DE112016003661T5

DE112016003661T5 - Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE112016003661T5
Application number: DE112016003661.2T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Uwani
Original assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Precision Products Co Ltd
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-08-08
Publication date: 2018-05-09
Also published as: JPWO2017026447A1; CN107851829A; KR20180034454A; WO2017026447A1; JP6359775B2

Abstract

Diese Brennstoffzelle (100) weist ein elastisches, in Draufsicht betrachtet zwischen Einheiten liegendes Element (70) und ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement (80), das aus einem härteren Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element gebildet ist, auf, das derart zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten (10) angeordnet ist, dass es das elastische zwischen Einheiten liegende Element nicht überlagert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennstoffzelle.
Allgemeiner Stand der Technik
Es sind Brennstoffzellen bekannt, wie sie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 2013-20886 und der japanische Patentoffenlegungsschrift 2011-8959 offenbart werden. Bei der Brennstoffzelle der JP-OS Nr. 2013-20886 ist an einem Laminierungskörper (Laminierungskörper einer Festoxidbrennstoffzelle, bestehend aus Anode, Kathode, Elektrolytschicht) eine Beschwerungsplatte vorgesehen, die ihn in Laminierungsrichtung mit Gewicht belastet. Die Beschwerungsplatte weist die Form einer einzelnen Platte auf, die in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen den gesamten Bereich des Laminierungskörpers abdeckt. Zwischen der Beschwerungsplatte und der Laminierungskörper ist ein Brennstoffzellenhalteabschnitt angeordnet. Der Brennstoffzellenhalteabschnitt ist durch eine Verbundschicht aus Aluminiumoxidfasern und Vermiculit gebildet. Außerdem ist der Brennstoffzellenhalteabschnitt derart gebildet, dass er in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen den gesamten Bereich des Laminierungskörpers abdeckt. Außerdem wird der Laminierungskörper über den Brennstoffzellenhalteabschnitt mit dem Gewicht der Beschwerungsplatte belastet. Dabei ist der Brennstoffzellenhalteabschnitt auf der Oberflächenseite desjenigen Laminierungskörpers unter den mehreren Laminierungskörpern angeordnet, der am weitesten oben angeordnet ist.
Bei der Brennstoffzelle der JP-OS 2011-8959 sind ein Plattenkörper, der auf einer Kathodenseite eines Schichtelektrodenverbundkörpers (Anode, Kathode, Elektrolytschicht) angeordnet ist, und ein Druckelement vorgesehen, das über dem Plattenkörper angeordnet ist. Der Plattenkörper ist aus einer porösen Polyethylenfolie gebildet und ist derart gebildet, dass er in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen den gesamten Bereich des Schichtelektrodenverbundkörpers abdeckt. Das Druckelement ist aus einer Edelstahlplatte gebildet und ist in Draufsicht betrachtet oberhalb der Umgebung eines Mittelabschnitts des Schichtelektrodenverbundkörpers (Teil des Schichtelektrodenverbundkörpers) angeordnet. Außerdem ist eine Abdeckplatte vorgesehen, derart, dass sie den Plattenkörper und das Druckelement abdeckt. Eine Druckkraft, die entsteht, indem die Abdeckplatte durch Verschrauben oder Verstemmen an einem Behälter befestigt ist, wird über das Druckelement und den Plattenkörper auf den Mittelabschnitt des Schichtelektrodenverbundkörpers ausgeübt. Der Plattenkörper ist auf der Oberflächenseite desjenigen Schichtelektrodenverbundkörpers unter den mehreren Schichtelektrodenverbundkörpern angeordnet, der am weitesten oben angeordnet ist.
Patentschriften des Stands der Technik

Patentschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-20886
Patentschrift 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-8959

Kurzdarstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Allerdings ist bei der Brennstoffzelle der JP-OS 2013-20886 zwischen der Beschwerungsplatte und dem Laminierungskörper die relativ weiche Verbundschicht aus Aluminiumoxidfasern und Vermiculit angeordnet, derart, dass sie im Wesentlichen den gesamten Bereich des Laminierungskörpers (Separator, der im Laminierungskörper beinhaltet ist) abdeckt. Hinsichtlich einer Verformung eines Außenrandabschnitts eines Separators, der die Zelle hält, nach oben liegt der nachteilige Umstand vor, dass sich der Außenrandabschnitt des Separators leicht nach oben verformen lässt, da die relativ weiche Verbundschicht über dem Separator angeordnet ist. Dies verschlechtert den Kontakt zwischen der Zelle und dem Separator, wodurch sich potenziell das Problem ergibt, dass der Kontaktwiderstand zwischen der Zelle und dem Separator zunimmt.
Bei der JP-OS 2011-8959 wird einerseits Druck auf den Mittelabschnitt des Schichtelektrodenverbundkörpers ausgeübt, während andererseits auf der Seite des Außenrandabschnitts kein Druck ausgeübt wird, und außerdem ist zwischen dem Druckelement und dem Schichtelektrodenverbundkörper (Separator, der im Schichtelektrodenverbundkörper beinhaltet ist) der aus relativ weicher poröser Polyethylenfolie gebildete Plattenkörper angeordnet. Hinsichtlich einer Verformung eines Außenrandabschnitts eines Separators, der die Zelle hält, nach oben liegt der nachteilige Umstand vor, dass sich der Außenrandabschnitt des Separators leicht nach oben verformen lässt, da kein Druck auf den Außenrandabschnitt ausgeübt wird und die relativ weiche poröse Polyethylenfolie über dem Separator angeordnet ist. Dies verschlechtert den Kontakt zwischen der Zelle und dem Separator, wodurch sich potenziell das Problem ergibt, dass der Kontaktwiderstand zwischen der Zelle und dem Separator zunimmt.
Da bei den Brennstoffzellen der JP-OS 2013-20886 und der JP-OS 2011-8959 der Brennstoffzellenhalteabschnitt (Plattenkörper) unter den mehreren Laminierungskörper auf der Oberseitenfläche desjenigen Laminierungskörpers angeordnet ist, der am weitesten oben angeordnet ist, ergibt sich der nachteilige Umstand, dass potenziell auf denjenigen Laminierungskörpern unter den mehreren Laminierungskörpern, die darunter angeordnet sind, kein ausreichendes Gewicht lastet. Daher verschlechtert sich der Kontakt zwischen der Zelle und dem Separator, wodurch sich potenziell das Problem ergibt, dass der Kontaktwiderstand zwischen der Zelle und dem Separator zunimmt.
Die Erfindung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen, und eine erste Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Brennstoffzelle bereitzustellen, die es ermöglicht, eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle und dem Separator zu unterbinden.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, weist eine Brennstoffzelle gemäß einem ersten Aspekt Folgendes auf: eine Zelle mit einer Elektrode und einer anderen Elektrode, mehrere Stromerzeugungseinheiten, die die Zelle halten und in Draufsicht betrachtet jeweils einen Separator beinhalten, der größer als die Zelle ist, ein elastisches zwischen Einheiten liegendes Element, das zwischen laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten überlagert, und ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement, das ein härteres Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element umfasst und das derart zwischen laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, dass es das elastische zwischen Einheiten liegende Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert.
Die Brennstoffzelle gemäß dem ersten Aspekt weist, wie oben angegeben, ein elastisches zwischen Einheiten liegendes Element, das zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten überlagert, und ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement auf, das ein härteres Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element umfasst und zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet das elastische zwischen Einheiten liegende Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert. Auch wenn also der Außenrandabschnitt des Separators, der in Draufsicht betrachtet größer als die Zelle ist (der Teil des Separators, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle angeordnet ist), nach oben verformt wird, wird diese Verformung des Außenrandabschnitts durch den Flächendruck des zwischen Einheiten liegenden Andrückelements, das ein härteres Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element umfasst und auf der Seite der einen Elektrode der Zelle (oberhalb) angeordnet ist, unterbunden. Da das elastische zwischen Einheiten liegende Element und das zwischen Einheiten liegende Andrückelement, das ein härteres Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element umfasst, zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet sind, werden auch diejenigen Stromerzeugungseinheiten unter den mehrere Stromerzeugungseinheiten, die unterhalb angeordnet sind, ausreichend belastet. Da auf diese Weise eine Verschlechterung des Kontakts zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden wird, kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden werden.
