JP2002313360A - 水素イオン交換膜燃料電池スタック - Google Patents

水素イオン交換膜燃料電池スタック

Info

Publication number
JP2002313360A
JP2002313360A JP2002092997A JP2002092997A JP2002313360A JP 2002313360 A JP2002313360 A JP 2002313360A JP 2002092997 A JP2002092997 A JP 2002092997A JP 2002092997 A JP2002092997 A JP 2002092997A JP 2002313360 A JP2002313360 A JP 2002313360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
flow region
air
membrane
cell stack
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002092997A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3936222B2 (ja
Inventor
Ji-Rae Kim
之 來 金
Kyoung-Hwan Choi
京 煥 崔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2002313360A publication Critical patent/JP2002313360A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3936222B2 publication Critical patent/JP3936222B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1007—Fuel cells with solid electrolytes with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00—Electrolytes
    • H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065—Solid electrolytes
    • H01M2300/0082—Organic polymers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水素イオン交換膜燃料電池スタックを提供す
る。 【解決手段】 電解質膜の両面が触媒化処理されている
触媒化メンブレンと、触媒化メンプレンの両側に設けら
れる燃料流動領域部及び空気流動領域部、そして前記燃
料流動領域部及び空気流動領域部の外側に接触するバイ
ポーラプレートを備える単位セルが少なくとも２つ積層
されており、前記空気流動領域部及び燃料流動領域部の
うち少なくともいずれか一つが前記触媒化メンブレンの
平面に並んだ方向へのガス流動を誘導する平行流動領域
部材と、前記触媒化メンブレンの垂直方向へのガス流動
を誘導する垂直流動領域部材とを含む。以上のような本
発明によれば、単位セルによるスタック全体の重さ及び
体積を減らせる。また、スタックの性能低下なしに不良
単位セルを容易に交換でき、電極により円滑にガスの流
動を誘導できる。また、反応熱を効果的に放熱でき、重
さ／体積当たり出力密度が高まる。特に、空気流動領域
部材の蛇行状の空気流動チャンネルにより圧力低下を防
止できて燃料変換効率が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素イオン交換膜
燃料電池スタックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素イオン交換膜燃料電池(Proton Exch
ange Membrane Fuel Cell)（ＰＥＭＦＣ）スタックは、
酸化反応を起こすアノード電極、還元反応を起こすカソ
ード電極及びイオンを伝達するための電解質の、膜及び
電解質アセンブリ(Membrane and Electrode Assembly)
（ＭＥＡ）の基本単位を形成する３部分より構成され
る。
【０００３】アノード電極及びカソード電極は、外部か
ら供給される水素及び酸素の円滑な供給を保持する気体
拡散層と化学反応を起こして生じたイオンを伝達する触
媒層を有する。触媒層の材料としては、低温でも高い反
応性を有するＰｔ／Ｃが使われる。気体拡散層として
は、均一の燃料の拡散を可能にする微孔性層でコーティ
ングされた多孔性のカーボン紙が用いられる。
【０００４】また、電解質はイオン伝導度の高いフッ素
化有機高分子膜として形成される。その他、ポリテトラ
フルオロエチレン（ＰＴＦＥ）多孔質膜及びフッ素化さ
れていない有機高分子膜の複合メンブレンもまた電解質
として使用されている。
【０００５】ＰＥＭＦＣ等の燃料電池の特性の一つとし
て、単位面積当たりの電流密度はかなり大きい一方で、
各ＭＥＡの理論的な電位が非常に低いことがある。実
際、十分な電流を得るために必要な電位は、ＭＥＡ当た
り１Ｖにも達しえない。このため、電子機器や電気自動
車などに適用するためには、数個ないし数十個のＭＥＡ
を直列に接続して所望の電位を得るように設計しなけれ
ばならない。
【０００６】単位セルが多層に積層されているスタック
の製造においては、黒鉛が、電気伝導性に非常にすぐれ
るため、広範に使用されている。また、黒鉛は加工性に
すぐれるため、微細で複雑な燃料の流動領域を簡便に黒
鉛に加工できる。
【０００７】しかしながら、このような長所にもかかわ
らず、黒鉛は、電池スタックの製造に適用されるには多
くの問題点がある。例えば、１ｋＷ当たりのセルの体積
及び重さを減らすという現状の必要性を考慮すると、黒
鉛を電池スタックの主成分として使用することは望まし
くない。また、黒鉛は、もろくて容易に崩れるという短
所を有している。したがって、非常に高い圧力を印加し
て数十の単位セルを積層すると、単位セルが積層途中で
壊れないように特に注意する必要がある。基本的に、数
十の単位セルで作られたスタックの特定の単位セルへの
燃料供給が円滑ではない、または１単位セルの触媒層が
