JP2000504140A - 分配通路を有する流体冷却式の燃料電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セル面への反応媒体の供給が軸方向の供給通路及び半径方向の分配通路を介して行われる流体冷却式の燃料電池に関する。この場合、分配通路がセル面内に位置しかつセル面の縁部に沿って開放側によってセル面に向かって延びている。本発明によれば、供給通路及び分配通路が燃料電池スタック内に、分配通路がセル面の縁部領域で重ね合わせて及び段付けされて配置され、これにより分配通路に沿ったセル面に対する媒体の流入が点状に行われることがなく、セル面全体に一様に媒体が供給されるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】 分配通路を有する流体冷却式の燃料電池 本発明は、軸方向の供給通路及び半径方向の分配通路を介してセル面に反応媒 体を供給する流体冷却式の燃料電池に関する。 未公開のドイツ国Ｐ４４４２２８５．７（９４Ｐ３７０４）号明細書では、軸 方向の供給通路及び半径方向の分配通路を介してセル面に媒体を供給する、燃料 電池から成るバッテリーが記載されている。しかしながらこの構成は専ら直接的 な空冷により冷却される燃料電池のために適している。それというもの、冷媒用 の分配通路並びに供給通路が設けられていないからである。燃料電池から成るバ ッテリーは、バッテリーの面積当たりの出力密度が増大した場合には強く冷却さ れねばならない。多くの場合制限された熱伝達に基づいて完全な空冷では不十分 である。それ故流体冷却が必要であるが、前記形式の燃料電池の場合冷媒、即ち 空気が流体に交換されるに過ぎず、この場合流体はバッテリー全体を取り囲む外 部の容器内に案内される。この場合一方では、流体が直接電解質に接触し（これ は漏れ電流及び腐食を生ぜしめる）かつ他方では容器がスペースを必要とすると いう、問題が生ずる。つまり実地に適した流体冷却はバッテリーの前記構造のた めまだ得られない。 ドイツ国特許第４２３４０９３号明細書から、流体により燃料電池のセル面を 腐食を生ぜしめずに冷却することが公知であるが、冷却面及び作動面に沿った一 様な流れを保証する構造は得られない。むしろ従来技術の場合には、点状の流入 によりセル面を介した媒体の対角方向流が生じ、この対角方向流によって、流入 開口並びに流出開口に隣接しないセル面の縁部領域ヘの供給不足が生ずる。これ によって、面の一様な媒体供給に比して燃料電池の出力が減少される。更に、こ の公知例で開示された構成エレメントは高い製作費用を必要とする。それという のも、個々の供給及び分配通路が単数又は複数の接続ラインによって気密に密閉 されねばならないからである。高い製作費用並びにセル面の部分的な供給不足は 、将来のエネルギ変換器の１つとしての燃料電池の注目度に不都合な影響を及ぼ す。 従って本発明の課題は、流体冷却手段を備えた大量生産可能なコンパクトな燃 料電池を提供し、この場合、セル厚さを拡大することなしに、流体冷却手段を簡 単に構成できると共にセル面に沿った一様な流れが得られるようにすることある 。 本発明の一般的な認識は、分配通路をセル面の縁部領域で積重ね及び段付け配 置により次のように取り付けることにある、即ち、 複数の（通常３つ）の媒体によりセル面に沿った一様な流れが行われ、 この場合媒体の流れ速度が減少され、 同時に、従来溶接シームとして形成された複数の接続ラインの節約により製作 費用が減少され、 燃料電池ブロックの個々のセル間の２つの中間エレメントの可能な節減により 並びに流体冷却手段の軸方向のスペース要求の排除により流体冷却式のバッテリ ーにおいてセル厚さが減少（セル面に対し軸方向の燃料電池の所要スペース）さ れるように、取り付けることにある。 