a, die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 424b, die Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 426a und die Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 426b allgemein rechtwinklig, und die Luftzufuhröffnungen 422i und die Luftausfuhröffnungen 422o sind kreisförmig und haben den gleichen Durchmesser.
  • 2B ist eine Planansicht der anodenzugewandten Platte 44, welche die anodenseitige Oberfläche der MEGA-Dichtung 46 berührt, was später beschrieben wird. Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die anodenzugewandte Platte 44 eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 442a, eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 442b, eine Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 444a, eine Vielzahl von Wasserstoff-Zufuhröffnungen 444i, eine Vielzahl von Wasserstoff-Ausfuhröffnungen 444o, eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 444b, eine Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a und eine Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 446b auf. In dieser Ausführungsform sind die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 442a, die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 442b, die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 444a, die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 444b, die Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a und die Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 446b im Allgemeinen rechtwinklig, und die Wasserstoff-Zufuhröffnungen 444i und die Wasserstoff-Ausfuhröffnungen 444o sind kreisförmig und weisen den gleichen Durchmesser auf.
  • 2C ist eine erläuternde Ansicht der Zwischenplatte 45. Die Zeichnung zeigt eine Planansicht, eine Seitenansicht und eine Querschnittsansicht der Zwischenplatte 45 entlang der Linie I-I von 2C. Die Struktur der Zwischenplatte 45 ist das kennzeichnende Merkmal der vorliegenden Erfindung, und es wird nachstehend in Gegenüberstellung eines Vergleichsbeispiels näher beschrieben.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Zwischenplatte 45 eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a, eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b, eine Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a und eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b auf. Außerdem weist die Zwischenplatte 45 eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452c1, eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452d1, eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452e1 und eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452f1 in der Nähe der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a, der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b, der Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a bzw. der Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b auf. Diese Durchgangsbohrungen sind kreisförmig und haben den gleichen Durchmesser.
  • Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452c1 stehen jeweils mit der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a über eine Vielzahl von Kommunikationskanälen 452c2, die innerhalb der Zwischenplatte 45 ausgebildet sind, in Verbindung. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452d1 stehen jeweils mit der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b über eine Vielzahl von Verbindungskanälen 452d2, die innerhalb der Zwischenplatte 45 ausgebildet sind, in Verbindung. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452e1 stehen jeweils mit der Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a über eine Vielzahl von Verbindungskanälen 452e2, die innerhalb der Zwischenplatte 45 ausgebildet sind, in Verbindung. Die Vielzahl von Durchgangsbohrungen 452f1 stehen jeweils mit der Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b über eine Vielzahl von Verbindungskanälen 452f2, die innerhalb der Zwischenplatte 45 ausgebildet sind, in Verbindung.
  • Die Zwischenplatte 45 weist auch einen Kühlmittel-Strömungsabschnitt 456 auf, der es dem Kühlmittel ermöglicht, durch die Zwischenplatte 45 im Separator 41 zu strömen. Die Querlänge des Kühlmittel-Strömungsabschnitts 456 in der Zeichnung ist der Länge W3 von der Außenseite der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a zur Außenseite der Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 446b, die in 2B dargestellt ist, gleich, und die vertikale Länge ist der Länge W2 oder der vertikalen Länge der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a und der Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 44b, die in 2B dargestellt ist, gleich.
  • 2D zeigt eine Planansicht und eine Seitenansicht des den Kühlmittelkanal bildenden Elements 43. Eine Planansicht und eine Seitenansicht des den Kühlmittelkanal bildenden Elements 43 sind auf der linken Seite bzw. der rechten Seite von 2D dargestellt.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, weist das den Kühlmittelkanal bildende Element 43 rechtwinklige Vorsprünge und Eintiefungen auf, die abwechselnd im Querschnitt angeordnet sind. Die Querlänge des den Kühlmittelkanal bildenden Elements 43 in der Zeichnung ist der Länge W1 von der Innenseite der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a zur Innenseite der Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 446b, die in 2B dargestellt ist, gleich, und die vertikale Länge ist der vertikalen Länge W2 der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a und der Kühlmittelausfuhr-Durch gangsbohrung 446b gleich. Die Höhe des den Kühlmittelkanal bildenden Elements 43 ist etwa der Dicke t der Zwischenplatte 45 gleich. Im Herstellungsprozess des Separators 42 wird das den Kühlmittelkanal bildende Element 43 in einem Bereich zwischen der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 426a und der Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 426b der kathodenzugewandten Platte 42 und in einem Bereich zwischen der Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 446a und der Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 446b der anodenzugewandten Platte 44 angeordnet.
  • 3 ist eine Planansicht des Separators 41. Der Separator 41 wird durch Anordnen des den Kühlmittelkanal bildenden Elements 43 in der Mitte des Kühlmittel-Strömungsabschnitts 456 der Zwischenplatte 45 und anschließendes Verbinden der kathodenzugewandten Platte 42, der anodenzugewandten Platte 44 und der Zwischenplatte mit einem Klebstoff gebildet. Hier ist der Separator 41 von der anodenzugewandten Platte 44 aus dargestellt.
  • Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Luftzufuhr-Durchgangsbohrungen 442a, 542a und 422a positionsgleich durch die anodenzugewandte Platte 44, die Zwischenplatte 45 und die kathodenzugewandte Platte 42 hindurch ausgebildet. Die Luftausfuhr-Durchgangsbohrungen 442b, 452b und 422b sind positionsgleich ausgebildet. Die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrungen 444a, 454a und 424a sind positionsgleich ausgebildet. Die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrungen 444b, 454b und 424b sind positionsgleich ausgebildet. Diese Durchgangsbohrungen fungieren als erste Durchgangsbohrung der Erfindung.
  • Die Wasserstoff-Zufuhröffnungen 444i und die Durchgangsbohrungen 452e1 sind positionsgleich durch die anodenzugewandte Platte 44 und die Zwischenplatte 45 hindurch ausgebildet. Die Wasserstoff-Ausfuhröffnungen 444o und die Durchgangsbohrungen 452f1 sind positionsgleich ausgebildet. Die Luft-Zufuhröffnungen 422i und die Durchgangsbohrungen 452c1 sind positionsgleich durch die kathodenzugewandte Platte 42 und die Zwischenplatte 45 hindurch ausgebildet. Die Luft-Ausfuhröffnungen 422o und die Durchgangsbohrungen 452d1 sind positionsgleich ausgebildet. Diese Durchgangsbohrungen fungieren als zweite Durchgangsbohrungen der Erfindung.
  • Die Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrungen 446a und 426a sind positionsgleich durch die anodenzugewandte Platte 44 und die kathodenzugewandte Platte 42 hindurch ausgebildet. Die Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrungen 446b und 426b sind positionsgleich ausgebildet.
  • 4A und 4B sind erläuternde Ansichten der MEGA-Dichtung 46. 4A ist eine Planansicht der MEGA-Dichtung 46, gesehen von der Kathode aus. 4B ist eine Querschnittsdarstellung entlang der Linie I-I von 4A.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die MEGA-Dichtung 46 einen MEGA-Abschnitt 461 und einen Rahmen 460 auf, der den MEGA-Abschnitt 461 umgibt und stützt. Obwohl in dieser Ausführungsform Silikongummi für den Rahmen 460 verwendet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Andere Materialien, die Gasundurchlässigkeit, Elastizität und Wärmebeständigkeit aufweisen, können ebenfalls verwendet werden.
  • Der MEGA-Abschnitt 461 ist eine Membran/Elektroden-Anordnung, in der eine Kathodendiffusionsschicht 49c auf eine Kathodenkatalysatorschicht 48c und über einer Oberfläche (kathodenseitige Oberfläche) einer Elektrolytmembran 47 gestapelt ist, und eine Anodendiffusionsschicht 49a auf eine Anodenkatalysatorschicht 48a und über der anderen Oberfläche (anodenseitigen Oberfläche) der Elektrolytmembran 47 gestapelt ist, wie in 4B dargestellt. In dieser Ausführungsform werden poröse Kohlenstoffkörper als Anodendiffusionsschicht 49a und Kathodendiffusionsschicht 49c verwendet. In dieser Ausführungsform sind außerdem poröse Metallschichten 49, die als Gasdurchlassschichten dienen, um das Strömen von Wasserstoff und Luft zu ermöglichen, wenn die MEGA-Dichtung 46 auf den Separator 41 gelegt ist, zu beiden Seiten des MEGA-Abschnitts 461 vorgesehen. Mit dieser Gestaltung können die Gase effizient über die gesamten Oberflächen der Anode und der Kathode diffundiert zugeführt werden. Für die Gasdurchlassschichten können andere Materialien, die elektrisch leitfähig sind und die Gas diffundieren können, wie Kohlenstoff, anstelle der porösen Metallkörper verwendet werden.