欠陥により反応性の低下を示す場合には、従来の電池ス
タックではその構造的な限界により欠陥が生じた単位セ
ルの修理または交換が事実上不可能である。欠陥が生じ
た単位セルを電池スタックから除去したとしても、その
過程においてスタックの分解及び組立てが不回避であ
り、従ってそれによるスタック全体の性能低下が生じ
る。
【０００８】従来の単位セルからなるスタックは、構造
上限定され、単位セルを積層するのが非常に困難である
という欠点を有する。特に、ＭＥＡとバイポーラプレー
ト間の隙間からの燃料ガスの漏れを防止するためにスタ
ックを密閉するという完全なシーリングが非常に重要で
ある。シーリングに使われるガスケットは、例えば、適
切な厚み及び伸縮性がなければならず、劣化せずに化学
反応に対して耐久性がなければならないなどの、複合的
な機能が要求されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１の目的
は、製作、組立て、解体及び修理が容易な水素イオン交
換膜燃料電池（ＰＥＭＦＣ）スタックを提供することで
ある。
【００１０】本発明の第２の目的は、燃料及び空気の効
果的な拡散が可能な水素イオン交換膜燃料電池スタック
を提供することである。
【００１１】本発明の第３の目的は、効果的な放熱が可
能であり、燃料変換効率のよりよい水素イオン交換膜燃
料電池スタックを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明によれば、電解質膜の両面が触媒化処理され
てなる触媒化メンブレン、前記触媒化メンブレンの両側
に設けられる燃料流動領域部及び空気流動領域部、なら
びに前記燃料流動領域部及び空気流動領域部の各外表面
と接触するバイポーラプレートからなる単位セルが少な
くとも２つ積層されている水素イオン交換膜燃料電池ス
タックにおいて、前記燃料流動領域部及び空気流動領域
部のうち少なくとも一方は前記触媒化メンブレンの表面
に平行なガス流動を誘導する平行流動領域部材と、前記
触媒化メンブレンの表面に垂直なガス流動を誘導する垂
直流動領域部材とを含むことを特徴とする水素イオン交
換膜燃料電池スタックが提供される。
【００１３】本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クにおいて、空気流動領域部は、空気流動チャンネルを
含む平行流動領域部材と多孔性材料よりなる垂直流動領
域部材とを含むことが好ましい。さらに好ましくは、空
気流動チャンネルは蛇行状に形成される。
【００１４】本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クにおいて、燃料流動領域部は、前記触媒化メンブレン
と接触する垂直流動領域部材と垂直流動領域部材と接触
する平行流動領域部材とを含み、前記平行流動領域部材
の気孔率が前記垂直流動領域部材に比べて大きいことが
好ましい。
【００１５】また、本発明においては、単位セルの縁部
が外部シーリング層により密閉され、単位セルの単一の
アセンブリを形成することが好ましい。
【００１６】さらに、本発明においては、単位セルに
は、特に好ましくは単位セルを貫通する、燃料供給通路
及び燃料排出通路、空気供給通路及び空気排出通路が形
成されることが好ましい。より好ましくは、燃料供給通
路及び燃料排出通路には、燃料供給通路及び燃料排出通
路を流動する燃料が前記空気流動領域部に流入するのを
防止するための燃料流動阻止シーリング層が形成され、
前記空気供給通路及び空気排出通路に、空気供給通路及
び空気排出通路を流動する空気が前記燃料流動領域部に
流入するのを防止するための空気流動阻止シーリング層
が形成される。
【００１７】さらにまた、本発明の水素イオン交換膜燃
料電池スタックは、単位セル間に放熱フィンを有する導
電性冷却部材からさらになることが望ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明は、電解質膜の両面が触媒
化処理されてなる触媒化メンブレン、前記触媒化メンブ
レンの両側に設けられる燃料流動領域部及び空気流動領
域部、ならびに前記燃料流動領域部及び空気流動領域部
の各外表面と接触するバイポーラプレートからなる単位
セルが少なくとも２つ積層されている水素イオン交換膜
燃料電池スタックにおいて、燃料流動領域部及び空気流
動領域部のうち少なくとも一方は触媒化メンブレンの表
面に平行なガス流動を誘導する平行流動領域部材と、触
媒化メンブレンの表面に垂直なガス流動を誘導する垂直
流動領域部材とを含むことを特徴とする水素イオン交換
膜燃料電池スタックに関するものである。
【００１９】以下、添付された図面を参照して、本発明
を詳細に説明する。
【００２０】図１は、本発明の水素イオン交換膜燃料電
池スタックに適用される単位セルの概略平面図である。
図１において、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタ
ックの単位セル１０の四隅の部分に、燃料入口Ｆｉｎ、
燃料出口Ｆｏｕｔ、空気入口Ａｉｎ及び空気出口Ａｏｕ
ｔがアノードバイポーラプレート１３を貫通して形成さ
れている。図１に示されるように、燃料及び空気は、単
位セル中を対角線方向に流動する。
【００２１】次に、図２〜図４により、単位セル１０の
全体的な構造を説明する。
【００２２】図２は、図１の単位セルのＩ−ＩＩ’線の
断面図であり、図３は、図１の単位セルのＩＩ−Ｉ’線
の断面図であり、および図４は、図１の単位セルのＩＩ
−ＩＩ’線の断面図である。図２〜４において、触媒化
メンブレン１１の両面に、燃料流動領域部１２及び空気
流動領域部１５がそれぞれ設けられている。この際、触
媒化メンブレン１１の両面は、触媒化処理されている。
また、燃料流動領域部１２は燃料が流動する領域であ
り、空気流動領域部１５は空気が流動する領域である。
燃料流動領域部１２の外側（触媒化メンブレン１１とは
反対の面）には、アノードバイポーラプレート１３が、
及び空気流動領域部１５の外側（触媒化メンブレン１１
とは反対の面）には、カソードバイポーラプレート１４
がそれぞれ設けられている。ここで、単位セルの縁部
は、外部シーリング層により密閉され、単位セルの単一
のアセンブリを形成することが好ましい。すなわち、燃
料流動領域部１２及び空気流動領域部１５の縁部は外部