本発明は、陰極、電解質及び陽極を有する流体冷却手段を備えた燃料電池にお いて、セル面に媒体を供給する少なくとも１つの分配通路が設けられていて、こ の分配通路は、セル面への媒体供給が分配通路からセル面の縁部に沿って行われ るように、セル面内に設けられている。 本発明の有利な構成は、その他の請求項並びに以下の記載及び図面から明らか である。 本発明による燃料電池及び／又は燃料電池スタックは自己誘導式に作動される 、即ち、陰極に対する供給通路を使用せずに、陽極に燃料を供給する１つだけの 軸方向の供給通路及び冷却面に媒体を供給する別の供給通路を備えている。相応 のことは排出通路にも該当する。 本発明の構成では、分配通路は軸方向の供給通路に対して半径方向（垂直方向 ）の位置を占めるが、本発明は通路のこのような幾何学的な配置に限定されるの もではなく、供給通路及び分配通路相互の多数の単純な及び複雑な位置において も実現される。この場合供給通路における分配通路の湾曲した接続個所並びに９ ０度とは異なる角度を成した軸方向通路における分配通路の取付けも考慮できる 。 本発明の別の構成では、供給通路及び分配通路は管状に形成されているが、供 給通路及び分配通路は燃料電池に媒体を搬送するのに適するあらゆる別の形状を とることもできる。従って、燃料電池の構造は、通路が完全に又は部分的に角張 っていることを必要とする。特に通路の内面に、通路内への又は通路からの媒体 の流れに種々の影響を及ぼす種々の表面構造を備えることもできる。この場合通 路内面の表面構造は通路を形成する構成部材の材料から成形できる。内面を一部 分又は多部分で成形でき（例えば媒体の流れ挙動に影響を及ぼす被覆又は隆起部 ）、この場合材料は任意に選択可能である。 特にスペースを節減した構成では有利には、セル面の領域で、例えば中央で供 給通路を設ける構成も可能である。 基本的に燃料電池は任意の形状を有することができる。しかしながら特に有利 な構成は、平面的な斜方形 の燃料電池及び特に方形に形成された燃料電池である。このような燃料電池のセ ル面には従来必ず供給不足の領域が存在した。それというのも、媒体はセル内部 で２つの流れ方向にのみ案内されるから、即ち、セル面に対して軸方向にかつ次 いで対角方向に点状の流入及び流出開口によりセル面を介して案内されるからで ある。セル面を介した対角方向流の場合にはこれまで常にセル面を介した別の対 角軸線に沿った供給不足の領域を甘受しなければならなかった。 本発明によれば平面的な斜方形の燃料電池において有利には、分配通路の長さ がそれぞれの縁部側長さの少なくとも５０パーセントをとるように、分配通路は 縁部側に沿って設けられている。この場合特に有利には、分配通路の長さは縁部 側長さの８０パーセント乃至１００パーセントである。この場合、供給側の分配 通路（供給通路の流入開口に連結されている）並びに排出側の分配通路（供給通 路の流出開口に連結されている）に接続されているセル面の領域が大きくなる。 流体冷却とは、従来のようにこの概念に属する冷却以外に、いわゆるヒートパ イプ・冷却も属する。 特に有利な構成では、燃料電池のセル厚さは付加的な流体冷却手段にもかかわ らずコンスタントに維持される。これは本発明によれば、冷媒がこのために提供 された外部のスペース内で案内されるのではなく、簡単にスタックの個々の燃料 電池の間で案内されること によって、達成される。この構成は図面で詳述されている。 分配通路は互いに段付けして及び／又は重ね合わせて配置できる。この場合分 配通路が重ね合わせてのみ配置される構成は、単純な縁部構造を有するが、セル 厚さが増大することが欠点である。スペースを節減した構成は分配通路の段付け 配置と重ね合わせ配置とを組み合わせることにある。 本発明によれば燃料電池は、低温燃料電池並びに中温・高温燃料電池と呼ばれ る。