Bei der Brennstoffzelle des ersten Aspekts ist vorzugsweise ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement vorgesehen, das zwischen den Stromerzeugungseinheiten und dem elastischen zwischen Einheiten liegenden Element und zwischen Einheiten liegenden Andrückelement angeordnet ist und Druck auf das elastische zwischen Einheiten liegende Element und das zwischen Einheiten liegende Andrückelement ausübt. Durch eine solche Ausgestaltung kann das Eigengewicht der Stromerzeugungseinheiten über das zwischen Einheiten liegende Andrückelement Druck auf das elastische zwischen Einheiten liegende Element und das zwischen Einheiten liegende Andrückelement ausüben.
Bei der Brennstoffzelle des ersten Aspekts ist vorzugsweise an dem zwischen Einheiten liegenden Andrückelement in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen, wobei das elastische zwischen Einheiten liegende Element in dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist. Da durch eine solche Ausgestaltung das vom Öffnungsabschnitt umgeben vorgesehene, zwischen Einheiten liegende Andrückelement gegen den Außenrandabschnitt des Separators (den Teil des Separators, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle angeordnet ist) drückt, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
In diesem Fall weist das zwischen Einheiten liegende Andrückelement vorzugsweise eine Architravform auf, deren Öffnungsabschnitt im mittleren Abschnitt vorgesehen ist. Da durch eine solche Ausgestaltung das architravförmige zwischen Einheiten liegende Andrückelement gegen den gesamten Außenumfang des Außenrandabschnitts des Separators drückt, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
Bei der Brennstoffzelle des ersten Aspekts umfasst das zwischen Einheiten liegende Andrückelement vorzugsweise wenigstens eins von einem Andrückelement aus Metall und einem isolierenden Andrückelement. Wenn gemäß einer solchen Ausgestaltung das zwischen Einheiten liegende Andrückelement das Andrückelement aus Metall umfasst, kann das relativ harte Andrückelement aus Metall gegen den Außenrandabschnitt des Separators drücken, weshalb hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts wirksam unterbunden werden kann. Wenn das zwischen Einheiten liegende Andrückelement das isolierende Andrückelement ist, kann das zwischen Einheiten liegende Andrückelement gegen den Außenrandabschnitt des Separators drücken, während es zugleich die Isolierung aufrechterhält.
Bei der Brennstoffzelle des ersten Aspekts umfasst das elastische zwischen Einheiten liegende Element vorzugsweise eine Keramikfasermatte, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist. Da bei einer solchen Ausgestaltung die Keramikfasermatte relativ wärmebeständig ist, kann auch bei relativ hohen Temperaturen ein gleichmäßiger Flächendruck (ausreichender Druck) auf die Zelle ausgeübt werden.
Eine Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Aspekt weist Folgendes auf: eine Zelle mit einer Elektrode und einer anderen Elektrode, eine Stromerzeugungseinheit, die die Zelle hält und in Draufsicht betrachtet jeweils einen Separator beinhaltet, der größer als die Zelle ist, ein erstes elastisches Element, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Stromerzeugungseinheit überlagert, ein erstes Andrückelement, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle drückt, derart, dass es in Draufsicht betrachtet, das erste elastische Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert, und ein zweites Andrückelement, das auf der Seite der Zelle gegenüber dem ersten elastischen Element angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und über das erste elastische Element gegen die Zelle drückt.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts ist, wie oben angegeben, ein erstes elastisches Element, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Stromerzeugungseinheit überlagert, ein erstes Andrückelement, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle drückt, derart, dass es in Draufsicht betrachtet, das erste elastische Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert, und ein zweites Andrückelement vorgesehen, das auf der Seite der Zelle gegenüber dem ersten elastischen Element angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und über das erste elastische Element gegen die Zelle drückt. Im Allgemeinen kommt es bei Brennstoffzellen vor, dass sich ein Separator, der mehrere laminierte Zellen (Anode, Kathode, Festelektrolytschicht) hält, aufgrund der Wärme, die während der Stromerzeugung entsteht, konvex nach unten einsinkend verformt (verbiegt). Wenn jedoch durch das einzelne plattenförmige Andrückelement die laminierten mehreren Zellen von oben belastet werden, wird zwar der Außenrandabschnitt des nach unten einsinkend verformten Separators belastet, doch geschieht es, dass die auf der Seite des mittleren Abschnitts angeordnete Zelle und der mittlere Abschnitt des Separators, an dem die Zelle angeordnet ist, nicht ausreichend belastet werden. In diesem Fall verschlechtert sich der Kontakt zwischen der Zelle und dem Separator, wodurch der Kontaktwiderstand zwischen der Zelle und dem Separator zunimmt.
Auch dann, wenn sich der die Zelle haltende Separator nach unten einsinkend konvex verformt, verformt sich bei einer Ausgestaltung wie bei der oben beschriebenen Brennstoffzelle des zweiten Aspekts der unterseitige Teil des ersten elastischen Elements der konvexen Form folgend auf elastische Weise, und da die Oberseite des ersten elastischen Elements im Wesentlichen flach ist, kann das zweite Andrückelement über das erste elastische Element auf den mittleren Abschnitt der Zelle und des Separators, an dem die Zelle angeordnet ist, einen im Wesentlichen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) ausüben. Da außerdem auf der Außenumfangsseite der Zelle das erste Andrückelement vorgesehen ist, das ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle drückt, wird, wenn der Außenrandabschnitt des Separators, der in Draufsicht betrachtet größer als die Zelle ist (der Teil des Separators, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle angeordnet ist), nach oben verformt wird, diese Verformung des Außenrandabschnitts durch den Flächendruck des ersten Andrückelements, das ein härteres Element als das erste elastische Element umfasst und auf der Seite der einen Elektrode der Zelle (oberhalb) angeordnet ist, unterbunden. Da auf diese Weise eine Verschlechterung des Kontakts zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden wird, kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden werden. Auch dann, wenn sich der die Zelle haltende Separator nach unten einsinkend konvex verformt, verformt sich der unterseitige Teil des ersten elastischen Elements der konvexen Form folgend auf elastische Weise, und da die Oberseite des ersten elastischen Elements im Wesentlichen flach ist, kann das zweite Andrückelement über das erste elastische Element auf die Zelle einen im Wesentlichen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) ausüben. Auch auf diese Weise kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden werden.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts sind vorzugsweise ein erstes Druckelement, das Druck auf das erste Andrückelement ausübt, und ein zweites Druckelement, das gesondert vom ersten Druckelement vorgesehen ist und Druck auf das zweite Andrückelement ausübt, vorgesehen. Auch dann, wenn das erste elastische Element im Laufe der Zeit dünner wird und die Höhe des ersten Andrückelements unter die Höhe des zweiten Andrückelements abnimmt, kann durch diese Ausgestaltung anders als für den Fall, dass das einzelne plattenförmige Druckelement, welches das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement abdeckend vorgesehen ist, unmittelbar Druck auf das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement ausübt, unterbunden werden, dass das niedrigere zweite Andrückelement keinen Druck mehr ausüben kann.