シーリング層１８により外部から密閉されていることが
好ましい。この外部シーリング層１８は、接着成分で形
成され、燃料流動領域部１２及び空気流動領域部１５の
縁部を密閉するだけではなく、触媒化メンブレン１１お
よびその上下の積層物を一体化する。
【００２３】空気流動領域部１５は、特に好ましくは図
２に示されるようにその内面に空気流動チャンネル１５
ｃを含む平行流動領域部材１５ｂと多孔性材料よりなる
垂直流動領域部材１５ａとを含むことが好ましい。ま
た、空気流動チャンネル１５ｃは、蛇行状に形成される
ことがより好ましい。
【００２４】また、本発明において、燃料流動領域部１
２及び空気流動領域部１５の少なくとも一方は、触媒化
メンブレン１１の面に平行なガス流動を誘導する平行流
動領域部材及び触媒化メンブレンの面に垂直なガス流動
を誘導する垂直流動領域部材を含むことが必須である。
例えば、燃料流動領域部１２が平行流動領域部材及び垂
直流動領域部材を含む場合には、燃料流動領域部１２
は、触媒化メンブレンと接触する垂直流動領域部材（Ｏ
ＦＦ）１２ａ及び当該垂直流動領域部材と接触する平行
流動領域部材（ＰＦＦ）１２ｂからなることが好まし
い。燃料流動領域部１２の平行流動領域部材１２ｂに
は、燃料が垂直流動領域部材１２ａ中に均一に拡散する
ように、導入された燃料を触媒化メンブレン１１の面と
平行に流動させる。また、触媒化メンブレン１１及び平
行流動領域部材１２ｂの間に介在する垂直流動領域部材
１２ａは、平行流動領域部材１２ｂを介して均一に拡散
して、供給される燃料を触媒化メンブレン１１に拡散さ
せる。この際、平行流動領域部材１２ｂは、垂直流動領
域部材１２ａに比べて大きな気孔率を有することが好ま
しい。この際、平行流動領域部材の気孔率は、好ましく
は７０〜９０％、より好ましくは７５〜８０％であり、
垂直流動領域部材の気孔率は好ましくは６０〜８０％、
より好ましくは６５〜７５％である。なお、本明細書に
おいて、気孔率は、平行流動領域部材（ＰＦＦ）及び垂
直流動領域部材（ＯＦＦ）の体積に対するすべての孔の
体積の比として規定され、水銀ポロシメーター(mercury
porosimeter)によって測定（算出）できる。
【００２５】また、空気流動領域部１５が平行流動領域
部材及び垂直流動領域部材を含む場合には、空気流動領
域部１５は、多孔性材料よりなる垂直流動領域部材（Ｏ
ＦＦ）１５ａ及び空気流動チャンネルを含む平行流動領
域部材（ＰＦＦ）１５ｂからなることが好ましい。空気
流動領域部１５の平行流動領域部材１５ｂには、空気が
垂直流動領域部材１５ａ中に均一に拡散するように、導
入された空気を触媒化メンブレン１１の面と平行に流動
させる。また、触媒化メンブレン１１及び平行流動領域
部材１５ｂの間に介在する垂直流動領域部材１５ａは、
平行流動領域部材１５ｂを介して均一に拡散して、供給
される空気を触媒化メンブレン１１に拡散させる。
【００２６】図２に示されるように、単位セル１０に
は、空気入口Ａｉｎ及び空気出口Ａｏｕｔに連結された
空気供給通路１９ａ及び空気排出通路１９ｂが単位セル
１０を垂直に貫通して形成されることが好ましい。この
際、空気供給通路１９ａ及び空気排出通路１９ｂには、
空気が流入してはならない部分、すなわち燃料流動領域
部１２に接する部分には空気流動阻止シーリング層１８
ａが空気供給通路１９ａ及び空気排出通路１９ｂの周囲
をそれぞれ包むように形成されることが好ましい。これ
により、図２に示されたように、空気入口Ａｉｎから供
給された空気は、空気流動領域部１５のみを通じて拡散
した後、空気出口Ａｏｕｔを通じて排出され、燃料流動
領域部１２を通じた空気の流動は防止される。
【００２７】また、図３に示されるように、単位セル１
０には、燃料入口Ｆｉｎ及び燃料出口Ｆｏｕｔに連結さ
れた燃料供給通路１７ａ及び燃料排出通路１７ｂが単位
セル１０を垂直に貫通して形成されることが好ましい。
この際、燃料供給通路１７ａ及び燃料排出通路１７ｂに
は、燃料が流入されてはならない部分、すなわち空気流
動領域部１５に接する部分には燃料流入阻止シーリング
層１８ｂが燃料供給通路１７ａ及び燃料排出通路１７ｂ
の周囲をそれぞれ包んむように形成されることが好まし
い。これにより、図３に示されたように、燃料入口Ｆｉ
ｎを介して供給された燃料は、燃料流動領域部１２のみ
を通じて拡散した後、燃料出口Ｆｏｕｔを通じて排出さ
れ、空気流動領域部１５を通じた燃料の流動は防止され
る。
【００２８】図４は、図１の単位セルのＩＩ−ＩＩ’線
の断面図、即ち、燃料供給通路１７ａ及び空気排出通路
１９ｂを共に示したものであり、燃料及び空気が混合す
るのを防止できる単位セル１０の基本的な構造を示すも
のである。この構造において、空気流動阻止シーリング
層１８ａは空気供給通路１９ａ及び空気排出通路１９ｂ
を囲むように形成され（図２を参照）、燃料流動阻止シ
ーリング層１８ｂは燃料供給通路１７ａ及び燃料排出通
路１７ｂを囲むように形成される（図３を参照）。空気
流動阻止シーリング層１８ａ及び燃料流動阻止シーリン
グ層１８ｂの形状は特に制限されず、それぞれの相当す
る通路（即ち、空気供給通路１９ａ、空気排出通路１９
ｂ、燃料供給通路１７ａ及び燃料排出通路１７ｂ）の形
状に応じて決定されるが、例えば、各通路が円筒形に形
成される場合には、空気流動阻止シーリング層１８ａ及
び燃料流動阻止シーリング層１８ｂはリング状を有す
る。
【００２９】図２〜４において、空気供給通路１９ａ及
び空気排出通路１９ｂ、ならびに燃料供給通路１７ａ及
び燃料排出通路１７ｂは、カソードバイポーラプレート
１４の底面において別の部材２０によって閉じられてい
る。
【００３０】また、本発明の水素イオン交換膜燃料電池
スタックは、単位セル間に放熱フィンを有する導電性冷
却部材を有すること好ましい。この際、冷却部材は、例
えば、図６に示されるような構造を有する。
【００３１】以上において説明したように、本発明の水
素イオン交換膜燃料電池スタックは、単位セルが、シー
リング層により密閉されて燃料電池スタックの一つの単
位ブロックが形成され、燃料及び空気の通路が単位セル
を貫通して形成される点にその特徴がある。また、本発
明は、単位セルが、燃料及び空気を燃料流動領域及び空
気流動領域にだけ独立して流動するような構造を有する
点に特徴がある。このような構造的な特徴によれば、一
体化されて密閉された単位セルの単独的な運転が可能で