例えば、陽子伝導性のポリマー電解質ダイヤフラム・電池（ＰＥＭＦＣ）、 燐酸電池（ＰＡＦＣ）及びアルカリ燃料電池（ＡＦＣ）とも呼ばれる。アルカリ 燃料電池の場合冷媒は電解質に一致する。 縁部とは、作動面の外側の制限ラインのことである。 縁部側とは、セル面がコーナを有する特殊ケースにおけるセル縁部のことであ り、この場合コーナという概念は鋭角コーナに限定されるものではなく、丸めコ ーナをも含む。 作動面又は作動セル面とは、燃料電池又は燃料電池から構成されたバッテリに おいて、電解質を介してイオンが移動する面全てを意味する。 セル面とは、セルに対する平面図で見た燃料電池スタック又は燃料電池の全て の面を意味する。従ってセ ル面はその機能に応じて種々異なる材料から形成される。作動面に亘って流れピ ックオフが行われるセル面用の材料として及び反応室を制限するために（即ち、 いわゆるセパレータのために）用いられる材料として、例えばグラファイト、チ タン及び／又は金属合金が挙げられる。流れピックオフを均一化するために、セ パレータの材料に類似した材料から成るペーパ、ネット又は織物が使用される。 フレーム領域は例えばプラスチックから形成される。 作動面は任意の形状を有することができ、この場合燃料電池の形状は場合によ ってはフレームの外部形状をとる必要がある。作動面及びセル面に対するセル内 部での媒体の分配は、セパレータ内に圧刻された通路、例えば溝によって行われ 、しかも全く同様に例えば挿入された障害物、突起、ネット及びシーブのような 別の手段によっても行うことができる。それぞれの障害物の材料はそれぞれ要求 された機能に適合される。セパレータ内に圧刻された通路は、自体矢張り直線的 、曲線的又は湾曲して延びる溝等であって良い。 セル面の縁部領域は、作動面自体と同じ材料であって良いが、統一的ではない 種々の材料から形成することもできる。作動面は平面的で分配通路のみを備える ことができるか又は自体複雑な表面構造又は形状を有することもできる。燃料電 池スタックの内部ではセルひいてはセル面全てを同じに構成する必要はなく、む しろ各セルを実地に適合するように個々に形成することができる。媒体は、互い に任意の形式で、例えば対向流、平行流又は交差流で案内できる。 媒体としては本発明ではまず、燃料電池内でオキシダンス（Oxidans）として 作用する全てのガス又は流体が使用される。例えば空気、酸素及びこれら成分の 任意の混合物が使用される。更に媒体として、例えば水素、メタノール、合成ガ ス及び／又は改質ガス又は天然ガスのようなあらゆる種類の燃料が使用される。 更にそれぞれ使用される冷媒の媒体として例えば水及び空気が使用され、この場 合冷媒とはＰＡＦＣ及びＡＦＣの場合電解質をも意味する。 燃料電池の作動は、既に述べたように、自己誘導式に圧入される空気流によっ て強制貫流されしかも圧力負荷されて実施される。更に、本発明による構成を利 用して燃料電池又はバッテリのあらゆる別の作動も可能である。 これに関連して共同発明者Dr.Noelscher「“Klimavertraegliche Energienutz ung und Energiememorandum 1995 der DPG zum Klimagipfe” Tagungsband desA KE auf der Fruehjahrstagung der DPG, (3/95)」公開文献参照されたい。この 公開文献には内容的に完全に関連しかつこの公開文献の公開内容には本発明の対 象が記載されている。 接続ラインとは、全ての溶接、接着、ろう接シーム 及びその他のシームを意味し、これにより燃料電池スタック内部及び／又は燃料 電池内部で種々のスペースが互いに密閉される。 接触ラインとは、上下に位置するセル面が接触する例えば波形薄板状のセル面 のラインを意味する。