  • Der Rahmen 460 weist eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 462a, eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 462b, eine Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 464a, eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 464b, eine Kühlmittelzufuhr-Durchgangsbohrung 466a und eine Kühlmittelausfuhr-Durchgangsbohrung 466b auf, wie im Falle des in 4A dargestellten Separators. Dichtabschnitte 468 sind integral um die Durchgangsbohrungen und den MEGA-Abschnitt 461 herum vorgesehen, um Dichtungslinien SL zu bilden, die von dünnen Linien in 4A dargestellt werden. Das heißt, der Rahmen 460 dient als Dichtung, die ein Austreten von Wasserstoff, Sauerstoff und Kühlmittel verhindert. Der Rahmen 460 wird beispielsweise durch Spritzgießen gebildet.
  • 5A und 5B sind erläuternde Ansichten der Querschnittsstruktur des Brennstoffzellenmoduls 40. 5A ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I von 3, und 5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 3.
  • In der MEGA-Dichtung 46 berührt die poröse Metallschicht 49 auf der Anodenseite des MEGA-Abschnitts 461 die anodenzugewandte Platte 44 des Separators 41, wenn die MEGA-Dichtung 46 und der Separator 41 übereinander gestapelt sind. Ebenso berührt die poröse Metallschicht 49 auf der Kathodenseite des MEGA-Abschnitts 461 die kathodenzugewandte Platte 42 des Separators 41, wenn die MEGA-Dichtung 46 und der Separator 41 übereinander gestapelt sind. Die Dichtabschnitte 468 berühren die kathodenzugewandte Platte 42 und die anodenzugewandte Platte 44, um die in 4A dargestellten Dichtlinien zu bilden.
  • Wie von den Pfeilen in 5A dargestellt, wird in dem Brennstoffzellenmodul 40 Luft, die von der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 442a der anodenzugewandten Platte 44 aus zugeführt wird, in der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a der Zwischenplatte 45 verzweigt und strömt durch den Verbindungskanal 452c2 und die Durchgangsbohrung 452c1, um von der Luft-Zufuhröffnung 422i der kathodenzugewandten Platte 42 aus vertikal in Bezug auf die Oberfläche des MEGA-Abschnitts 461 zugeführt zu werden. Die Luft strömt dann in der porösen Metallschicht 49 auf der Kathodenseite und in der Kathodendiffusionsschicht 49c und wird, wie in 5B dargestellt, von der Luft-Ausfuhröffnung 422o der kathodenzugewandten Platte 42 aus vertikal in Bezug auf die Oberfläche des MEGA-Abschnitts 461 ausgeführt, strömt durch die Durchgangsbohrung 452d1, den Verbindungskanal 452d2 und die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452b der Zwischenplatte 45 und wird von der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 442b der anodenzugewandten Platte 44 aus ausgeführt.
  • Hier wurde nur die Strömung der Luft, die der Kathode des MEGA-Abschnitts 461 zugeführt werden soll, beschrieben. Der Wasserstoff, der zur Anode geführt werden soll, strömt auf die gleiche Weise.
  • Nun werden der Separator 41A und ein Brennstoffzellenmodul 40A als Vergleichsbeispiel beschrieben, um die Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsform zu verdeutlichen. Abgesehen vom Separator 41A ist der Aufbau des Brennstoffzellenstapels im Vergleichsbeispiel dem des Brennstoffzellenstapels 100 der Ausführungsform gleich.
  • 6A bis 6D sind Planansichten von Komponenten des Separators 41A als Vergleichsbeispiel. Der Separator 41A ist aus Komponenten zusammengesetzt, die übereinander gestapelt sind, wie im Falle des Separators 41. Der Separator 41A ist aus einer kathodenzugewandten Platte 42, einer anodenzugewandten Platte 44, einer Zwischenplatte 45A und einem einen Kühlmittelkanal bildenden Element 43 zusammengesetzt. Die kathodenzugewandte Platte 42, die anodenzugewandte Platte 44 und das einen Kühlmittelkanal bildende Element 43 sind die gleichen wie im Separator 41 der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Zwischenplatte 45A unterscheidet sich in Teilen vom Separator 41 der oben beschriebenen Ausführungsform. Somit werden nachstehend die kathodenzugewandte Platte 42, die anodenzugewandte Platte 44 und das einen Kühlmittelkanal bildende Element 43 nicht beschrieben und es wird nur die Zwischenplatte 45A beschrieben.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Zwischenplatte 45A eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a, eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b, eine Wasser stoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a und eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b auf, wie im Fall der Zwischenplatte 45 in der oben beschriebenen Ausführungsform. Die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a weist anstelle der Durchgangsbohrungen 452c1 und der Verbindungskanäle 452c2 der oben beschriebenen Ausführungsform eine Vielzahl von einen Luft-Zufuhrkanal bildenden Abschnitten 452c auf, die es jeweils ermöglichen, dass Luft von der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a zu der Vielzahl von Luft-Ausfuhröffnungen 422a der kathodenzugewandten Platte 42 strömt. Die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b weist anstelle der Durchgangsbohrungen 452d1 und der Verbindungskanäle 452d2 der oben beschriebenen Ausführungsform eine Vielzahl von einen Luft-Ausfuhrkanal bildenden Abschnitten 452d auf, die es ermöglichen, dass Luft von der Vielzahl von Luftausfuhröffnungen 422o der kathodenzugewandten Platte 42 aus zu der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b strömt. Die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a weist anstelle der Durchgangsbohrungen 452e1 und der Verbindungskanäle 452e2 der oben beschriebenen Ausführungsform eine Vielzahl von einen Wasserstoff-Zufuhrkanal bildenden Abschnitten 452e auf, die es ermöglichen, dass Wasserstoff von der Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a aus zu der Vielzahl von Wasserstoff-Zufuhröffnungen 444i der anodenzugewandten Platte 44 strömt. Die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b weist anstelle der Durchgangsbohrungen 452f1 und der Verbindungskanäle 452f2 der oben beschriebenen Ausführungsform eine Vielzahl von einen Wasserstoff-Ausfuhrkanal bildenden Abschnitten 452f auf, die es ermöglichen, dass Wasserstoff von der Vielzahl von Wasserstoff-Ausfuhröffnungen 444o der anodenzugewandten Platte 44 aus zu der Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b strömt. Die einen Luft-Zufuhrkanal bildenden Abschnitte 452c, die einen Luft-Ausfuhrkanal bildenden Abschnitte 452d, die einen Wasserstoff-Zufuhrkanal bildenden Abschnitte 452e und die einen Wasserstoff-Ausfuhrkanal bildenden Abschnitte 452f verlaufen in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte 45A.
  • 7A und 7B sind erläuternde Darstellungen der Querschnittsstruktur des Brennstoffzellenmoduls 40A als Vergleichsbeispiel. 7A entspricht 5A, bei der es sich um eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I von 3 handelt, und 7B entspricht 5B, bei der es sich um eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von 3 handelt.
  • Die MEGA-Dichtung 46 ist derjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform gleich.
  • Wie von Pfeilen in 7A dargestellt, wird in dem Brennstoffzellenmodul 40A Luft, die von der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 442a der anodenzugewandten Platte 44 aus zugeführt wird, in der Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a der Zwischenplatte 44 verzweigt und strömt durch den einen Luft-Zufuhrkanal bildenden Abschnitt 452c, um von der Luft-Zufuhröffnung 422i der kathodenzugewandten Platte 42 aus vertikal in Bezug auf die Oberfläche des MEGA-Abschnitts 461 zugeführt zu werden. Die Luft strömt dann in der porösen Metallschicht 49 auf der Kathodenseite und in der Kathodendiffusionsschicht 49c und wird, wie in 7B dargestellt, von der Luftausfuhröffnung 422o der kathodenzugewandten Platte 42 aus vertikal in Bezug auf die Oberfläche des MEGA-Abschnitts 461 ausgeführt, strömt durch den einen Luft-Ausfuhrkanal bildenden Abschnitt 452d und die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b der Zwischenplatte 45 und wird von der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 442b der anodenzugewandten Platte 44 aus ausgeführt. Hier wurde nur die Strömung der Luft, die der Kathode des MEGA-Abschnitts 461 zugeführt werden soll, beschrieben. Der Wasserstoff, der der Anode zugeführt werden soll, strömt auf die gleiche Weise.
  • In der Ausführungsform und dem Vergleichsbeispiel, die oben beschrieben wurden, wurde besonderes Augenmerk auf die Bereiche in der Ellipse der durchbrochenen Linie in 5A und 7A gelegt. Der Separator 41 oder der Separator 41A und die MEGA-Dichtung 46 werden übereinander gestapelt und es wird eine vorgegebene Last bzw. Kraft in Stapelrichtung an sie angelegt. Dann wird in der oben beschriebenen Ausführungsform, weil in der Zwischenplatte 45 Verbindungskanäle 452c2 ausgebildet sind, die Last, die von den Dichtabschnitten 468 in Stapelrichtung an den Separator 41 angelegt wird, von der anodenzugewandten Platte 44 und der Zwischenplatte 45 getragen, wie in 5A dargestellt. Dagegen wird in dem Vergleichsbeispiel, weil in der Zwischenplatte 45A einen Luftzufuhrkanal bildende Abschnitte 42c, die in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte 45A verlaufen, ausgebildet sind, die Last, die von den Dichtabschnitten 468 der MEGA-Dichtung 46 in Stapelrichtung an den Separator 41A angelegt wird, nur von der anodenzugewandten Platte 44 und nicht von der Zwischenplatte 45A getragen, wie in 7A dargestellt. Somit ist beim Separator 41 der oben beschriebenen Ausführungsform die Steifigkeit gegenüber Lasten bzw. Kräften, die vertikal an die Oberfläche des Separators angelegt werden, im Vergleich zum Separator 41A des Vergleichsbeispiels erhöht.
  • 8 veranschaulicht eine weitere Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsform. Der obere Teil von 8 ist eine Querschnittsansicht eines Teils der kathodenzugewandten Platte 42, der Zwischenplatte 45A und der anodenzugewandten Platte 44 des Vergleichsbeispiels. Der untere Teil von 8 ist eine Querschnittsansicht des Separators 41A, der durch Verbinden der kathodenzugewandten Platte 42, der Zwischenplatte 45A und der anodenzugewandten Platte 44 mittels eines Klebstoffs 450 gebildet wird.
  • Wenn der Klebstoff 450 auf beide Oberflächen der Zwischenplatte 45A aufgetragen wird und die kathodenzugewandte Platte 42 und die anodenzugewandte Platte 44 mit der Zwischenplatte verbunden werden, wie im oberen Teil von 8 dargestellt, kann der Klebstoff 450 in die einen Wasserstoff-Zufuhrkanal bildenden Abschnitte 452e, die in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte 45A verlaufen, gedrückt werden, wie im unteren Teil von 8 dargestellt. Dadurch werden die Querschnittsflächen der Kanäle verringert, und eine angestrebte Gasströmungsrate wird möglicherweise nicht erreicht. In der Zwischenplatte 45 der oben beschriebenen Ausführungsform sind im Gegensatz dazu Verbindungskanäle 452e2 ausgebildet, die nicht in Dickenrichtung durch die Zwischenplatte 45 verlaufen, wie aus der Querschnittsansicht der Zwischenplatte 45, die in 2C usw. dargestellt ist, hervorgeht. Somit wird der Klebstoff 450 nicht in die Verbindungskanäle 452e2 gedrückt, wenn die kathodenzugewandte Platte 42, die anodenzugewandte Platte 42 und die Zwischenplatte 45 anhand des Klebstoffs 450 miteinander verbunden werden. Somit werden die Querschnittsflächen der Verbindungskanäle 452e2 nicht durch den Klebstoff 450 verringert und die angestrebte Gasströmungsrate kann erreicht werden.
  • Obwohl oben eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden, ohne von ihrem Gegenstand abzuweichen. Beispielsweise können die folgenden Modifikationen vorgenommen werden.
  • Obwohl in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Harzelement als Zwischenplatte 45 verwendet und unter Verwendung des Klebstoffs 450 mit der kathodenzugewandten Platte 42 und der anodenzugewandten Platte 44 verbunden wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Metallelement als Zwischenplatte 45 verwendet und unter Verwendung eines Lötmaterials mit der kathodenzugewandten Platte 42 und der anodenzugewandten Platte 44 verbunden werden. Jedoch verringert eine Harzzwischenplatte 45 das Gewicht des Separators 41 und des Brennstoffzellenstapels 100. Ein weiterer Vorteil eines Harzelements ist, dass es sich im Vergleich zu einem Metallelement leichter bearbeiten lässt
  • Obwohl die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung 452a, die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b, die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a und die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b der Zwischenplatte 45 in der oben beschriebenen Ausführungsform mit den Durchgangsbohrungen 452c1, 452d1, 452e1 und 452f1 bzw. den Verbindungskanälen 452c2, 452d2, 452e2 und 452f2 versehen sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die verschiedenen oben im Vergleichsbeispiel beschriebenen einen Kanal bildenden Abschnitte können für einen Teil der Luftausfuhr-Durchgangsbohrung 452b, der Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung 454a und der Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung 454b vorgesehen werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sei klargestellt, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen oder Bauweisen beschränkt ist. Die Erfindung soll vielmehr verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken. Außerdem sind zwar die verschiedenen Elemente der Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen und Gestaltungen dargestellt, aber andere Kombinationen und Gestaltungen, ein schließlich von mehr, weniger oder nur einem einzigen Element(en) liegen ebenfalls im Gedanken und Bereich der Erfindung.
  • Zusammenfassung
  • SEPARATOR UND BRENNSTOFFZELLE
  • Ein Separator (41) zur Verwendung in einem Brennstoffzellenstapel weist eine anodenzugewandte Platte (44), eine kathodenzugewandte Platte (42) und eine Zwischenplatte (45) auf. Die Zwischenplatte (45) weist eine Luftzufuhr-Durchgangsbohrung (452a), eine Luftausfuhr-Durchgangsbohrung (452b), eine Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung (454a) und eine Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung (454b) auf. Die Zwischenplatte (45) weist ebenfalls Durchgangsbohrungen (452c1, 452d1, 452e1 und 452f1) auf. Über Verbindungskanäle (452c2, 452d2, 452e2 und 452f2), die in der Zwischenplatte (45) ausgebildet sind, stehen die Luftzufuhr-Durchgangsbohrung (452a) mit der Durchgangsbohrung (452c1), die Luftausfuhr-Durchgangsbohrung (452b) mit der Durchgangsbohrung (452d1), die Wasserstoffzufuhr-Durchgangsbohrung (454a) mit der Durchgangsbohrung (452e1) und die Wasserstoffausfuhr-Durchgangsbohrung (454b) mit der Durchgangsbohrung (452fl) in Verbindung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 2004-6104 A [0003, 0005, 0008, 0012]

Claims (7)

  1. Separator zur Verwendung in einer Brennstoffzelle, die eine Stapelstruktur aufweist, bei der eine Vielzahl von Membran/Elektroden-Anordnungen mit dazwischen angeordneten Separatoren übereinander gestapelt sind, wobei jede Membran/Elektroden-Anordnung eine Elektrolytmembran und Elektroden, die zu deren beiden Seiten angeordnet sind, aufweist, wobei der Separator zwei elektrodenzugewandte Platten, die auf die jeweiligen Elektroden der Membran/Elektroden-Anordnung gerichtet sind, und eine Zwischenplatte aufweist, die zwischen den beiden elektrodenzugewandten Platten angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen: eine erste Durchgangsbohrung, durch die ein Reaktionsgas, das der Membran/Elektroden-Anordnung zugeführt wird, oder ein Abgas, das aus der Membran/Elektroden-Anordnung ausgeführt wird, in einer Stapelrichtung der Stapelstruktur strömt, wobei die ersten Durchgangsbohrungen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte einander überschneiden, wenn in Stapelrichtung betrachtet; eine der beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen: eine zweite Durchgangsbohrung, durch die das Reaktionsgas zugeführt und/oder das Abgas ausgeführt wird, vertikal in Bezug auf eine Oberfläche der Membran/Elektroden-Anordnung, wobei die zweiten Durchgangsbohrungen der einen von den beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte einander überschneiden, wenn in Stapelrichtung betrachtet; die Zwischenplatte einen Verbindungskanal für eine Verbindung zwischen der ersten Durchgangsbohrung und der zweiten Durchgangsbohrung in der Zwischenplatte aufweist; und eine Abmessung des Verbindungskanals in Dickenrichtung der Zwischenplatte kleiner ist als die Dicke der Zwischenplatte.
  2. Separator nach Anspruch 1, wobei der Verbindungskanal eine Durchgangsbohrung ist, die durch das Innere der Zwischenplatte senkrecht zur Stapelrichtung der Stapelstruktur verläuft.
  3. Separator nach Anspruch 1 oder 2, wobei die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte anhand eines Verbindungsmittels miteinander verbunden sind.
  4. Separator nach Anspruch 3, wobei die Zwischenplatte aus Harz besteht, und es sich bei dem Verbindungsmittel um einen Klebstoff handelt.
  5. Separator nach Anspruch 3, wobei die Zwischenplatte aus Metall besteht, und es sich bei dem Verbindungsmittel um ein Lötmaterial handelt.
  6. Brennstoffzelle mit einer Stapelstruktur, bei der eine Vielzahl von Membran/-Elektroden-Anordnungen mit dazwischen angeordneten Separatoren übereinander gestapelt sind, wobei jede Membran/Elektroden-Anordnung eine Elektrolytmembran und Elektroden, die zu deren beiden Seiten angeordnet sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass: es sich bei dem Separator um den Separator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 handelt.
  7. Separator zur Verwendung in einer Brennstoffzelle mit einer Stapelstruktur, bei der eine Vielzahl von Membran/Elektroden-Anordnungen mit dazwischen angeordneten Separatoren übereinander gestapelt sind, wobei jede Membran/Elektroden-Anordnung eine Elektrolytmembran und Elektroden, die zu deren beiden Seiten angeordnet sind, aufweist, wobei der Separator aufweist: zwei elektrodenzugewandte Platten, die auf die jeweiligen Elektroden der Membran/Elektroden-Anordnung gerichtet sind; und eine Zwischenplatte, die zwischen den beiden elektrodenzugewandten Platten angeordnet ist, wobei die beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen: eine erste Durchgangsbohrung, durch die ein Reaktionsgas, das der Membran/Elektroden-Anordnung zugeführt wird, oder ein Abgas, das aus der Membran/Elektroden-Anordnung ausgeführt wird, in einer Stapelrichtung der Stapelstruktur strömt, wobei die ersten Durchgangsbohrungen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte einander überschneiden, wenn in Stapelrichtung betrachtet; eine der beiden elektrodenzugewandten Platten und die Zwischenplatte jeweils aufweisen: eine zweite Durchgangsbohrung, durch die das Reaktionsgas zugeführt und/oder das Abgas ausgeführt wird, vertikal in Bezug auf die Oberfläche der Membran/Elektroden-Anordnung, wobei die zweiten Durchgangsbohrungen der einen der beiden elektrodenzugewandten Platten und der Zwischenplatte einander überschneiden, wenn in Stapelrichtung betrachtet; die Zwischenplatte einen Verbindungskanal aufweist für eine Verbindung zwischen der ersten Durchgangsbohrung und der zweiten Durchgangsbohrung in der Zwischenplatte; und eine Abmessung des Verbindungskanals in Dickenrichtung der Zwischenplatte kleiner ist als die Dicke der Zwischenplatte.
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