あり、特に一つの本体に一体化しているために多数の単
位セルにより燃料電池スタックを製造することが非常に
容易である。加えて、特に燃料電池スタックの運転中に
単位セルに不具合が生じた際に、欠陥のある単位セルを
代替するための燃料電池スタックの分解及び組立てが非
常に容易にできる。
【００３２】以下、前述した単位セルの各構成部品及び
製造方法について説明する。
【００３３】Ｉ）燃料及び空気の垂直流動領域部材の製
造 以下、本発明による燃料及び空気の垂直流動領域部材の
製造の一実施態様を記載するが、本発明はこれに制限さ
れるものではなく、各材料の種類、量及び製造条件など
は、公知のものを同様にして使用できる。まず基板とし
てカーボン紙を必要な大きさに切った後、切断された基
板の重さ及び厚みを測定する。ＫＳ６黒鉛を脱イオン水
に添加、混合して、ＫＳ６黒鉛エマルジョン（６０ｗｔ
％）を調製する。ＰＴＦＥ及びＫＳ６黒鉛エマルジョン
（６０ｗｔ％）を、１：１の質量比に混合して、スラリ
ーを調製した。次に、カーボン紙に適当量のスラリーを
含浸させる。スラリーを含浸させたカーボン紙を１４０
℃温度で約５分間加熱し、乾燥する。この過程を所望の
ローディング量を得るまで反復する。前記過程を経たカ
ーボン紙上にスプレーコーティング法により次の物質を
コーティングし、目的とする微孔質層をカーボン紙上に
形成する。
【００３４】微孔質層は次の通り製造する。イソプロピ
ルアルコール（ＩＰＡ）溶液を、カーボンブラック（Ｖ
ｕｌｃａｎ ＸＣ−７２Ｒ）と混合し、これに脱イオン
水を添加してスラリーを作る。このようにして調製され
たスラリーを機械的撹拌器を利用し、５００ｒｐｍで５
分間撹拌して、粒度が均一のスラリーを製造する。ＰＴ
ＦＥ及び脱イオン水を混合して得られたエマルジョンを
前記スラリーに添加して、さらに５分間撹拌する。ＩＰ
Ａ及び脱イオン水の１：１（質量比）の混合液を、前記
ＰＴＦＥスラリーと１：１の割合（質量比）で混合し
て、カーボン紙に塗布する。このようにして得られたカ
ーボン紙を３６０℃で１０分間焼結して、目的とする垂
直流動領域を製造する。
【００３５】ＩＩ）アノード／カソードバイポーラプレ
ートの製造 炭素粉末(Vulcan XC-72)に、ＩＰＡを添加し、さらに脱
イオン水を添加した後、５５０ｒｐｍで５分間撹拌し
て、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２スラリーを調製する。
１：１の割合でＰＴＦＥエマルジョン及び脱イオン水を
混合して、Ｖｕｌｃａｎ ＸＣ−７２Ｒスラリーに添加
し、６００ｒｐｍで３分間撹拌する。このスラリーを利
用してバイポーラプレートが製造される。バイポーラプ
レートの基材として炭素繊維フリースを使用する。１０
％ＰＴＦＥ分散液をローラを用いて炭素繊維フリースに
浸透させる。一定のローディング量に達するまでこの過
程を反復し、得られた炭素繊維フリースを３５０℃の温
度で８分間焼結する。
【００３６】焼結された２枚の炭素繊維フリースをエポ
キシに含浸することによって、バイポーラプレートが製
造される。エポキシ及び硬化剤を２：１（質量比）の割
合で混合した後、これにエタノール溶液を混合してエポ
キシ溶液を作る。２枚の前記で焼結された炭素繊維フリ
ースにエポキシ溶液を含浸し、４０℃で３分間乾燥す
る。さらに、２枚の炭素繊維フリースを、ホットプレス
によって１３０℃で３００ｋｇ／ｍ2の圧力で８分間圧
縮する。このようにして得られたバイポーラプレートに
ついてガス漏れ試験を経た後、目的とするアノード／カ
ソードバイポーラプレートが形成される。
【００３７】ＩＩＩ）燃料流動領域部の平行流動領域部
材の製造 ６０ｗｔ％ＰＴＦＥエマルジョン及び脱イオン水を１：
５（質量比）の割合で混合した後、この混合液にカーボ
ン紙(Toray 120)を含浸させる。次に、このカーボン紙
を１４０℃において３分間乾燥した後、３５０℃におい
て８分間焼結して、目的とするアノードの燃料流動領域
部の平行流動領域部材を得る。ここで、アノードの燃料
流動領域部の平行流動領域部材の気孔率は、アノードの
燃料流動領域部の垂直流動領域部材に比べて大きい。
【００３８】ＩＶ）空気流動領域部の平行流動領域部材
の製造 ＰＴＦＥを含浸させたカーボン紙(Toray 120)を使用し
て、蛇行状の空気流動チャンネルが形成された空気流動
領域部の平行流動領域を製造する。空気流動領域部の平
行流動領域部材を、カソードの空気流動領域部の垂直流
動領域部材に、例えば、シリコンゴムを用いて、接合す
る。この際、空気流動チャンネルは、幅が、好ましくは
２〜５ｍｍ、より好ましくは２〜３ｍｍ、特に好ましく
は２ｍｍであり、深さが、好ましくは０．２〜２ｍｍ、
より好ましくは０．２〜０．６ｍｍ、特に好ましくは
０．６ｍｍである。
【００３９】図５は空気流動領域部の平行流動領域部材
１５ｂの平面図である。図５に示されるように、平行流
動領域部材１５ｂの内面に蛇行状の流動チャンネル１５
ｃが形成されている。流動チャンネル１５ｃが形成され
た面側の平行流動領域部材１５ｂは垂直流動領域部材１
５ａと接する。
【００４０】Ｖ）単位セルのシーリング方法 シーリングジグを使用してアノードバイポーラプレート
を固定した後、燃料流動領域部の平行流動領域部材及び
燃料流動領域部の垂直流動領域部材を、アノードバイポ
ーラプレートの上面中央に順次載せた後、シリコンシー
リングペーストをバイポーラプレートの縁部に塗布す
る。次に、真空プレートで固定した触媒化メンブレンを
燃料流動領域部に接合し、適当な圧力下に１２時間保持
してシリコンシーリングペーストを硬化させ、これによ
りアノード側の外部シーリング層を形成する。
【００４１】カソード部分のシーリングに関しても、や
はりシーリングジグを使用し、前記過程を経た触媒化メ
ンブレン及びアノードの燃料流動領域部のアセンブリ
を、触媒化メンブレンが上方を向くように固定する。次
に、この触媒化メンブレン面上に、空気流動領域部の垂
直流動領域部材及び平行流動領域部材を順次積層する。
そして、触媒化メンブレンの縁部にシリコンシーリング
ペーストを塗布した後、前記と同様にしてシリコンシー
リングペーストを硬化させ、カソード側の外部シーリン
グ層を形成する。
【００４２】ＶＩ）燃料及び空気通路のシーリング方法 燃料及び空気などのガス通路は、スタック内に流入する