接触ラインは一方ではセル面における溝等を制限するが、 通常セル面を密閉しない。 供給通路とは本発明では、セル面に又はセル面から媒体を供給又は排出する各 通路を意味する。分配通路とは、セル面における変換のために未使用の媒体を流 す通路ひいては変換後媒体を集める通路を意味する。 つまり以後供給及び排出通路の間にも分配通路及び集合通路の間にも相違はな い。 要求に応じて燃料電池は縁部領域において種々のシール構造を有する。つまり 、本発明の範囲においてフィルタプレス技術による縁部シールを使用でき、並び に、フレームエレメントを有するシールも使用できる。フレームエレメントを使 用する場合個々の燃料電池、例えばバッテリに対する付加的なシールを有するス ペーサを設けることができる。 この場合多種のシールにおいて、外部のシールフレーム内に軸方向の媒体ガイ ドを設けることができる。軸方向の媒体ガイドは、少なくとも１つの流入又は流 出開口を介してセル面に媒体を供給するために使用される供給通路によって設け ることができる。１つの固 有の供給通路を介してそれぞれの媒体は変換前にセル面に向けて搬送されかつ変 換後にセル面から離反搬送される。本発明によれば供給通路の少なくとも１つの 流入又は流出開口はセル面の高さで分配通路に連通していて、この分配通路自体 はその開放側に沿って種々の開口を有していて、この開口はセル面に面して、大 きな開放側として又は多数の個々の開口として形成できる。分配通路の開放され た長さとは、セル面に向けて開放された分配通路の開放側の長さを意味する。 通常、媒体が両通路内で及びセル面において占める３つの流れ方向は、それぞ れほぼ直交しているので、本発明の燃料電池の特殊ケースにおいて媒体の３つの 流れ方向（まず供給通路内、次いで分配通路内及び次いでセル面において）は三 次元的な空間をカバーする。 多数の分配通路は燃料電池内に段付けされて及び／又は重ね合わされて配置さ れている。燃料電池自体は、燃料電池が設けられる目的に応じて、それぞれ任意 の複雑な形状をとることができ、有利には燃料電池は平面的な斜方形又は方形の 形状をとることができる。本発明の燃料電池のこのような可能性において、少な くとも１つのセル面は縁部側を有する。この縁部側は既に述べたように、表面構 造及び材料の点でセル面自体とは異なることのできるセル面の縁部領域に形成さ れる。この場合重ね合わせとは、分配通路が連続的に 、つまりセル面に対して軸方向に配置されることを意味するのに対して、段付け とは、セル面の高さで平行に分配通路をずらして配置することを意味する。分配 通路の重ね合わせ及び段付け配置の本発明によるシステムによって流体冷却手段 を有する燃料電池の場合に完仝な段付け配置に比してセル厚さを減少できる。セ ル厚さの減少は特に燃料電池を自動車で使用する場合に特に有利である。 本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。 次に図示の実施例に基づき本発明を説明する。 この場合第１図は、従来技術（ドイツ国特許公開第４２３４０９３号明細書） に相応する燃料電池ブロックのセル面の平面図、第２図は、同じ従来技術に相応 する燃料電池ブロックのセル面の部分的な軸方向の断面図、第３図は、本発明に よる燃料電池の平面図、第４図は、本発明による燃料電池ブロックの第３図Ｉ− Ｉ線に沿った部分断面図であり、この場合Ｉ−Ｉ線はセパレータ２１の接触ライ ンに沿って延びている、第５図は、電極１７／１９を備えたセパレータ２１の接 触ラインに沿って延びる第３図ＩＩ−ＩＩ線に沿った別の部分断面図であり、第 ５図は、第３図ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った別の部分断面図であり、第７図は、本 発明による燃料電池ブロックの第３図ＩＶ−ＩＶ線に沿った別の部分断面図であ る。 