Bei der Brennstoffzelle des ersten Aspekts ist vorzugsweise an dem ersten Andrückelement in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen, wobei das erste elastische Element in dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist. Da durch eine solche Ausgestaltung das vom Öffnungsabschnitt umgeben vorgesehene erste Andrückelement gegen den Außenrandabschnitt des Separators (den Teil des Separators, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle angeordnet ist) drückt, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
In diesem Fall weist das erste Andrückelement vorzugsweise eine Architravform auf, deren Öffnungsabschnitt im mittleren Abschnitt vorgesehen ist. Da durch eine solche Ausgestaltung das architravförmige erste Andrückelement gegen den gesamten Außenumfang des Außenrandabschnitts des Separators drückt, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts ist vorzugsweise ferner ein isolierendes Element zwischen dem zweiten Andrückelement und dem ersten elastischen Element angeordnet. Durch diese Ausgestaltung kann das zweite Andrückelement auch dann, wenn das zweite Andrückelement aus Metall gebildet ist, durch das isolierende Element isoliert werden.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts umfasst das erste Andrückelement vorzugsweise wenigstens eins von einem Andrückelement aus Metall und einem isolierenden Andrückelement. Wenn gemäß einer solchen Ausgestaltung das erste Andrückelement das Andrückelement aus Metall umfasst, kann das relativ harte Andrückelement aus Metall gegen den Außenrandabschnitt des Separators drücken, weshalb hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts wirksam unterbunden werden kann. Wenn das erste Andrückelement das isolierende Andrückelement ist, das erste Andrückelement gegen den Außenrandabschnitt des Separators drücken, während es zugleich die Isolierung aufrechterhält.
In diesem Fall umfasst das erste Andrückelement vorzugsweise ein Andrückelement aus Metall und ein isolierendes Andrückelement, das zwischen dem Andrückelement aus Metall und der einen Elektrode der Zelle vorgesehen ist, wobei in dem Andrückelement aus Metall und dem isolierenden Andrückelement jeweils in einem Bereich, der in Draufsicht betrachtet dem Bereich entspricht, in dem die Zelle der Stromerzeugungseinheit angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen ist. Durch diese Ausgestaltung kann das zweite Andrückelement über das im Öffnungsabschnitt angeordnete erste elastische Element einen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) auf die Zelle ausüben, während das isolierenden Andrückelement das Andrückelement aus Metall isoliert.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts umfasst die Stromerzeugungseinheit vorzugsweise mehrere laminierte Stromerzeugungseinheiten, und weist ein zweites elastisches Element, das zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet, die Zellen der Stromerzeugungseinheiten überlagert, und ein drittes Andrückelement auf, das ein härteres Element als das zweite elastische Element umfasst und zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet das zweite elastische Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert. Durch diese Ausgestaltung lastet zwischen den laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten das Gewicht der mehreren Stromerzeugungseinheiten über das zweite elastische Element auf der Zelle, und das dritte Andrückelement, das ein härteres Element als das zweite elastische Element umfasst, unterbindet hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben die Verformung des Außenrandabschnitts, wodurch zwischen den mehreren Stromerzeugungseinheiten eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zwischen Zelle und Separator unterbunden werden kann.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts umfasst das erste elastische Element vorzugsweise eine Keramikfasermatte, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist. Da bei einer solchen Ausgestaltung die Keramikfasermatte relativ wärmebeständig ist, kann auch bei relativ hohen Temperaturen ein gleichmäßiger Flächendruck (ausreichender Druck) auf die Zelle ausgeübt werden.
Bei der Brennstoffzelle des zweiten Aspekts sind vorzugsweise ein erstes Druckelement, das Druck auf das erste Andrückelement ausübt, und ein zweites Druckelement, das gesondert vom ersten Druckelement vorgesehen ist und Druck auf das zweite Andrückelement ausübt, vorgesehen, wobei das erste Druckelement und das zweite Druckelement jeweils mehrere Federelemente umfassen. Durch diese Ausgestaltung üben jeweils mehrere Federelemente Druck auf das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement aus, so dass eine Schräglage des ersten Andrückelements und des zweiten Andrückelements im Vergleich zur Druckausübung durch ein einzelnes Federelement unterbunden werden kann. Auf diese Weise kann stabil Druck auf das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement ausgeübt werden. Auch dann, wenn das erste elastische Element im Laufe der Zeit dünner wird und die Höhenposition des zweiten Andrückelements unter die Höhenposition des ersten Andrückelements absinkt, kann anders als für den Fall, dass das einzelne plattenförmige Druckelement, welches das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement abdeckend vorgesehen ist, unmittelbar Druck auf das erste Andrückelement und das zweite Andrückelement ausübt, unterbunden werden, dass das niedrigere zweite Andrückelement keinen Druck mehr ausüben kann, da sich die Federelemente entsprechend der Höhe ausdehnen und zusammenziehen.
Wirkung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann wie oben beschrieben eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle und dem Separator unterbunden werden.
Figurenliste
Es zeigen:

1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Brennstoffzelle gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Stromerzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Schnittansicht der Brennstoffzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine schematische Ansicht der Brennstoffzelle gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von oben;
5 eine schematische Schnittansicht einer Brennstoffzelle gemäß einem Vergleichsbeispiel;
6 Ergebnisse eines Versuchs bezüglich eines Gleichstromwiderstands;
7 eine schematische Schnittansicht einer Brennstoffzelle gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 eine schematische Ansicht einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Abwandlungsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden; Erfindung von oben; und
9 eine schematische Ansicht einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Abwandlungsbeispiel der ersten Ausführungsform der vorliegenden; Erfindung von oben.

Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden sollen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren beschrieben werden.
Erste Ausführungsform
Ausgestaltung der Brennstoffzelle
Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 wird die Ausgestaltung einer Brennstoffzelle 100 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Bei der Brennstoffzelle 100 handelt es sich um eine Festoxidbrennstoffzelle (FOBZ). Die Brennstoffzelle 100 ist durch Laminieren mehrerer Stromerzeugungseinheiten 10 gebildet. Die Stromerzeugungseinheiten 10 sind derart gebildet, dass ein Verbrennungsgas und Luft einander kreuzend strömen (Querstrom).
Unter Bezugnahme auf 2 wird die Ausgestaltung der Stromerzeugungseinheiten 10 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, sind in den Stromerzeugungseinheiten 10 von unten ausgehend (in Z2-Richtung) ein Separator 11, eine Zelle 14 und ein Isolierungsabschnitt 15 in dieser Reihenfolge aufeinander laminiert.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Zelle 14 eine Anode 14a, eine Feststoffkatalysatorschicht 14b und eine Kathode 14c. Bei der Zelle 14 ist an der Fläche in Z1-Richtung die Kathode 14c gebildet, und auf der Fläche gegenüber der Fläche, an der die Kathode 14c gebildet ist (Fläche in Z2-Richtung), ist die Anode 14a gebildet. Die Anode 14a ist dabei im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche der Feststoffkatalysatorschicht 14b in Z2-Richtung vorgesehen. Die Kathode 14c ist auf einem Teil der Oberfläche der Feststoffkatalysatorschichtl4b in Z1-Richtung vorgesehen. Die Kathode 14c und die Anode 14a entsprechen jeweils der „einen Elektrode“ und der „anderen Elektrode“ aus den Ansprüchen.
Der Separator 11 umfasst eine Stromabnehmerplatte, eine Kathodenplatte, einen Separatorhauptkörper und eine Anodenplatte, die von unten in dieser Reihenfolge aufeinander laminiert sind. An der Anodenplatte ist ein Kanal für Verbrennungsgas vorgesehen. An der Kathodenplatte wiederum ist ein Kanal für Luft vorgesehen. Auf der Oberseite des Separators 11 ist ein Zellenhalter 17 vorgesehen, derart, dass er den Außenumfang der Zelle 14 umgibt.
Wie in 2 gezeigt, sind am Separator 11 mehrere Öffnungsabschnitte 11a, durch die Verbrennungsgas ein- und ausströmt, und mehrere Öffnungsabschnitte 11b vorgesehen, durch die Luftgas einströmt. Am Isolierungsabschnitt 15 sind mehrere Öffnungsabschnitte 15a, durch die Verbrennungsgas ein- und ausströmt, und mehrere Öffnungsabschnitte 15b vorgesehen, durch die Luftgas einströmt. Auf diese Weise sind am Separator 11 und am Isolierungsabschnitt 15 jeweils Öffnungsabschnitte für Verbrennungsgas und Öffnungsabschnitte für Luft vorgesehen. Wenn also durch ein an späterer Stelle beschriebenes erstes Druckelement 60 gegen die Außenumfangsseite der Stromerzeugungseinheiten 10 gedrückt wird, werden die Öffnungsabschnitte (Verteiler) für Verbrennungsgas und die Öffnungsabschnitte (Verteiler) für Luft des Separators 11 und des Isolierungsabschnitts 15 mit Druck beaufschlagt, wodurch ein Austreten von Verbrennungsgas und Luftgas unterbunden werden kann.