燃料及び空気がそれぞれの単位セルの該当部分にだけ案
内、供給されるように、シリコンチューブ及びシリコン
シーリングペーストを利用しシーリングする。
【００４３】図６は、前記のような構造を有する単位セ
ルによるスタックに適用される冷却部材３０の断面図で
ある。
【００４４】図６において、冷却部材３０は単位セル内
での化学反応の結果生じる熱を放散するように機能し、
さらに単位セル間での電流集電体としての役割を果た
す。なお、冷却部材３０の材料は、特に制限されるもの
ではなく、アルミニウム等の公知の材料が使用できる。
冷却部材３０の一面には、空気が流れられるような空間
を提供する、複数の放熱フィン３０ａが形成されてい
る。この冷却部材３０に別途設置された送風装置から空
気を供給することによって、冷却部材は熱を効果的に放
散できる。必要であれば、冷却部材３０は、各単位セル
間ではなく、単位セル中に設置されてもよい。
【００４５】図７は、本発明の水素イオン交換膜燃料電
池スタックの上端及び下端に設置される集電体３１の平
面図である。この際、集電体３１は、特に制限されず、
公知の材料が使用できるが、例えば、金でコーティング
された銅板がある。
【００４６】図８は、本発明による単位セル１０を有す
る本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタックの構造を
概略的に示した垂直断面図である。
【００４７】図８に示されるように、冷却部材３０を電
池スタックの中央に置いて、その上下部に単位セル１０
が積層されている。そして、スタックの上下端には集電
体３１が設置されている。集電体３１は導電性を有しか
つスタックを外部の衝撃から保護できる複数の部材より
なることが好ましい。
【００４８】図８に、燃料供給通路及び空気供給通路を
通した燃料及び空気の流れを示す。図８に示されるよう
に、各単位セル１０の燃料供給通路１７ａ及び空気供給
通路１９ａが、それぞれ、一つの燃料供給通路１７ａ’
及び空気供給通路１９ａ’を形成するように連結され
る。また、燃料供給通路１７ａ’及び空気供給通路１９
ａ’には、それぞれ、燃料供給パイプ２１ａ及び空気供
給パイプ２２ａが挿入されている。燃料供給パイプ２１
ａ及び空気供給パイプ２２ａが挿入された燃料供給通路
１７ａ’及び空気供給通路１９ａ’の上下端部分は、シ
ーリング部材２０ａ，２０ｂで密閉されている。この
際、燃料供給パイプ２１ａ及び空気供給パイプ２２ａは
一般的に管状体であり、それぞれ、燃料供給通路１７
ａ’及び空気供給通路１９ａ’と連通する、燃料開口部
２１ａ及び空気開口部２１ｂを有する。図８において、
矢印は燃料及び空気が流れる方向を示す。
【００４９】
【実施例】以下、本発明の実施例により具体的に説明す
る。
【００５０】実施例１ 本実施例において、本発明の水素イオン交換膜燃料電池
スタックを製作した。なお、本実施例で製作されたスタ
ックの実際の製作写真を図９及び１０に示し、また、こ
れは３００Ｗに設計されたスタックである。
【００５１】図９及び１０に示される水素イオン交換膜
燃料電池スタックは、以下の規格に従って設計された。
【００５２】１）単位セル面積：５０ｃｍ2 ２）活性領域面積：３０ｃｍ2 ３）セル数：２４シングル単位セル ４）スタックの高さ：１４．７ｃｍ ５）スタックの長短辺の長さ：１０ｃｍ、５ｃｍ ６）全体体積：０．７Ｌ ７）重量：１．２ｋｇ ８）冷却方法：空気冷却 このような規格で製作されたＰＥＭＦＣスタックの最大
電力は２３４Ｗ（１３Ｖ）であり、出力密度は３２０Ｗ
／Ｌ（１３Ｖ）であった。この際、ＰＥＭＦＣスタック
は、２０ｐｉｓａの乾燥Ｈ2圧力及び２５ｐｉｓａの空
気圧力で操作した。また、セルの温度は５５℃であっ
た。このようにして操作されたＰＥＭＦＣスタックの製
造を図１０に示す。
【００５３】このようにして製造された３００ＷのＰＥ
ＭＦＣスタックの空気の最大流速は５Ｌ／分であった。
このため、空気流動領域部として微孔質層を使用する場
合には、空気の流動通路で圧力低下が生じ、従って単位
セル内部に円滑に空気が供給できない。また、局部的に
空気圧が増加するため、セルが損傷する危険性がある一
方で、局部的に空気がほとんど供給されず化学反応が起
こらない点が生じる。したがって、本発明においては、
蛇行状の空気流動チャンネルが空気流動領域部の平行流
動領域部材に形成され、これにより自然にかつ均一に空
気が単位セル全体に供給できる。
【００５４】基本的に、燃料ガスとしての水素及び空気
は、セル内で向流形態でそれぞれ対角線方向に流れる。
燃料供給通路を通じて流入した水素は、単位セル内の微
孔質層を通じてアノードと平行に拡散する。次に、拡散
された水素（プロトン）は、燃料流動領域部の垂直流動
領域部材を通じて触媒化メンブレンに対して垂直方向に
移動する。これに対して、空気は、空気供給通路から流
入して蛇行状の空気流動チャンネルを有する空気流動領
域部の平行流動領域部材を電極（カソード）に平行に流
れる。平行流動領域部材の空気流動チャンネルは空気で
飽和し、さらに電極（カソード）に対して垂直方向に空
気流動領域部の垂直流動領域部材を通じて触媒化メンブ
レンに供給される。
【００５５】
【発明の効果】上述したように、本発明は、電解質膜の
両面が触媒化処理されているなる触媒化メンブレン、前
記触媒化メンブレンの両側に設けられる燃料流動領域部
及び空気流動領域部、ならびに前記燃料流動領域部及び
空気流動領域部に外側の各外表面と接触するバイポーラ
プレートからなる単位セルが少なくとも２つ積層されて
いる水素イオン交換膜燃料電池スタックにおいて、前記
燃料流動領域部及び空気流動領域部のうち少なくとも一
方は前記触媒化メンブレンの平面面に並んだ方向への平
行なガス流動を誘導する平行流動領域部材と、前記触媒
化メンブレンの面に垂直方向へのガス流動を誘導する垂
直流動領域部材とを含むことを特徴とする水素イオン交
換膜燃料電池スタックに関するものである。本発明によ
れば、水素イオン交換膜燃料電池スタック全体の重さ及
び体積を、単位セルの数を調節することによって適度に
減少できる。また、スタックの性能を低下させることな
く不良単位セルを容易に交換でき、電極としてバイポー
ラプレートを使用することにより円滑にガスの流動を誘
導できる。
【００５６】また、本発明によれば、反応熱を効果的に
放散でき、重さ及び体積当たりの出力密度を増加でき