第１図では横断面図で、従来技術による燃料電池バッテリーを図示しかつ縁部 領域１１で陰影線を付したライン１０によって取り囲まれたセル面を図示してい る。変換を行う作動面１２は、中央に位置しかつ全側面を縁部領域１１によって 取り囲まれている。縁部領域１１内には、一点鎖線で図示の接続ライン１３が設 けられている。従来技術によれば、縁部領域全体を循環する接続ライン１３に付 加的に、それぞれ２つの別の接続ライン１３ａが必要であり、この接続ラインは 、供給通路が設けられる互いに向かい合って位置する両縁部側に沿って延びてい る。供給通路を互いに気密に分離するために、接続ライン１３ａに付加的に、セ ル面の両縁部側にそれぞれ更に別の接続ライン１３ｂが必要である。 第１図によれば冷媒、例えば水は供給通路１４と両分配通路１４ａとを介して 、冷却せねばならない陰極と陽極室との間の両面に流れる。流入は２つの分配通 路１４ａを介して行われ、この分配通路の点状の流入開口からは冷媒を全面に分 配することができるが、主として対角方向で分配通路ｌ４ａ’に向けて流れる。 分配通路１４ａ’及び供給通路１４’を介して使用済みの（加熱された）冷媒は セル面から離反搬送される。セル面に沿った冷媒のこのような対角方向流に基づ き供給通路１５，１５’に隣接する領域の供給不足が生ずるということから出発 する。燃料電池のセル面の この領域的な供給不足は、セル面内部で出力の均質性を損なう温度勾配を生ぜし めるのみならず、燃料電池の最大出力をも低下させる。それというのも、燃料電 池の運転最大温度は最良に冷却されない領域に応じて調整されるからである。 セル面に対する逆向きの対角方向の分配は、供給通路１５を介して作動面に達 する媒体によって行われる。この場合、例えば燃料又はオキシダンスのような反 応媒体が使用される。いずれの場合でも矢張り共に関与しないセル面の対角方向 のコーナ領域の供給不足が生じ、これによって利用されない作動面に基づき装置 の出力減少が生ぜしめられる。燃料電池の効率にとってセル面領域に対する供給 不足が欠点であるということの詳細な説明は割愛する。 第２図では、第１図軸線Ｖ−Ｖに沿った横断面図を図示している。右側全体で は、シール領域２４を備えた燃料電池ブロックの最外部の縁部が図示されている 。それぞれ個々の燃料電池のシール領域２４は、接続ライン１３に互いに気密に 連結されている。接続ラインの左横には軸方向の供給通路１５の横断面が図示さ れていて、この供給通路内には下から上に燃料１６が流れる。第２図では３つの 燃料電池が図示されていて、この燃料電池は、陽極１７と電解質１８と陰極１９ との反復するユニットにおいて図示されている。それぞれの燃料電池に続いて上 下に伝導性及び熱伝導性の セパレータ２１と、それぞれ陰極室又は陽極室を制限する隣接する電極とが設け られている。スタック内の各燃料電池の密閉するセパレータ２１は、これに続く スタック内の燃料電池の密閉するセパレータ２１に、セパレータに沿って冷媒が 流れることができるように、接続されている。第２図では媒体１６は軸方向の供 給通路１５を介して半径方向の分配通路１５ａ内に流入する。分配通路から媒体 は孔２２を介して点状に陽極室内に流入しかつ直接陽極に流れる。この場合陽極 室はセパレータ２１とエレメント２０を備えた陽極２０とによって規定される。 燃料電池ブロックの２つの燃料電池の互いに相前後して位置する２つのセパレー タ２１の間に設けられている室２３に対して、媒体の供給経路は接続ライン１３ ａによって気密に密閉されている。燃料電池ブロックの陽極及びセパレータ２１ に沿って作動面を介して流れた後で媒体は同じ形式で逆向きに排出される。 第３図では本発明による燃料電池のセル面５０の平面図を図示している。この 場合矢張り、変換を行う作動面５２と縁部領域５１とが図示されている。