Wie in 1 und 3 gezeigt, sind durch Laminieren mehrerer Stromerzeugungseinheiten 10 Zellenstapel 20 gebildet. Auf der Oberseite des obersten Zellenstapels 20 ist eine Endplatte 30 angeordnet. Die Endplatte 30 ist aus Metall gebildet. Elektrischer Strom, der von den Stromerzeugungseinheiten 10 erzeugt wird, wird über die Endplatte 30 aus Metall entnommen.
Wie in 3 und 4 gezeigt, ist in der ersten Ausführungsform ein erstes elastisches Element 40 vorgesehen, das in Draufsicht betrachtet auf Seiten der Kathode 14c der Zelle 14 angeordnet ist, derart, dass es die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten10 überlagert. Genauer ist das erste elastische Element 40 auf der Oberseitenfläche der Endplatte 30 (Seite in Z1-Richtung) angeordnet.
In der ersten Ausführungsform umfasst das erste elastische Element 40 ferner, wie in 1 gezeigt, eine Keramikfasermatte 41, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist. Die Keramikfasern umfassen beispielsweise Aluminiumoxid. Außerdem ist die Keramikfasermatte 41 in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen rechteckig.
In der ersten Ausführungsform ist, wie in 3 und 4 gezeigt, außerdem eine erste Andrückplatte 50 vorgesehen, die ein härteres Element als das erste elastische Element 40 umfasst und gegen die Außenumfangsseite der Zelle 14 drückt und auf Seiten der Kathode 14c der Zelle 14 angeordnet ist, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet, das erste elastische Element 40 auf der Außenumfangsseite der Zelle 14 nicht überlagert. Genauer ist die erste Andrückplatte 50 auf der Oberseitenfläche der Endplatte 30 (Seite in Z1-Richtung) angeordnet. Dabei ist die erste Andrückplatte 50 ein Beispiel für das erste Andrückelement der Ansprüche.
Wie in 4 gezeigt, weist die erste Andrückplatte 50 eine Rahmenform auf, und in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind (mittlerer Abschnitt der Rahmenform), ist ein Öffnungsabschnitt 50a vorgesehen. Das erste elastische Element 40 ist innerhalb des Öffnungsabschnitts 50a angeordnet. Außerdem ist die erste Andrückplatte 50 aus Metall gebildet, das härter als das erste elastische Element 40 ist (beispielsweise Edelstahl, SUS).
In der ersten Ausführungsform ist zwischen der ersten Andrückplatte 50 und der Kathode 14c der Zelle 14 eine isolierende Isolationsplatte 51 vorgesehen. Die Isolationsplatte 51 ist beispielsweise aus Glimmer hergestellt, der härter als das erste elastische Element 40 ist. Außerdem ist die Isolationsplatte 51 auf Seiten der Kathode 14c der Zelle 14 angeordnet, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet das erste elastische Element 40 auf der Außenumfangsseite der Zelle 14 nicht überlagert. Dabei ist die Isolationsplatte 51 ein Beispiel für das erste Andrückelement der Ansprüche.
Wie in 4 gezeigt, weist die Isolationsplatte 51 51 eine Rahmenform auf, und in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind (mittlerer Abschnitt der Rahmenform), ist ein Öffnungsabschnitt 51a vorgesehen. Das heißt, in der ersten Andrückplatte 50 aus Metall und der isolierenden Isolationsplatte 51 sind jeweils in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind, ein Öffnungsabschnitt 50a und ein Öffnungsabschnitt 51a vorgesehen. Außerdem sind der Öffnungsabschnitt 50a und der Öffnungsabschnitt 51a miteinander fortlaufend vorgesehen.
In der ersten Ausführungsform ist außerdem, wie in 1 und 3 gezeigt, eine zweite Andrückplatte 52 vorgesehen, die auf der dem ersten elastischen Element 40 gegenüberliegenden Seite der Zelle 14 (Seite in Z1-Richtung) angeordnet ist, ein härteres Element als das erste elastische Element 40 umfasst und über das erste elastische Element 40 gegen die Zelle 14 drückt. Die zweite Andrückplatte 52 ist in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen rechteckig. In Draufsicht betrachtet sind die Oberfläche (Größe) des ersten elastischen Elements 40 und der zweiten Andrückplatte 52 im Wesentlichen gleich. Außerdem ist die zweite Andrückplatte 52 aus Metall gebildet, das härter als das erste elastische Element 40 ist (beispielsweise SUS). Dabei ist die zweite Andrückplatte 52 ein Beispiel für das zweite Andrückelement der Ansprüche.
In der ersten Ausführungsform, ist zwischen der zweiten Andrückplatte 52 und dem ersten elastischen Element 40 ein isolierendes Element 53 vorgesehen. Das isolierende Element 53 ist beispielsweise aus Glimmer hergestellt. Das isolierende Element 53 ist in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen rechteckig, und die Oberfläche (Größe) des isolierenden Elements 53 entspricht im Wesentlichen der Oberfläche des ersten elastischen Elements 40.
In der ersten Ausführungsform sind außerdem, wie in 1 gezeigt, ein erste Druckelement 60, das Druck auf die erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) ausübt, und ein zweites Druckelement 61 vorgesehen, das separat vom ersten Druckelement 60 vorgesehen ist und Druck auf die zweite Andrückplatte 52 ausübt. Genauer umfasst das erste Druckelement 60 mehrere (vier) Federelemente 60a, die aus Keramik gebildet sind. Die mehreren (vier) Federelemente 60a sind derart ausgebildet, dass es auf die vier Ecken des rahmenförmigen ersten Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) Druck ausübt. Das zweite Druckelement 61 umfasst mehrere (fünf) Federelemente 61a, die aus Keramik gebildet sind. Die mehreren (fünf) Federelemente 61a sind derart ausgebildet, dass sie Druck auf die vier Ecken und den Bereich des mittleren Abschnitts der im Wesentlichen rechteckigen zweiten Andrückplatte 52 ausübt. An der ersten Andrückplatte 50 ist ein Vertiefungsabschnitt 50b vorgesehen, in dem die Federelemente 60a angeordnet sind. An der zweiten Andrückplatte 52 ist ein Vertiefungsabschnitt 52a vorgesehen, in dem die Federelemente 61a angeordnet sind.
Am ersten Druckelement 60 und am zweiten Druckelement 61 (auf der Seite in Z1-Richtung) ist eine Federandrückplatte 62 angeordnet, die gegen das erste Druckelement 60 und das zweite Druckelement 61 drückt. An der Federandrückplatte 62 sind mehrere Durchgangslöcher 62a vorgesehen, in die mehrere Stabelemente 63 eingeführt sind. Die unteren Enden der Stabelemente 63 sind derart ausgebildet, dass sie an einer starren Platte (nicht dargestellt) fixiert werden. Die mehreren Stabelemente 63 werden in die Durchgangslöcher 62a der Federandrückplatte 62 eingeführt, und indem das untere Ende fixiert wird und am oberen Ende eine Mutter 64 befestigt wird, wird die Federandrückplatte 62 nach unten gedrückt. Dadurch werden die Federelemente 60a und die Federelemente 61a mit Druck beaufschlagt, und erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51), und über die zweite Andrückplatte 52 wird Druck auf die Außenumfangsseite der Zelle 14 (Außenrandabschnitt des Separators 11) und die Zelle 14 ausgeübt.
In der ersten Ausführungsform sind bei der Brennstoffzelle 100, wie 1 gezeigt, mehrere Zellenstapel 20 aufeinander laminiert. Zwischen den aufeinander laminierten Zellenstapeln 20 (mehreren Stromerzeugungseinheiten 10) ist ein zweites elastisches Element 70 angeordnet, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 überlagert. Das zweite elastische Element 70 ist in Draufsicht betrachtet im Wesentlichen rechteckig. Außerdem umfasst das zweite elastische Element 70 eine Keramikfasermatte 71. Das zweite elastische Element 70 ist ein Beispiel für das elastische zwischen Einheiten liegende Element der Ansprüche.
Außerdem ist eine Zwischenplatte 80 vorgesehen, die ein Element umfasst, das härter als das zweite elastische Element 70 ist, und zwischen den aufeinander laminierten Zellenstapeln 20 (mehreren Stromerzeugungseinheiten 10) angeordnet ist, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet das zweite elastische Element 70 an der Außenumfangsseite der Zelle 14 nicht überlagert. Außerdem ist die Zwischenplatte 80 aus Metall gebildet, das härter als das zweite elastische Element 70 ist (beispielsweise SUS). In der Zwischenplatte 80 ist in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind, ein Öffnungsabschnitt 80a vorgesehen. Genauer ist die Zwischenplatte 80 rahmenförmig, und das zweite elastische Element 70 ist im Öffnungsabschnitt 80a der rahmenförmigen Zwischenplatte 80 angeordnet. An der Zwischenplatte 80 sind mehrere Öffnungsabschnitte 80a, durch die Verbrennungsgas ein- und ausströmt, und mehrere Öffnungsabschnitte 80c vorgesehen, durch die Luftgas einströmt. Dabei ist die Zwischenplatte 80 ein Beispiel für das dritte Andrückelement und das zwischen Einheiten liegende Druckelement der Ansprüche.
Zwischen der Zwischenplatte 80 und dem darunter angeordneten Zellenstapel 20 ist ferner eine isolierende Zwischenisolationsplatte 81 vorgesehen. Die Zwischenisolationsplatte 81 ist beispielsweise aus Glimmer hergestellt, der härter als das zweite elastische Element 70 ist. Die Zwischenisolationsplatte 81 ist rahmenförmig, und das zweite elastische Element 70 ist im Öffnungsabschnitt 81a der rahmenförmigen Zwischenisolationsplatte 81 angeordnet. Das heißt, der Öffnungsabschnitt 80a der Zwischenplatte 80 und der Öffnungsabschnitt 81a der Zwischenisolationsplatte 81 sind miteinander fortlaufend vorgesehen, und das zweite elastische Element 70 ist den Öffnungsabschnitt 80a und den Öffnungsabschnitt 81a überspannend angeordnet. An der Zwischenisolationsplatte 81 sind mehrere Öffnungsabschnitte 81b, durch die Verbrennungsgas ein- und ausströmt, und mehrere Öffnungsabschnitte 81c vorgesehen, durch die Luftgas einströmt. Dabei ist die Zwischenisolationsplatte 81 ein Beispiel für das dritte Andrückelement der Ansprüche.
In der ersten Ausführungsform ist außerdem eine Isolationsplatte 82 vorgesehen, die zwischen den Stromerzeugungseinheiten 10, dem zweiten elastischen Element 70 und der Zwischenplatte 80 angeordnet ist und Druck auf das zweite elastische Element 70 und die Zwischenplatte 80 ausübt. Genauer ist die Isolationsplatte 82 oberhalb der Zwischenplatte 80 angeordnet. Die Isolationsplatte 82 ist beispielsweise aus Glimmer hergestellt. An der Isolationsplatte 82 sind mehrere Öffnungsabschnitte 82a, durch die Verbrennungsgas ein- und ausströmt, und mehrere Öffnungsabschnitte 82b vorgesehen, durch die Luftgas einströmt. Die Isolationsplatte 82 ist dabei ein Beispiel für das zwischen Einheiten liegende Andrückelement der Ansprüche.
Außerdem ist die Kombination aus zweitem elastischem Element 70, Zwischenplatte 80, Zwischenisolationsplatte 81 und Isolationsplatte 82 an mehreren Stellen (zwischen den Zellenstapeln 20) angeordnet.
Unter dem am weitesten unten liegenden Zellenstapel 20 ist die aus Glimmer hergestellte Isolationsplatte 83 angeordnet.
(Versuch)
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 und 6 unter Vergleich mit einer Brennstoffzelle 200 gemäß einem Vergleichsbeispiel ein Versuch zum Kontaktwiderstand (Gleichstromwiderstand) der Zelle 14 beschrieben.
Wie in 5 gezeigt ist bei der Brennstoffzelle 200 des Vergleichsbeispiels auf der Oberseitenfläche der Endplatte 30 eine aus Glimmer hergestellte Isolationsplatte 251 vorgesehen. Auf der Oberseitenfläche der Isolationsplatte 251 ist eine Andrückplatte 250 aus Metall (SUS) vorgesehen. Anders als in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sind in der Isolationsplatte 251 und der Andrückplatte 250 keine Öffnungsabschnitte vorgesehen. Außerdem sind die Andrückplatte 250 und die Isolationsplatte 251 derart ausgestaltet, dass ein Druckelement (Federelement) gegen sie drückt.
In diesem Versuch wurde nach Wiederholung eines Wärmezyklus mit allmählicher Erhöhung und Absenkung der Temperatur der Brennstoffzelle 100 der ersten Ausführungsform und der Brennstoffzelle 200 des Vergleichsbeispiels der Gleichstromwiderstand (Widerstand mit einem proportionalen Verhältnis gemäß dem Ohmschen Gesetz) gemessen. Außerdem wurde in diesem Versuch der Gleichstromwiderstand nach dem Gleichstromimpedanzverfahren gemessen, wobei eine Strommessung durchgeführt wurde, während die Frequenz bei konstanter Spannung verändert wurde. 6 zeigt die Ergebnisse des Versuchs zum Gleichstromwiderstand. In 6 zeigt die horizontale Achse den reellen Anteil der Impedanz und die vertikale Achse den imaginären Anteil der Impedanz.
Wie in 6 gezeigt, ist der Gleichstromwiderstand (reeller und imaginärer Anteil der Impedanz) bei der Brennstoffzelle 100 der ersten Ausführungsform und der Brennstoffzelle 200 des Vergleichsbeispiels im Anfangszustand (zu Beginn des Versuchs) im Wesentlichen gleich. Nach dem Wiederholen des Wärmezyklus ist jedoch festzustellen, dass bei der Brennstoffzelle 200 des Vergleichsbeispiels der Gleichstromwiderstand ansteigt. Da an der Brennstoffzelle 200 des Vergleichsbeispiels anders als bei der ersten Ausführungsform an der Isolationsplatte 251 und der Andrückplatte 250 kein Öffnungsabschnitt vorgesehen ist, kann kein separater Druck auf den Außenrandabschnitt und den mittleren Abschnitt ausgeübt werden. Wenn der Separator 11 gebogen ist, ist daher anzunehmen, dass zwar ausreichend Druck auf den Außenrandabschnitt des Separators 11 ausgeübt werden kann, aber kein ausreichender Druck auf den mittleren Abschnitt ausgeübt werden kann, in dem die Zelle 14 angeordnet ist. Es wird angenommen, dass aus diesem Grund der Gleichstromwiderstand ansteigt. Bei der Brennstoffzelle 100 der ersten Ausführungsform dagegen ist zu erkennen, dass der Gleichstromwiderstand (Kontaktwiderstand zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11) nicht ansteigt.
Wirkung der ersten Ausführungsform
Mit der ersten Ausführungsform können folgende Wirkungen erzielt werden.
In der ersten Ausführungsform sind, wie oben angegeben, das zweite elastische Element 70, das zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zellen 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 überlagert, und die Zwischenplatte 80 vorgesehen, die ein härteres Element als das zweite elastische Element 70 umfasst und zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet das zweite elastische Element 70 auf der Außenumfangsseite der Zelle 14 nicht überlagert. Auch wenn also der Außenrandabschnitt des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet größer als die Zelle 14 ist (der Teil des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle 14 angeordnet ist), nach oben verformt wird, wird diese Verformung des Außenrandabschnitts durch den Flächendruck der Zwischenplatte 80, die ein härteres Element als das zweite elastische Element 70 umfasst und auf der Seite der einen Elektrode der Zelle 14 (oberhalb) angeordnet ist, unterbunden. Da das zweite elastische Element 70 und die Zwischenplatte 80, die ein härteres Element als das zweite elastische Element 70 umfasst, zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind, werden auch diejenigen Stromerzeugungseinheiten 10 unter den mehreren Stromerzeugungseinheiten 10, die unterhalb angeordnet sind, ausreichend belastet. Da auf diese Weise eine Verschlechterung des Kontakts zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11 unterbunden wird, kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11 unterbunden werden.
In der ersten Ausführungsform ist außerdem, wie oben beschrieben, die Isolationsplatte 82 vorgesehen, die zwischen den Stromerzeugungseinheiten 10, dem zweiten elastischen Element 70 und der Zwischenplatte 80 angeordnet ist und Druck auf das zweite elastische Element 70 und die Zwischenplatte 80 ausübt. Auf diese Weise üben die Stromerzeugungseinheiten 10 durch ihr Eigengewicht über die Isolationsplatte 82 Druck auf das zweite elastische Element 70 und die Zwischenplatte 80 aus.
In der ersten Ausführungsform ist außerdem in der Zwischenplatte 80 in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, der Öffnungsabschnitt 80a vorgesehen, und das zweite elastische Element 70 ist im Öffnungsabschnitt 80a angeordnet. Da auf diese Weise die vom Öffnungsabschnitt 80a umgeben vorgesehene Zwischenplatte 80 gegen den Außenrandabschnitt des Separators 11 (den Teil des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle 14 angeordnet ist) drückt, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
Außerdem weist in der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, der im mittleren Abschnitt der Zwischenplatte 80 vorgesehene Öffnungsabschnitt 80a eine Architravform auf. Auf diese Weise drückt die architravförmige Zwischenplatte 80 gegen den gesamten Außenumfang des Außenrandabschnitts des Separators 11, so dass hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden kann.
Außerdem ist, wie oben beschrieben, in der ersten Ausführungsform die aus Metall hergestellte Zwischenplatte 80 vorgesehen. Auf diese Weise kann die relativ harte Zwischenplatte 80 aus Metall gegen den Außenrandabschnitt des Separators 11 drücken, weshalb hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts wirksam unterbunden werden kann.
In der ersten Ausführungsform umfasst das zweite elastische Element 70 ferner, wie oben beschrieben, die Keramikfasermatte 71, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist. Da die Keramikfasermatte 71 relativ wärmebeständig ist, kann auf diese Weise auch bei relativ hohen Temperaturen ein gleichmäßiger Flächendruck (ausreichender Druck) auf die Zelle 14 ausgeübt werden.
In der ersten Ausführungsform sind zudem, wie oben angegeben, das erste elastische Element 40, das auf der Seite der Kathode 14c der Zelle 14 angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Stromerzeugungseinheiten 10 überlagert, die erste Andrückplatte und die Isolationsplatte 51, die auf der Seite der Kathode 14c der Zelle 14 angeordnet sind, ein Element umfassen, das härter als das erste elastische Element 40 ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle 14 drücken, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet das erste elastische Element 40 auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagern, und die zweites Andrückplatte 52 vorgesehen, die auf der Seite der Zelle 14 gegenüber dem ersten elastischen Element 40 angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element 40 ist, und über das erste elastische Element 40 gegen die Zelle 14 drückt. Auch dann, wenn sich der die Zelle haltende Separator 11 (die Endplatte 30) nach unten einsinkend konvex verformt, verformt sich der unterseitige Teil des ersten elastischen Elements 40 der konvexen Form folgend auf elastische Weise, und da die Oberseite des ersten elastischen Elements 40 im Wesentlichen flach ist, kann die zweite Andrückplatte 52 über das erste elastische Element 40 auf den mittleren Abschnitt der Zelle 14 und des Separators 11, an dem die Zelle 14 angeordnet ist, einen im Wesentlichen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) ausüben. Da außerdem auf der Außenumfangsseite der Zelle 14 die erste Andrückplatte 50 und die Isolationsplatte 51 vorgesehen sind, die ein Element umfassen, das härter als das erste elastische Element 40 ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle drücken, wird auch dann, wenn der Außenrandabschnitt des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet größer als die Zelle 14 ist (der Teil des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle 14 angeordnet ist), nach oben verformt wird, diese Verformung des Außenrandabschnitts durch den Flächendruck der ersten Andrückplatte 50 und der Isolationsplatte 51, die ein härteres Element als das erste elastische Element umfassen und auf der Seite der Kathode 14c der Zelle 14 (oberhalb) angeordnet sind, unterbunden. Da auf diese Weise eine Verschlechterung des Kontakts zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11 unterbunden wird, kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11 unterbunden werden. Auch dann, wenn sich der die Zelle 14 haltende Separator 11 nach unten einsinkend konvex verformt, verformt sich der unterseitige Teil des ersten elastischen Elements 40 der konvexen Form folgend auf elastische Weise, und da die Oberseite des ersten elastischen Elements 40 im Wesentlichen flach ist, kann die zweite Andrückplatte 52 über das erste elastische Element auf die Zelle 14 einen im Wesentlichen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) ausüben. Auch auf diese Weise kann eine Zunahme des Kontaktwiderstands zwischen der Zelle 14 und dem Separator 11 unterbunden werden.
In der ersten Ausführungsform sind außerdem das erste Druckelement 60, das Druck auf die erste Andrückplatte 50 und die Isolationsplatte 51 ausübt, und das zweite Druckelement 61 vorgesehen, das separat vom ersten Druckelement 60 vorgesehen ist und Druck auf die zweite Andrückplatte 52 ausübt. Auch dann, wenn das erste elastische Element 40 im Laufe der Zeit dünner wird und die Höhenposition der zweiten Andrückplatte 52 unter die Höhenposition der ersten Andrückplatte 50 und der Isolationsplatte 51 sinkt, kann anders als für den Fall, dass das einzelne plattenförmige Druckelement, welches die erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) und die zweite Andrückplatte 52 abdeckend vorgesehen ist, unmittelbar Druck auf die erste Andrückplatte 50 und die zweite Andrückplatte 52 ausübt, unterbunden werden, dass die niedrigere zweite Andrückplatte 52 keinen Druck mehr ausüben kann.
In der ersten Ausführungsform sind außerdem in der ersten Andrückplatte 50 und der Isolationsplatte 51 in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, der Öffnungsabschnitt 50a bzw. der Öffnungsabschnitt 51a vorgesehen, und das erste elastische Element 40 ist im Öffnungsabschnitt 50a bzw. im Öffnungsabschnitt 51a angeordnet. Da auf diese Weise die vom Öffnungsabschnitt 50a und vom Öffnungsabschnitt 51a umgeben vorgesehene erste Andrückplatte 50 und Isolationsplatte 51 gegen den Außenrandabschnitt des Separators 11 (den Teil des Separators 11, der in Draufsicht betrachtet weiter außen als die Zelle 14 angeordnet ist) drücken, kann hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden.
Außerdem weisen in der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, der im mittleren Abschnitt der ersten Andrückplatte 50 und der Isolationsplatte 51 vorgesehene Öffnungsabschnitt 50a bzw. Öffnungsabschnitt 51a jeweils eine Architravform auf. Auf diese Weise drücken die architravförmige erste Andrückplatte 50 und die Isolationsplatte 51 gegen den gesamten Außenumfang des Außenrandabschnitts des Separators 11, so dass hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts unterbunden werden kann.
In der ersten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, außerdem das isolierende Element 53 vorgesehen, das zwischen der zweiten Andrückplatte 52 und dem ersten elastischen Element 40 angeordnet. Auf diese Weise kann das isolierende Element 53 die aus Metall hergestellte zweite Andrückplatte 52 isolieren.
Außerdem ist, wie oben beschrieben, in der ersten Ausführungsform die aus Metall hergestellte erste Andrückplatte 50 vorgesehen. Auf diese Weise kann die relativ harte erste Andrückplatte 50 aus Metall gegen den Außenrandabschnitt des Separators 11 drücken, weshalb hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators 11 nach oben diese Verformung des Außenrandabschnitts wirksam unterbunden werden kann.
In der ersten Ausführungsform sind außerdem, wie oben beschrieben, die erste Andrückplatte 50 aus Metall und zwischen der ersten Andrückplatte 50 aus Metall und der Kathode 14c der Zelle 14 die isolierende Isolationsplatte 51 vorgesehen. Das heißt, in der ersten Andrückplatte 50 aus Metall und der isolierenden Isolationsplatte 51 sind jeweils in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, der Öffnungsabschnitt 50a und der Öffnungsabschnitt 51a vorgesehen. Auf diese Weise kann die isolierende Isolationsplatte 51 über das im Öffnungsabschnitt 50a und im Öffnungsabschnitt 51a angeordnete erste elastische Element 40 einen gleichmäßigen Flächendruck (ausreichenden Druck) auf die Zelle 14 ausüben, während sie die erste Andrückplatte 50 aus Metall isoliert.
In der ersten Ausführungsform umfasst die Stromerzeugungseinheit 10 wie oben beschrieben mehrere laminierte Stromerzeugungseinheiten 10. Außerdem sind das zweite elastische Element 70, das zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zelle 14 der Stromerzeugungseinheiten 10 überlagert, und die Zwischenplatte 80 und die Zwischenisolationsplatte 81 vorgesehen, die ein härteres Element als das zweite elastische Element 70 umfassen und zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten 10 angeordnet sind, derart, dass sie in Draufsicht betrachtet das zweite elastische Element 70 auf der Außenumfangsseite der Zelle 14 nicht überlagern. Auf diese Weise lastet zwischen den laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten 10 das Gewicht der mehreren Stromerzeugungseinheiten 10 über das zweite elastische Element 70 auf der Zelle 14, und die Zwischenplatte 80 und die Zwischenisolationsplatte 81, die ein härteres Element als das zweite elastische Element 70 umfassen, unterbinden hinsichtlich einer Verformung des Außenrandabschnitts des Separators nach oben die Verformung des Außenrandabschnitts, wodurch zwischen den mehreren Stromerzeugungseinheiten 10 eine Erhöhung des Kontaktwiderstands zwischen Zelle 14 und Separator 11 unterbunden werden kann.
In der ersten Ausführungsform umfasst das erste elastische Element 40 ferner, wie oben beschrieben, die Keramikfasermatte 41, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist. Da die Keramikfasermatte 41 relativ wärmebeständig ist, kann auf diese Weise auch bei relativ hohen Temperaturen ein gleichmäßiger Flächendruck (ausreichender Druck) auf die Zelle 14 ausgeübt werden.
In der ersten Ausführungsform umfassen das erste Druckelement 60 und das zweite Druckelement 61 außerdem, wie oben beschrieben, jeweils mehrere Federelemente 60a und 61a. Dadurch üben die mehreren Federelemente 60a und 61a jeweils Druck auf die erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) und die zweite Andrückplatte 52 aus, weshalb im Vergleich zur Ausübung von Druck durch ein einzelnes Federelement 60a und 61a eine Schräglage der ersten Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) und der zweiten Andrückplatte 52 unterbunden werden kann. Auf diese Weise kann stabil Druck auf die erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) und die zweite Andrückplatte 52 ausgeübt werden. Auch dann, wenn das erste elastische Element 40 im Laufe der Zeit dünner wird und die Höhenposition der zweiten Andrückplatte 52 unter die Höhenposition der ersten Andrückplatte 50 und der Isolationsplatte 51 sinkt, kann anders als für den Fall, dass das einzelne plattenförmige Druckelement, welches die erste Andrückplatte 50 (Isolationsplatte 51) und die zweite Andrückplatte 52 abdeckend vorgesehen ist, unmittelbar Druck auf die erste Andrückplatte 50 und die zweite Andrückplatte 52 ausübt, unterbunden werden, dass die niedrigere zweite Andrückplatte 52 keinen Druck mehr ausüben kann, da sich die Federelemente 60a und 61a entsprechend der Höhe ausdehnen und zusammenziehen.
Zweite Ausführungsform
Ausgestaltung der Brennstoffzelle
Unter Bezugnahme auf 7 wird die Ausgestaltung einer Brennstoffzelle 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Bei der Brennstoffzelle 110 der zweiten Ausführungsform ist anders als bei der ersten Ausführungsform, bei der auf der Oberseitenfläche der Endplatte 30 die erste Andrückplatte 50 und die Isolationsplatte 51 angeordnet sind, nur eine Isolationsplatte 151 angeordnet.
Bei der Brennstoffzelle 110 der zweiten Ausführungsform ist auf der Oberseitenfläche der Endplatte 30 eine aus Glimmer bestehende erste Andrückplatte 151 angeordnet. Die erste Andrückplatte 151 ist in Draufsicht betrachtet, im Wesentlichen architravförmig gebildet, und in ihrem mittleren Abschnitt ist ein Öffnungsabschnitt 151a vorgesehen. Im Inneren des Öffnungsabschnitts 151a ist das erste elastische Element 40 angeordnet. Auf der Oberseitenfläche des ersten elastischen Elements 40 ist eine aus Glimmer bestehende zweite Andrückplatte 152 angeordnet. Dabei sind die erste Andrückplatte 151 und die zweite Andrückplatte 152 jeweils ein Beispiel für das erste Druckelement und das zweite Druckelement der vorliegenden Erfindung.
Die Ausgestaltung der zweiten Ausführungsform entspricht ansonsten derjenigen der ersten Ausführungsform.
Wirkung der zweiten Ausführungsform
Mit der zweiten Ausführungsform können folgende Wirkungen erzielt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform ist, wie oben beschrieben, keine aus Metall hergestellte Platte, sondern nur die Isolationsplatte 82 vorgesehen. Auf diese Weise wird gegen den Außenrandabschnitt des Separators gedrückt, während die Isolationsplatte 82 zugleich die Isolierung aufrechterhält.
Abwandlungsbeispiel
Die offenbarten Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele sind in jeder Hinsicht beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht in der vorstehenden Beschreibung der Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele, sondern in den Patentansprüchen dargelegt und schließt auch alle Äquivalente und Änderungen innerhalb der Ansprüche (Abwandlungsbeispiele) ein.
Beispielsweise wurde in der ersten und zweiten Ausführungsform die Brennstoffzelle am Beispiel einer Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann es sich bei der Brennstoffzelle um eine andere Art von Brennstoffzelle als eine Festoxidbrennstoffzelle handeln, beispielsweise eine hochmolekulare Feststoffbrennstoffzelle (PEFC: Polymer Electrolyte Fuel Cell), eine Phosphorsäurebrennstoffzelle (PAFC: Phosphoric Acid Fuel Cell) oder eine Schmelzcarbonatbrennstoffzelle (MCFC: Molten Carbonate Fuel Cell) oder dergleichen.
In der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Andrückplatte und die Isolationsplatte beispielhaft als architravförmig beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können eine erste Andrückplatte 160 und Isolationsplatte 161, wie bei einer Brennstoffzelle 120 gemäß einem ersten Abwandlungsbeispiel in 8, in Draufsicht betrachtet U-förmig sein, und im Inneren der U-förmigen ersten Andrückplatte 160 und Isolationsplatte 161 können ein erstes elastisches Element 162, ein isolierendes Element 163 eine und zweite Andrückplatte 164 angeordnet sein. Dabei sind die erste Andrückplatte 160 und die Isolationsplatte 161 ein Beispiel für das erste Andrückelement der Ansprüche. Die zweite Andrückplatte 164 ist ein Beispiel für das zweite Andrückelement der Ansprüche.
Es können auch wie bei einer in 9 gezeigten Brennstoffzelle 130 eines zweiten Abwandlungsbeispiels ein erstes elastisches Element 172, ein isolierendes Element 173 und eine zweite Andrückplatte 174 im in Draufsicht betrachtet mittleren Abschnitt angeordnet sein, während auf beiden Seiten des ersten elastischen Elements 172, des isolierenden Elements 173 und der zweiten Andrückplatte 174 eine im Wesentlichen rechteckige erste Andrückplatte 170 und Isolationsplatte 171 angeordnet sind. Dabei sind die erste Andrückplatte 170 und die Isolationsplatte 171 ein Beispiel für das erste Andrückelement der Ansprüche. Die zweite Andrückplatte 174 ist ein Beispiel für das zweite Andrückelement der Ansprüche.
In der ersten und zweiten Ausführungsform umfassen das erste Druckelement und das zweite Druckelement beispielhaft jeweils mehrere Federelemente, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Druckelement und zweiten Druckelement auch um andere Druckelement als Federelemente (mit Gasdruck, Hydraulik oder dergleichen) handeln.
In der ersten und zweiten Ausführungsform umfassen das erste elastische Element und das zweite elastische Element beispielhaft eine Keramikfasermatte und eine Keramikfaserbahn, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann das erste elastische Element aus einem von der Keramikfasermatte und der Keramikfaserbahn gebildet sein.
In der ersten und zweiten Ausführungsform sind das erste elastische Element und das zweite elastische Element beispielhaft aus einer Safemic-Matte (Bahn) aus Aluminiumoxid gebildet, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Keramikfasermatte (Bahn), die aus einem anderen Element als Aluminiumoxid gebildet ist, als das erste elastische Element verwendet werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform ist die Zwischenplatte beispielhaft aus einem Metall (beispielsweise SUS) gebildet, das härter als das zweite elastische Element ist, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Zwischenplatte auch aus einem isolierenden Element gebildet sein, das härter als das zweite elastische Element ist. Auf diese Weise wird gegen den Außenrandabschnitt des Separators gedrückt, während die Zwischenplatte zugleich die Isolierung aufrechterhält.
In der ersten und zweiten Ausführungsform sind die Stromerzeugungseinheiten derart gebildet, dass ein Verbrennungsgas und Luft einander kreuzend strömen (Querstrom), doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise lässt sich die vorliegende Erfindung auch auf Brennstoffzellen anwenden, bei denen das Verbrennungsgas und die Luft aufeinander zu strömen.
Bezugszeichenliste

10: Stromerzeugungseinheit
14: Zelle
14a: Anode (andere Elektrode)
14c: Kathode (eine Elektrode)
40, 162, 172: erstes elastisches Element
41: Keramikfasermatte
50, 160, 170: erste Andrückplatte (erstes Andrückelement)
50a: Öffnungsabschnitt
51, 151, 161, 171: Isolationsplatte (erstes Andrückelement)
51a,151a: Öffnungsabschnitt
52, 152, 164, 174: zweite Andrückplatte (zweites Andrückelement)
53, 163, 173: isolierendes Element
60: erstes Druckelement
60a: Federelement
61: zweites Druckelement
61a: Federelement
70: zweites elastisches Element (elastisches zwischen Einheiten liegendes Element)
71: Keramikfasermatte
80: Zwischenplatte (drittes Andrückelement, zwischen Einheiten liegendes Andrückelement)
81: Zwischenisolationsplatte (drittes Andrückelement)
82: Isolationsplatte (zwischen Einheiten liegendes Andrückelement)
100, 110, 120, 130: Brennstoffzelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013020886 A [0002, 0004, 0006]
JP 2011008959 A [0003, 0005, 0006]
JP 201320886 [0003]
JP 20118959 [0003]

Claims

Brennstoffzelle, Folgendes aufweisend: eine Zelle mit einer Elektrode und einer anderen Elektrode, mehrere Stromerzeugungseinheiten, die die Zelle halten und in Draufsicht betrachtet jeweils einen Separator beinhalten, der größer als die Zelle ist, ein elastisches zwischen Einheiten liegendes Element, das zwischen laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten überlagert, und ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement, das ein härteres Element als das elastische zwischen Einheiten liegende Element umfasst und derart zwischen laminierten mehreren Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, dass es das elastische zwischen Einheiten liegende Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein zwischen Einheiten liegendes Andrückelement, das zwischen den Stromerzeugungseinheiten und dem elastischen zwischen Einheiten liegenden Element und zwischen Einheiten liegenden Andrückelement angeordnet ist und Druck auf das elastische zwischen Einheiten liegende Element und das zwischen Einheiten liegende Andrückelement ausübt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei an dem zwischen Einheiten liegenden Andrückelement in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen ist, wobei das elastische zwischen Einheiten liegende Element in dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 3, wobei das zwischen Einheiten liegende Andrückelement eine Architravform aufweist, deren Öffnungsabschnitt im mittleren Abschnitt vorgesehen ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 5, wobei das zwischen Einheiten liegende Andrückelement wenigstens eins von einem Andrückelement aus Metall und einem isolierenden Andrückelement umfasst.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, wobei das elastische zwischen Einheiten liegende Element eine Keramikfasermatte umfasst, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist.
Brennstoffzelle, Folgendes aufweisend: eine Zelle mit einer Elektrode und einer anderen Elektrode, eine Stromerzeugungseinheit, die die Zelle hält und in Draufsicht betrachtet jeweils einen Separator beinhaltet, der größer als die Zelle ist, ein erstes elastisches Element, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Stromerzeugungseinheit überlagert, ein erstes Andrückelement, das auf der Seite der einen Elektrode der Zelle angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und gegen die Außenumfangsseite der Zelle drückt, derart, dass es in Draufsicht betrachtet das erste elastische Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert, und ein zweites Andrückelement, das auf der Seite der Zelle gegenüber dem ersten elastischen Element angeordnet ist, ein Element umfasst, das härter als das erste elastische Element ist, und über das erste elastische Element gegen die Zelle drückt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, ferner aufweisend ein erstes Druckelement, das Druck auf das erste Andrückelement ausübt, und ein zweites Druckelement, das gesondert vom ersten Druckelement vorgesehen ist und Druck auf das zweite Andrückelement ausübt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, wobei an dem ersten Andrückelement in einem Bereich, der einem Bereich entspricht, in dem in Draufsicht betrachtet die Zelle der Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen ist, wobei das erste elastische Element in dem Öffnungsabschnitt angeordnet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 9, wobei das erste Andrückelement eine Architravform aufweist, deren Öffnungsabschnitt im mittleren Abschnitt vorgesehen ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, ferner aufweisend ein isolierendes Element, das zwischen dem zweiten Andrückelement und dem ersten elastischen Element angeordnet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 5, wobei das erste Andrückelement wenigstens eins von einem Andrückelement aus Metall und einem isolierenden Andrückelement umfasst.
Brennstoffzelle nach Anspruch 12, wobei das erste Andrückelement ein Andrückelement aus Metall und ein isolierendes Andrückelement umfasst, das zwischen dem Andrückelement aus Metall und der einen Elektrode der Zelle vorgesehen ist, wobei in dem Andrückelement aus Metall und dem isolierenden Andrückelement jeweils in einem Bereich, der in Draufsicht betrachtet dem Bereich entspricht, in dem die Zelle der Stromerzeugungseinheit angeordnet ist, ein Öffnungsabschnitt vorgesehen ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, wobei die Stromerzeugungseinheit mehrere laminierte Stromerzeugungseinheiten umfasst und ein zweites elastisches Element, das zwischen den mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet die Zellen der Stromerzeugungseinheiten überlagert, und ein drittes Andrückelement aufweist, das aus ein härteres Element als das zweite elastische Element umfasst und zwischen mehreren laminierten Stromerzeugungseinheiten angeordnet ist, derart, dass es in Draufsicht betrachtet das zweite elastische Element auf der Außenumfangsseite der Zelle nicht überlagert.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, wobei das erste elastische Element eine Keramikfasermatte umfasst, die durch mattenförmiges Bilden von Keramikfasern gebildet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 7, aufweisend ein erstes Druckelement, das Druck auf das erste Andrückelement ausübt, und ein zweites Druckelement, das gesondert vom ersten Druckelement vorgesehen ist und Druck auf das zweite Andrückelement ausübt, wobei das erste Druckelement und das zweite Druckelement jeweils mehrere Federelemente umfassen.