る。特に、蛇行状の空気流動チャンネルを空気流動領域
部材中に形成することによって、圧力低下を防止でき、
ゆえに燃料変換効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クに適用される単位セルの概略平面図である。
【図２】は、図１のＩ−ＩＩ’線の断面図である。
【図３】は、図１のＩＩ−Ｉ’線の断面図である。
【図４】は、図１のＩＩ−ＩＩ’線の断面図である。
【図５】は、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クに適用される空気平行流動領域部材の概略平面図であ
る。
【図６】は、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クに適用される冷却部材の概略断面図である。
【図７】は、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クに適用される電流集電体の概略平面図である。
【図８】は、本発明の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
クの単位セルの概略垂直断面図である。
【図９】は、実際に製作された本発明による水素イオン
交換膜燃料電池スタックの写真である。
【図１０】は、実際に製作された本発明による水素イオ
ン交換膜燃料電池スタックの写真である。
【図１１】は、図９及び図１０に示された本発明の水素
イオン交換膜燃料電池スタックの性能を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
１０…単位セル、 １１…触媒化メンブレン、 １２ａ、１５ａ…垂直流動領域部材、 １２ｂ、１５ｂ…平行流動領域部材、 １３…バイポーラプレート、 １５…空気流動領域部、 １５ｃ…空気流動チャンネル、 １７ａ’…燃料供給通路、 １９ａ’…空気供給通路、 ２０ａ、２０ｂ…密閉部分、 ２１ａ…燃料供給パイプ、 ２２ａ…空気供給パイプ、 ３０…冷却部材、 ３１…集電体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/10 Ｈ０１Ｍ 8/10 8/24 8/24 Ｅ Ｆターム(参考） 5H018 AA06 AS02 AS03 BB00 CC06 DD08 5H026 AA06 CC01 CC03 CC08 CX01 CX04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電解質膜の両面が触媒化処理されてなる
    触媒化メンブレン、前記触媒化メンブレンの両側に設け
    られる燃料流動領域部及び空気流動領域部、ならびに前
    記燃料流動領域部及び空気流動領域部の各外表面と接触
    するバイポーラプレートからなる単位セルが少なくとも
    ２つ積層されている水素イオン交換膜燃料電池スタック
    において、前記燃料流動領域部及び空気流動領域部のう
    ち少なくとも一方は前記触媒化メンブレンの面に平行な
    ガス流動を誘導する平行流動領域部材と、前記触媒化メ
    ンブレンの面に垂直なガス流動を誘導する垂直流動領域
    部材とを含むことを特徴とする水素イオン交換膜燃料電
    池スタック。
  2. 【請求項２】 前記空気流動領域部は、空気流動チャン
    ネルを含む平行流動領域部材と多孔性材料よりなる垂直
    流動領域部材とを含むことを特徴とする請求項１に記載
    の水素イオン交換膜燃料電池スタック。
  3. 【請求項３】 前記空気流動チャンネルは蛇行状に形成
    されることを特徴とする請求項２に記載の水素イオン交
    換膜燃料電池スタック。
  4. 【請求項４】 前記燃料流動領域部は、前記触媒化メン
    ブレンと接触する垂直流動領域部材と垂直流動領域部材
    と接触する平行流動領域部材とを含み、前記平行流動領
    域部材の気孔率が前記垂直流動領域部材に比べて大きい
    ことを特徴とする請求項１に記載の水素イオン交換膜燃
    料電池スタック。
  5. 【請求項５】 前記単位セルの縁部が外部シーリング層
    により密閉され、単位セルの単一のアセンブリを形成す
    ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
    の水素イオン交換膜燃料電池スタック。
  6. 【請求項６】 前記単位セルには燃料供給通路及び燃料
    排出通路、空気供給通路及び空気排出通路が形成される
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
    水素イオン交換膜燃料電池スタック。
  7. 【請求項７】 前記燃料供給通路及び燃料排出通路に、
    燃料供給通路及び燃料排出通路を流動する燃料が前記空
    気流動領域部に流入するのを防止するための燃料流動阻
    止シーリング層が形成され、前記空気供給通路及び空気
    排出通路に、空気供給通路及び空気排出通路を流動する
    空気が前記燃料流動領域部に流入するのを防止するため
    の空気流動阻止シーリング層が形成されることを特徴と
    する請求項６に記載の水素イオン交換膜燃料電池スタッ
    ク。
  8. 【請求項８】 前記単位セル間に放熱フィンを有する導
    電性冷却部材をさらに有することを特徴とする請求項１
    〜７のいずれか１項に記載の水素イオン交換膜燃料電池
    スタック。
JP2002092997A 2001-03-31 2002-03-28 水素イオン交換膜燃料電池スタック Expired - Fee Related JP3936222B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0017186A KR100397611B1 (ko) 2001-03-31 2001-03-31 수소이온교환 연료전지 스택
KR2001-017186 2001-03-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002313360A true JP2002313360A (ja) 2002-10-25
JP3936222B2 JP3936222B2 (ja) 2007-06-27