縁部領 域には、図示の従来例（第１図）の接続ライン１３に相応する接続ライン５３が 設けられている。この場合本発明では接続ライン１３ａ，１３ｂに相当する接続 ラインは放棄される。コーナにおいては軸方向の供給通路５４，５５，５６が図 示されている。軸方向の通 路に沿って媒体はセル面に向けて搬送されかつセル面から離反搬送される。分配 通路５４ａ，５５ａ，５６ａは段付けされて重ねて配置されていて、この場合分 配通路５４ａは段付けされて、つまり平面図で見て分配通路５５ａの上側で図示 されていて、かつ、鎖線で図示の分配通路５６ａは、分配通路５５ａに対して重 ねられていてひいては図面では分配通路５５ａの下側に位置している。分配通路 ５４ａは分配通路５５ａから接続ライン５３によって分離されている。縁部側長 さ全体に亘って延びる分配通路に基づき全作動面５２に沿って一様に媒体が流れ る。この場合従来技術の点状の流入は縁部側に沿った有利な流入部のために交替 される。それ故対角方向流れの場合のような供給不足の領域は最早生じず、作動 面に対する媒体の流入速度は減少される。 第４図では、本発明による燃料電池から構成された燃料電池スタックの部分断 面図を図示している。部分断面図は、２つの相前後して位置する燃料電池のセパ レータ２１の接触ラインに沿って作動面を介して延びる第３図Ｉ−Ｉ線に沿った 断面図である。第４図は、溝を備えた作動面５２の構成のために第３図の断面図 を図示している。この場合接触ラインは、溝を備えたセル面の構成において、一 方のセパレータの最大の隆起部が後続のセパレータの最大の凹部と重なり合って いる。接続ライン（接着又は溶接シーム）の右側では 、陽極室と陰極室とを分離するために、セパレータは外向きに案内されている。 右外側では矢張り、互いに重ね合わされて直列接続された２つの燃料電池間の スペースを密閉する接続ライン５３及びシール２４を備えた燃料電池スタックの 縁部領域を図示している。上下にはそれぞれ燃料電池のトリプルユニット、即ち 、陽極１７、電解質１８及び陰極１９が図示されている。第４図で図示のように エレメント２０を省くことができる（しかしまた例えば接触接続を改善するため に維持することもできる）。セパレータ２１は、従来技術のように電極に対して 所定の間隔をおいて設けられるのではなく、電極に直接隣接して設けられ、これ によって電極は、セパレータ自体と共に陽極又は陰極室を規定する。スタックと して重ね合わされた２つの燃料電池の間ではセパレータ２１は接触ラインに沿っ て、セパレータが冷媒を受容するための中空室、特に通路又は溝２３を規定する ように、接触していて、この場合中空室は冷媒分配通路５４ａをも一緒に取り囲 みかつ接続ライン５３ａによって密閉されている。平行流での燃料電池の図示の 運転形式の場合には、３つの媒体、つまりオキシダンスＯ₂、燃料Ｈ₂及び冷媒Ｈ₂ Ｏが同じ方向で右から左に流れる。段付け配置に基づきオキシダンス及び燃料 分配通路５５ａ，５６ａは冷媒分配通路５４ａの右側に位置する。冷媒が占める スペースと陽極又は陰極室 との間で冷媒が熱交換を実施する面は、図示の場合のように直線的に形成でき、 しかもまたそれぞれ別の任意の表面構造、特に自体直線的に又は湾曲して形成で きる溝構造又は突起構造を備えた表面構造でも形成できる。突起は場合によって は電導性の材料（発生する電流を導出するために）から形成されかつ中空又は内 実であって良い。この場合反応媒体Ｏ₂及び燃料Ｈ₂は突起を巡って流れる。しか し平均的な流れ方向は通常供給通路に対して横方向又はほぼ垂直方向である。セ パレータ２１の薄板又はプレートの成形は縁部領域５１において並びに作動面５ ２を介して、３つの全ての媒体の流れを最良化するために役立つ。付加的に（金 属、プラスチック又は別の材料製の）別の構成部材を使用することができる。 