Family

ID=19707694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002092997A Expired - Fee Related JP3936222B2 (ja) 2001-03-31 2002-03-28 水素イオン交換膜燃料電池スタック

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7335436B2 (ja)
EP (1) EP1246289B1 (ja)
JP (1) JP3936222B2 (ja)
KR (1) KR100397611B1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108850A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Samsung Sdi Co Ltd 直接液体燃料電池スタック
JP2007220680A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用膜−電極アセンブリおよび燃料電池システム
JP2008516393A (ja) * 2004-10-07 2008-05-15 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション Ｐｅｍ燃料電池用のユニット化された電極集合体の製造
JP2009289727A (ja) * 2008-05-26 2009-12-10 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用セパレータ及びこれを用いた燃料電池スタック
JP2010135156A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池
US8257877B2 (en) 2006-02-20 2012-09-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Stack for mixed reactant fuel cell and mixed reactant fuel cell system including the same
CN103872351A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于燃料分配器组件的制造/组装的设计

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100397611B1 (ko) * 2001-03-31 2003-09-17 삼성전자주식회사 수소이온교환 연료전지 스택
ITMI20021859A1 (it) * 2002-08-28 2004-02-29 Nuvera Fuel Cells Europ Srl Generatore elettrochimico a membrana con migliorato
KR20040098530A (ko) * 2003-05-13 2004-11-20 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 연료전지 및 그 분해방법
US6967039B2 (en) * 2003-07-28 2005-11-22 General Motors Corporation Untreated diffusion media with mesoporous layer and devices incorporating the same
US7332240B2 (en) * 2003-07-28 2008-02-19 General Motors Corporation Spatially varying diffusion media and devices incorporating the same
US20080233436A1 (en) * 2003-07-28 2008-09-25 General Motors Corporation Diffusion media tailored to account for variations in operating humidity and devices incorporating the same
US20050026012A1 (en) * 2003-07-28 2005-02-03 O'hara Jeanette E. Diffusion media tailored to account for variations in operating humidity and devices incorporating the same
US20060051626A1 (en) * 2004-09-08 2006-03-09 Lee Sang-Won Fuel cell stack
KR101155911B1 (ko) * 2004-09-08 2012-06-20 삼성에스디아이 주식회사 연료 전지 시스템용 스택
WO2006036754A2 (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Richards Engineering Method for preassembly of membrane electrode assemblies and assembly of proton exchange membrane fuel cell stacks
KR100683786B1 (ko) 2005-06-13 2007-02-20 삼성에스디아이 주식회사 직접액체 연료전지 스택
JP4489036B2 (ja) * 2006-02-28 2010-06-23 三洋電機株式会社 燃料電池スタック
KR20070102819A (ko) * 2006-04-17 2007-10-22 삼성에스디아이 주식회사 혼합 주입형 연료 전지용 스택, 및 이를 포함하는 혼합주입형 연료 전지 시스템
US20080075842A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Cabot Corporation Processes, Framed Membranes and Masks for Forming Catalyst Coated Membranes and Membrane Electrode Assemblies
US8430985B2 (en) * 2008-01-11 2013-04-30 GM Global Technology Operations LLC Microporous layer assembly and method of making the same
KR100936875B1 (ko) 2008-06-17 2010-01-14 삼성에스디아이 주식회사 연료전지 스택의 활성화 방법 및 장치
CN102810676B (zh) * 2011-06-01 2014-07-30 上海神力科技有限公司 一种有利于减少冷却流体流动阻力的燃料电池导流极板
CN103633346B (zh) * 2013-12-09 2015-12-16 新源动力股份有限公司 一种简化的燃料电池结构
US11271241B1 (en) 2020-09-01 2022-03-08 Chuni Lal Ghosh Stackable fuel cell
CN113314726B (zh) * 2021-06-04 2024-05-10 大连海事大学 一种箭羽状质子交换膜燃料电池双极板
DE102022107991A1 (de) 2022-04-04 2023-10-05 Audi Aktiengesellschaft Brennstoffzellenstapel und Verfahren zum Beströmen einer Membran-Elektrodenanordnung des Brennstoffzellenstapels