第５図では、第３図ＩＩ−ＩＩ線（セパレータ２１と陽極１７及び上側で陰極 １９との接触ラインに沿って延びる）に沿った本発明による燃料電池スタックの 部分断面図を図示している。右側全体では矢張り燃料電池スタックのシール２４ 並びにトリプルユニット、つまり陽極１７、電解質１８及び陰極１８が図示され ている。セパレータ２１は接続ライン５３に接続されていてかつスペース２３を 規定し、このスペース２３内では冷媒が面に向かって流れる。分配通路５５ａ， ５６ａはそれぞれ、一方の側でセパレータ２１によってかつ他方の側で電極１７ ，１９によって制限されて いる。セパレータ２１は電極が接触接続される領域を有している。分配通路５４ ａはスペース２３と同様にセパレータ２１の２つの側で制限されている。 第６図では第３図ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った部分断面図を図示している。右側全 体では矢張り、隣接する分配室内で反応媒体室を分離するのに不可欠であるセパ レータ２１及びシール２４を図示している。第１列のシールに続いて左側に、オ キシダンスが軸方向で下から上に流れる供給通路５５が設けられている。軸方向 の供給通路５５の左側にはシール２４並びに接続ライン５３を備えたセパレータ ２１が図示されていて、この接続ラインは、切断線ＩＩＩ−ＩＩＩのところで始 まる段付け配置された分配通路５５ａ，５４ａを互いに分離する。これの右側に は、接続ライン５３及びシール２４によって周辺から密閉される軸方向の供給通 路５４が設けられている。第２の接続ライン５３は、燃料電池全体の外側の制限 ラインであり（第３図参照）かついずれにせよ第１図接続ライン１３ｂに相当す る付加的な接続ラインではない。 第７図では第３図ＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図を図示している。矢張り右 から左にまずシール２４及びセパレータを備えた縁部シールが図示されている。 縁部シールの左側には流出開口５５ｂを備えた軸方向の供給通路５５が設けられ ていて、流出開口は部分断面図で長さ全体に亘って図示されている半径方向の分 配通路５５ａに連通している。分配通路５５ａは一方では陰極１９によってかつ 他方ではセパレータ２１によって制限されている。陰極１９に続いて矢張り電解 質及び自体分配通路５６ａの縁部を規定する陽極１７が設けられている。分配通 路５６ａは更に左側で流入開口５６ｂを介して軸方向の供給通路５６に接続され ている。供給通路５６は矢張り左側でシール２４に接続されている。従来技術と は異なって本発明では、媒体の流入及び流出開口は媒体を変換すべきセル面に直 接、つまり図示の実施例において流入開口５５ｂは陰極１９と同じ高さに設けら れているので、媒体は点状に流入せずまた直接電極にも衝突しない。更に本発明 では流入速度が減少される。つまり本発明では、従来技術の接続ライン１３ａ， １３ｂ及びエレメント２０が省かれるばかりでなく、媒体の流れ経過も均一化さ れる。 本発明による燃料電池は、個々に並びにスタックとして直列接続して、バッテ リーとして作動させることができる。このような燃料電池又はバッテリーの使用 は、自動車駆動装置から完全な家屋設備及び居住設備のエネルギ供給手段にまで 及ぶ。本発明による燃料電池は、図示の実施例に限定されるもでではなく、本発 明の原理によって実現される全ての別の構成をも含む。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月２２日（１９９８．１．２２） 【補正内容】 請求の範囲 １．陰極、電解質及び陽極を有する流体冷却手段を備えた燃料電池において、 セル面に冷媒を供給する少なくとも１つの分配通路が設けられていて、この分配 通路は、セル面への媒体供給が少なくとも５０パーセントの分配通路の開放長さ を介して縁部に沿って行われるように、セル面内に設けられており、冷媒分配手 段を備えた燃料電池のセル厚さが、冷却を行わない類似構造の燃料電池のセル厚 さよりも増大しないように構成されていることを特徴とする、流体冷却手段を備 えた燃料電池。 ２．少なくとも２つの分配通路が、段付けされて配置されている、請求項１記 載の燃料電池。 ３．冷媒用の分配通路が、垂直方向でオキシダンス及び燃料用の分配通路の間 に設けられており、分配通路が、水平方向で他方の分配通路の少なくとも１つに 対して段付けされて配置さていてかつ全ての分配通路が互いに平行に延びている 、請求項１又は２記載の燃料電池。 ４．オキシダンス流入が、垂直方向の供給通路を用いずに、つまり自己誘導式 に又は場合によっては圧力負荷された外部からの流入によって行われるようにな っている、請求項１から３までのいずれか１項記載の燃料電池。 ５．燃料電池内部又は形成された燃料電池スタック内部でスペースを互いに密 閉する接続ラインが接着ラインとして形成されている、請求項１から４までのい ずれか１項記載の燃料電池。 ６．少なくとも１つの供給通路が、作動面の領域に設けられている、請求項１ から５までのいずれか１項記載の燃料電池。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．陰極、電解質及び陽極を有する流体冷却手段を備えた燃料電池において、 セル面に媒体を供給する少なくとも１つの分配通路が設けられていて、該分配通 路は、セル面への媒体供給が分配通路からセル面の縁部に沿って行われるように 、セル面内に設けられていることを特徴とする、流体冷却手段を備えた燃料電池 。 ２．少なくとも１つの分配通路に、セル面に対して軸方向に位置する少なくと も１つの供給通路を介して媒体が供給される、請求項１記載の燃料電池。 ３．少なくとも１つの分配通路が、少なくとも１つの軸方向の供給通路に対し て半径方向に位置している、請求項１又は２記載の燃料電池。 ４．少なくとも１つの分配通路が、作動面の領域に設けられている、請求項１ から３までのいずれか１項記載の燃料電池。 ５．セル面が角張って形成されていてかつ個々の縁部側を有しており、少なく とも１つの分配通路が、縁部側に沿って延びている、請求項１から４までのいず れか１項記載の燃料電池。 ６．分配通路の開放長さが、セル面の縁部側長さの少なくとも５０パーセント である、請求項５記載の燃料電池。 ７．分配通路の開放長さが、縁部側長さの８０パーセント乃至１００パーセン トより小さい／１００パーセントに等しい、請求項６記載の燃料電池。 ８．分配通路の取付けにより、分配通路なしの同じ構造の燃料電池のセル厚さ に比して、燃料電池のセル厚さが増大しないように、単数又は複数の分配通路が 配置されている、請求項５又は６記載の燃料電池。 ９．少なくとも２つの分配通路が、段付けされて及び／又は重ね合わせて配置 されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の燃料電池。 10．冷媒用の分配通路が、軸方向でオキシダンス及び燃料用の分配通路の間に 設けられていてかつ半径方向で別の分配通路の少なくとも１つに対して段付けさ れて配置さている、請求項１から９までのいずれか１項記載の燃料電池。 11．オキシダンス流入が、軸方向の供給通路を用いずに、つまり自己誘導式に 又は場合によっては圧力負荷された外部からの流入によって行われる、請求項１ から１０までのいずれか１項記載の燃料電池。 12．分配通路内への供給通路の流入開口が、軸方向の供給通路においてそれぞ れ媒体を供給されるセル面の高さに位置している、請求項３から１１までのいず れか１項記載の燃料電池。 13．接続ラインが接着ラインである、請求項１から１２までのいずれか１項記 載の燃料電池。