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2569550B2 (ja) * 1987-05-08 1997-01-08 石川島播磨重工業株式会社 燃料電池の温度分布改善方法
JP3489181B2 (ja) 1994-03-10 2004-01-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池の単電池およびその製造方法
JPH08148169A (ja) 1994-11-17 1996-06-07 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池のシ−ル方法
JPH08185874A (ja) 1994-12-28 1996-07-16 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池のシ−ル方法
US5759215A (en) * 1995-11-17 1998-06-02 Masuda; William Method of preparing electrochemical cells
US5584893A (en) * 1995-11-17 1996-12-17 Valence Technology, Inc. Method of preparing electrodes for an electrochemical cell
US5641586A (en) * 1995-12-06 1997-06-24 The Regents Of The University Of California Office Of Technology Transfer Fuel cell with interdigitated porous flow-field
US5670273A (en) * 1996-02-22 1997-09-23 Valence Technology, Inc. Method of preparing electrochemical cells
US5690703A (en) * 1996-03-15 1997-11-25 Valence Technology, Inc Apparatus and method of preparing electrochemical cells
US5772702A (en) * 1996-04-10 1998-06-30 Valence Technology, Inc. Method of preparing electrochemical cells
US5698147A (en) * 1996-05-24 1997-12-16 W. R. Grace & Co.-Conn. Fabrication methods for low impedance lithium polymer electrodes
DE19629154C2 (de) * 1996-07-19 2000-07-06 Dornier Gmbh Bipolare Elektroden-Elektrolyt-Einheit
JP3481093B2 (ja) 1997-09-22 2003-12-22 三洋電機株式会社 燃料電池用セルユニット
JP3570669B2 (ja) 1998-04-17 2004-09-29 松下電器産業株式会社 固体高分子電解質型燃料電池およびその製造法
US6007933A (en) * 1998-04-27 1999-12-28 Plug Power, L.L.C. Fuel cell assembly unit for promoting fluid service and electrical conductivity
GB9809372D0 (en) * 1998-05-02 1998-07-01 British Gas Plc Stack assembly primarily for an electrochemical fuel
US6207312B1 (en) * 1998-09-18 2001-03-27 Energy Partners, L.C. Self-humidifying fuel cell
US6174616B1 (en) * 1998-10-07 2001-01-16 Plug Power Inc. Fuel cell assembly unit for promoting fluid service and design flexibility
US6159628A (en) * 1998-10-21 2000-12-12 International Fuel Cells Llc Use of thermoplastic films to create seals and bond PEM cell components
JP2000156234A (ja) 1998-11-17 2000-06-06 Nichias Corp 燃料電池用セパレータ構造およびその作成方法
US6399234B2 (en) * 1998-12-23 2002-06-04 Utc Fuel Cells, Llc Fuel cell stack assembly with edge seal
US6682835B2 (en) * 2000-12-22 2004-01-27 Utc Fuel Cells, Llc Method and apparatus for increasing the operational efficiency of a fuel cell power plant
KR100397611B1 (ko) * 2001-03-31 2003-09-17 삼성전자주식회사 수소이온교환 연료전지 스택

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005108850A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Samsung Sdi Co Ltd 直接液体燃料電池スタック
US7579101B2 (en) 2003-10-01 2009-08-25 Samsung Sdi Co., Ltd. Direct liquid feed fuel cell stack
JP4519595B2 (ja) * 2003-10-01 2010-08-04 三星エスディアイ株式会社 直接液体燃料電池スタック
JP2008516393A (ja) * 2004-10-07 2008-05-15 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション Ｐｅｍ燃料電池用のユニット化された電極集合体の製造
JP4869238B2 (ja) * 2004-10-07 2012-02-08 ゼネラル・モーターズ・コーポレーション Ｐｅｍ燃料電池用のユニット化された電極集合体の製造
JP2007220680A (ja) * 2006-02-16 2007-08-30 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用膜−電極アセンブリおよび燃料電池システム
US8318379B2 (en) 2006-02-16 2012-11-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Membrane-electrode assembly for mixed reactant fuel cell and mixed reactant fuel cell system including same
US8257877B2 (en) 2006-02-20 2012-09-04 Samsung Sdi Co., Ltd. Stack for mixed reactant fuel cell and mixed reactant fuel cell system including the same
JP2009289727A (ja) * 2008-05-26 2009-12-10 Samsung Sdi Co Ltd 燃料電池用セパレータ及びこれを用いた燃料電池スタック
US8318371B2 (en) 2008-05-26 2012-11-27 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for fuel cell and fuel cell stack using the same
JP2010135156A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池
CN103872351A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于燃料分配器组件的制造/组装的设计

Also Published As

Publication number Publication date
JP3936222B2 (ja) 2007-06-27
US7335436B2 (en) 2008-02-26
US20020142205A1 (en) 2002-10-03
KR20020076946A (ko) 2002-10-11
EP1246289A2 (en) 2002-10-02
KR100397611B1 (ko) 2003-09-17
EP1246289B1 (en) 2012-04-25
EP1246289A3 (en) 2004-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3936222B2 (ja) 水素イオン交換膜燃料電池スタック
US7476459B2 (en) Membrane electrode assembly and fuel cell
US5922485A (en) Solid polymer electrolyte fuel cell
EP1399983B1 (en) Membrane-electrode assembly for polymeric membrane fuel cells
CN1159789C (zh) 具有层叠结构分隔件的燃料电池堆叠物
CN1812177A (zh) 燃料电池堆体以及具有该堆体的燃料电池系统
CN1471186A (zh) 燃料电池用电解质膜电极接合体、使用它的燃料电池及其制造方法
CN1416604A (zh) 高分子电解质型燃料电池及其制造方法
CN1495953A (zh) 燃料电池
JP2004327358A (ja) 固体高分子型燃料電池
JP3580172B2 (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP4585310B2 (ja) 膜式電気化学的電池スタック
JP2004039474A (ja) 固体高分子型燃料電池およびその膜・電極接合体の製造方法
CN1697222A (zh) 燃料电池
JP2005056583A (ja) 燃料電池用電解質膜電極接合体、それを用いた燃料電池およびその製造方法
JP2005135707A (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JP2006066139A (ja) 燃料電池セパレータおよびそれを用いた燃料電池
JP2003163015A (ja) 高分子電解質型燃料電池およびその導電性セパレータ板
CN1612389A (zh) 燃料电池
JP2009009839A (ja) 固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体
WO2023050340A1 (zh) 燃料电池和相应的用于制造燃料电池的方法
JP2004207082A (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JP2004349013A (ja) 燃料電池スタック
CN1194435C (zh) 一种采用自然空气为氧化剂的燃料电池
JP2005108777A (ja) 燃料電池用セパレータおよびこれを用いた燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041029

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041109

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20050203

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20050208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050509

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050831

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050915

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050927

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20050915

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061225

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20070125

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330

Year of fee payment: 7

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees