JP2002519508A - 電気化学電池用のスクリーンアセンブリ - Google Patents

電気化学電池用のスクリーンアセンブリ

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JP2002519508A JP2000556085A JP2000556085A JP2002519508A JP 2002519508 A JP2002519508 A JP 2002519508A JP 2000556085 A JP2000556085 A JP 2000556085A JP 2000556085 A JP2000556085 A JP 2000556085A JP 2002519508 A JP2002519508 A JP 2002519508A
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Abstract

(57)【要約】 固体膜の水和反応を支持し容易とするため、電気化学電池で使用されるスクリーンアセンブリである。スクリーンアセンブリは、素線及び開口部を有する平面の２層を備え、第２層の素線が、第１層開口部をほぼ横切って配置される。実施例において、層の開口部は、菱形であり、第１層の開口部が、第２層開口部に一般的に直交して位置付けられる。電気化学電池の膜水和が、スクリーンアセンブリの素線により支持され、その開口部により容易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般に陽子交換膜電気化学電池に関する。より詳細には、本発明は
、陽子交換膜の完全な状態と構造を保持し、高圧力及び高流体流量における作動
を容易とし、その信頼性も向上させるスクリーンアセンブリに関する。
【０００２】 関連する技術 電気化学電池は、通常電解槽又は燃料電池のどちらかに分類されるエネルギー
変換装置であり、水素給水を有する電解槽が含まれる。陽子交換膜電解槽は、水
を電気分解し、水素及び酸素ガスを生成する水素発生器として機能する。図１を
参照すると、一般的単一アノード給水電解槽１０１において、プロセス水１０２
が、酸素電極（アノード）１０３で反応を生じ、酸素ガス１０４、電子、水素イ
オン（陽子）１０５を生成する。
【０００３】 この反応は、アノード１０３に電気接続される電源１０６の正端子、水素電極
（カソード）１０７に接続される電源１０６の負端子により生じる。酸素ガス１
０４、プロセス水１０２’の一部は、電解槽１０１から排出するが、一方陽子１
０５、水１０２”は、陽子交換膜１０８を横切ってカソード１０７に移動し、そ
こで水素ガス１０９が生成される。
【０００４】 一般的電気化学電池には、多くの個々のスタック状に配置された電池が含まれ
、通常水がその電池を高圧で通過する。スタック内電池は、カソード、陽子交換
膜、アノードを含み、直列に配置される。このカソード・膜・アノードアセンブ
リ（以降、“膜アセンブリ”と称する）は、スクリーン又はエキスパンドメタル
のパックによりどちらか一方側に支持され、これらパックは、電池フレーム及び
分離板に囲まれ、反応室が形成され、そこに流体が封入される。
【０００５】 スクリーンパックでは、反応室内にフローフィールドが形成され、それにより
流体移動、膜水和が容易となり、膜に対して機械的支持が与えられ、また電極に
対する電子の搬入・搬出手段が提供される。
【０００６】 上述のように、膜アセンブリは、スクリーンパックにより支持される。膜の厚
さは、通常約０．０２〜０．０１２インチ程度である。電極は、膜のどちらか一
方側に圧接、又は結合され、電源に電気接続される高表面積の貴金属の薄い構造
（約０．００２インチより薄い）を有し、膜水和が行われる。適切に支持される
と、膜は、水素、酸素ガス間で堅固なバリアの役割を果たすことになる。
【０００７】 スクリーンパックは、電極に対して膜の両側に位置付けられ、膜アセンブリは
構造的に剛性が確保される。しかし、作動中の電池内に存在する高差圧のため、
低圧力側の膜と電極が、強制的にスクリーンパックに組込まれることになる。
【０００８】 従来のスクリーンパックは、多くの不利な点、欠点がある。例えば、既存のス
クリーンパックは、スクリーン材からなる多数の層を備え、このスクリーン材は
、縦０．１２５インチ（３．１７ミリメートル（ｍｍ）），横０．０５３インチ
（１．３５ｍｍ）〜０．０７１インチ（１．８０ｍｍ）のパターン開口部を有す
る０．００７インチ（０．１７８ｍｍ）〜０．００１０インチ（０．２５４ｍｍ
）厚の金属素線よりなる（通常３／０スクリーンとして知られている）。
【０００９】 通常の作動条件下では、膜アセンブリは、約３９０プシー（ｐｓｉ）の差圧で
、電池の低圧力側上の第１スクリーン層の開口部内に強制的に押入れられる。こ
のスクリーン層内への膜押出しのため、スクリーン開口部中心における膜応力が
、約４，６００ｐｓｉまで上昇するが、一方で膜材の最大許容圧力は、約２，０
００ｐｓｉ程度である。その結果、高い軸応力により、時間経過とともに膜内に
スクリーン素線が強制的に押入れられることになり、それによりスクリーン開口
領域が膜材で埋められてしまう。或いは、膜破断が起きて、水素と酸素ガスが混
合されてしまう。
【００１０】 上述の従来のスクリーンは、大きな開口部を有し、つまり３／０スクリーンで
あり、十分な機械的支持を付与するものではなく、また開口部が小さいスクリー
ンの場合、質量フロー特性が十分ではなかった。米国特許第５，２９６，１０９
号（Carlson及び他）記載のように、より小さな開口部、よってより小さい開口
面積を有するスクリーンを利用する努力がなされてきたが、成功には至らなかっ
た。
【００１１】 これらの努力は、流体移動の減少をもたらし、結果として膜水和が劣化し、乾
燥点、つまり膜外の局所的乾燥を生じてしまった。そして結局は、電池の故障も
生じてしまう。小さな開口スクリーンに使用に関連する問題のため、Ｃａｒｌｓ
ｏｎ及び他は、多孔板を使い、所望の質量フロー特性、膜アセンブリ支持を達成
することを教示している。
【００１２】 このようなＣａｒｌｓｏｎ及び他による多孔板は、電極への水のアクセスを提
供し、酸素による開口部閉鎖の問題が解決される。しかし、このような板は製造
にコストがかかり、また均一な厚さ、多孔性、機械特性等に関して、反復性を達
成することが困難である。よって、比較的低コストの電気化学システム、又は大
量生産用として実行可能な代替物とはならない。 従って、本技術において必要なのは、電池の質量フロー特性に悪影響を与える
ことなく、構造保全性を提供する製造が容易な改良スクリーンアセンブリである
。
【００１３】 発明の概要 上述の先行技術における欠点、不利な点は、本発明の電気化学電池用スクリー
ンアセンブリ、及び電気化学電池により解決される。本発明の電気化学電池用ス
クリーンアセンブリは、それぞれ開口部を有する第１及び第２スクリーン層を備
え、第２スクリーン層の開口部のほうが第１スクリーン層の開口部より大きく、
また第２スクリーン層が、第１スクリーン層に平行に、且つ接触して配置される
。
【００１４】 本発明の電気化学電池は、電解質膜と、膜の両側に配置される電極と、各電極
に隣接配置されるスクリーンアセンブリとを備え、少なくともスクリーンアセン
ブリの1つが、それぞれ開口部を有する第１及び第２スクリーン層を有し、第２
スクリーン層の開口部のほうが第１スクリーン層の開口部より大きい。ここで、
第２スクリーン層は、第１スクリーン層に平行、且つ接触して配置される。 本発明の上述、及び他の特徴、利点は、当業者であれば、次の詳細な説明、図
面から理解できる。
【００１５】 発明の好ましい実施の形態 本発明のスクリーンパックは、多層のスクリーンからなり、電極に隣接する層
が、より小さな開口部、及び／又は小さな素線の太さを有し、膜に対する支持が
向上される。図２において、電池１は、どちらか一方側に結合されるアノード３
、カソード７を有する陽子交換膜８を含み、膜８の周辺部は、一対の電池フレー
ム２１間に設置される。酸素スクリーンパック４３は、アノード３と酸素分離板
４５間のフレームアセンブリ活性領域内に設置される。一方、水素スクリーンパ
ック２２は、水素分離板２４とカソード７間の電池フレーム２１内に設置される
。
【００１６】 作動の際、プロセス水２が入口２５に入り、水の一部が、酸素スクリーンパッ
ク４３内に向けられる。スクリーンパック４３内に向けられない水２の一部は、
スタックを備える構成要素内に軸整合な孔により形成される管路２５に沿って引
き続き流れ、電池１外に位置する電池スタック（図示せず）の次の電池に入る。
スクリーンパック４３を通されたプロセス水２の一部は、アノード３に接触し、
そこで水は電気化学的に酸素ガスと陽子に変換される。酸素ガス、また余分な水
も、水をアノード３に振り向けたのと同じポート構成により、電池から排出され
る。
【００１７】 電池内のガス発生は、外部圧力調節と組み合わされ、電池の酸素側と水素側間
で大きな差圧を生じる。この差圧は、膜８とカソード７を反対のスクリーンパッ
クに強制的に押し付けることになる。ここで、差圧方向、つまりカソード側への
圧力が大きいか、小さいかは、電気化学システムの応用条件に依存することに留
意する必要がある。
【００１８】 図３において、例えば、第１及び第２スクリーンパック５０、５１は、水素ス
クリーンパック２２の最初の２層を構成する。スクリーン層５０、５１は、好ま
しくはそれぞれ素線５４、５５により形成された菱形等の伸張開口部５２、５３
を有する平面スクリーン層よりなることが望ましい。好適実施例において、開口
部、また後のスクリーンにおける開口が、同位相、又は同一方向配向しないよう
開口部配置が行われる。
【００１９】 この際、スクリーン層５０の配置開口部５２が、菱形開口部スクリーン層５１
にほぼ直交して配置され、それにより菱形開口部５２が、特に好ましい素線５５
により部分的に妨害されることになる。開口部の好ましい形状は、質量フロー特
性、これら開口部を有するスクリーンパックで達成される構造保全に依存する。
菱形開口部が図を基に例示されているが、本発明では他の開口形態でも効果が期
待できる。
【００２０】 例えば、特に卵形、円形、六角形等があり、伸張形開口部が好ましい。隣接ス
クリーン層内の菱形開口部は、お互い直交するよう配向されるのが好ましいが、
他の配向でも使用できる。更に、図５に示すように、様々なスクリーン層５０、
５１’の開口部も、異なる幾何形状、つまりそれぞれ菱形、四角形とすることが
でき、スクリーン層の好ましい大きさ、幾何形状は、質量フロー特性に依存する
。
【００２１】 図４、５は、図２と関連して、作動中、膜８に構造及びその保全を提供する膜
支持装置の性能を示す図である。作動中の電池半分側間での差圧により、カソー
ド７と膜８が、平面から菱形せん孔５２内に偏向された第１スクリーン層５０の
素線５４に押圧され、そこで第２スクリーン層５１（５１’）の素線５５により
その変位が阻止される。スクリーン層５１（５１’）はスクリーン層５０を支持
し、一方後の層（図示せず）が、スクリーン層５０、５１（５１’）の両方を支
持する。
【００２２】 スクリーン層の好適な数は、スクリーンパックが採用される電池の側、電池差
圧、素線形成の開口部の大きさ、所望の質量フロー特性に依存する。電解槽にお
いて、例えば、差圧３９０ｐｓｉで作動し、縦約０．０４６インチ（１．１７ｍ
ｍ）、横約０．０７７インチ（１．９６ｍｍ）の菱形開口部を使用する場合、電
池の低圧力側は、スクリーン５０、５１（５１’）、及び後のスクリーンを有し
、合計９スクリーンとする。一方、電池の高圧力側は、スクリーン５０、５１（
５１’）、その後のスクリーンを有し、合計４スクリーンとなる。その後の層の
スクリーンも、前の層に続く後続の層の開口部を有するパターンで配置されるこ
とが好ましい。
【００２３】 スクリーン層は、金属板、素線等の導電性材からなるせん孔シート、又は織メ
ッシュとすることができる。好適には、スクリーンは、電気化学電池環境におい
て不活性であり、導電性を有し、膜アセンブリに対して十分な構造保全性を付与
可能な金属製がよい。この金属としては、特にニオビウム、ジルコニウム、チタ
ン、タンタル、又はその合金等が使用できる。スクリーンは、エキスパンドメタ
ル、プレスシート、化学研磨シート、織スクリーン等、ほぼ平面のスクリーン部
材を産出するもであればどのような商用可能な実施例でもよい。
【００２４】 本発明のスクリーンは、少なくとも第１の薄層を使用し、膜アセンブリの切断
、破断を防ぐようにすることが好ましい。このような薄いスクリーンは、素線の
厚さが、約０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）より薄く、好ましくは０．００
４インチ（０．１０２ｍｍ）、特に約０．００２インチ（０．０５１ｍｍ）〜約
０．００３５インチ（０．０８９ｍｍ）とするのが好ましい。
【００２５】 この薄いスクリーン層により膜アセンブリが支持され、スクリーンパック内へ
の押出しが防止され、スクリーン素線による膜アセンブリ切断が抑止される。後
のスクリーン層も同様の素線厚とすることができる。この場合、厚い素線のほう
が構造保全性が向上するため、約０．００５インチ以上の素線厚が好ましい。 スクリーン素線厚の減少に加え、少なくとも第１スクリーン層用に、縮小され
た開口部の大きさを採用することも好ましい。この際、質量フロー要求に基づき
、後のスクリーン層用にも縮小された開口部の大きさが採用される。
【００２６】 開口部（せん孔、又は孔）の実際の大きさは、採用される所望の質量流量とス
クリーン層数に依存する。菱形パターンの場合、３９０ｐｓｉ差圧で作動する電
解槽において、０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）より小さい菱形サイズ，つま
り０．０７１インチ（１．８０ｍｍ）より小さい“ｂ”（幅）、３／０の“ａ”
（高さ）、が使用できる。この際、約０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）〜約０
．０５０インチ（１．２７ｍｍ）の大きさ、つまり約０．０７１インチ（１．８
０ｍｍ）〜約０．０２７インチ（０．６８６ｍｍ）の“ｂ”，約３／０〜約５／
０の“ａ”が好ましい。
【００２７】 電極隣接のスクリーン層では、特に４／０のスクリーン、つまり縦約０．０７
７インチ（１．９６ｍｍ）、横約０．０３３インチ（０．８３８ｍｍ）〜約０．
０４６インチ（１．１７ｍｍ）が好ましい（図３の“ａ”，“ｂ”を参照）。後
の層でも、小さな開口部の大きさを採用できる。或いは、電極隣接のスクリーン
層開口部の大きさより大きな開口部を採用でき、それにより質量フロー特性を向
上できる。
【００２８】 スクリーン、又は他の媒体内の孔を塞ぎ、電極への水のアクセスを防ぐ酸素関
連の質量フロー問題は、素線厚さと開口部大きさの組合せによりほぼ排除できる
ことが分かっている。例えば、大きな素線厚では、スクリーン通過のフローを可
能とするため、大きな開口部の大きさが必要である。しかし、薄い素線厚、つま
りおよそ０．００３インチ（０．０７６ｍｍ）でも、その質量フロー特性に悪影
響を及ぼすことなく、３／０、４／０のスクリーンも使用可能である。
【００２９】 その結果、良好な質量フロー特性を維持する一方、所望の構造保全性を達成す
るのに適当なスクリーンの大きさは、開口部の大きさに基づき素線厚を制御する
ことにより決定できる。本来、開口部の大きさが減少するにつれ、素線の大きさ
も減少する必要がある。例えば、３／０のスクリーンでは、約０．００７インチ
（０．１７８ｍｍ）の素線厚が設定できる。４／０、又は５／０のスクリーンで
は、０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）より小さい素線厚、好ましくはおよそ
０．００３インチ（０．０７６ｍｍ）の厚さとする必要がある。
【００３０】 再び図３、４、５において、本発明の重要な側面は、層５０の開口部５２は、
素線５５により不当に妨害されることはない。本発明によれば、開口部５２の非
妨害部は流体通過を容易とすることにより、膜８が十分に水和される。この容易
な流体通過は、素線開口部では伸張幾何形状が好ましいため、層５０内に大きな
開口部を設置し、また比較的薄い素線５５を利用することにより達成される。
【００３１】 上述の特徴を有する膜支持装置では、スクリーンパックを原因とする損傷から
の保護が向上し、高流体圧力及び高流量のフロー配分が向上し、また低製造コス
トが達成できる。本装置は、ほとんど全タイプの電解槽に有効であり、膜の給水
、及び・又は低圧力側で使用される場合特に有益である。好適実施例では、膜の
非支持長、平面からの変位が減少する。膜の伸張が減少する結果、膜アセンブリ
内の応力が、使用膜タイプで容認できる範囲内に抑制される。
【００３２】 以上、好適実施例を図面を基に記載したが、本発明の要旨と範囲を超えること
なく、様々な修正・変更が可能である。従って、本発明を単に例示して、説明し
たものであり、その例に限定されるものではない。説明に供した図は本発明を例
示するものであり、発明の範囲に制限を加えるものではない。
【図面の簡単な説明】 図内、同じ要素は、同様の符号で表示する。
【図１】 先行技術における電気化学反応を行う電気化学電池の略図である。
【図２】 電池の構成要素の関係を示す電気化学電池の断面図である。
【図３】 本発明のスクリーンアセンブリを示す平面図である。
【図４】 本発明における膜を支持するスクリーンアセンブリの等角投影部分断面図であ
る。
【図５】 本発明における膜を支持するスクリーンアセンブリの等角投影部分断面図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ， ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4K021 AA01 BA02 BB04 CA08 CA09 DB31 DB46 DB53

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水側電気化学電池用のスクリーンアセンブリであって、 第１開口部を有する第１スクリーン層で、前記第１開口部の大きさが、縦約０
    ．０７７インチ（１．９６ミリメートル（ｍｍ））以下、横約０．０３３インチ
    （０．８３８ｍｍ）以下であり、厚さが０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）よ
    り小さく、前記大きさと前記厚さとが、その組合せにより、前記第１開口部を水
    、及びガスが通過可能となるよう相互に構成され、更に、 第２開口部を有する複数の後続のスクリーン層とを備え、前記後続のスクリー
    ン層が、前記第１スクリーン層に平行、且つ接触して配置されるスクリーンアセ
    ンブリ。
  2. 【請求項２】 前記第１スクリーン層の厚さが、約０．００４インチ（０．
    １０２ｍｍ）以下である、請求項１に記載の水側電気化学電池用のスクリーンア
    センブリ。
  3. 【請求項３】 前記第１スクリーン層の厚さが、約０．００３５インチ（０
    ．０８９ｍｍ）以下である、請求項１に記載の水側電気化学電池用のスクリーン
    アセンブリ。
  4. 【請求項４】 前記第２開口部の少なくとも一部の大きさが、前記第１開口
    部より大きい、請求項１に記載の水側電気化学電池用のスクリーンアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記後続のスクリーン層の少なくとも一部が、前記第１の厚
    さより大きい第２の厚さを持つ第２素線を有する、請求項１に記載の水側電気化
    学電池用のスクリーンアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記第１の厚さが、前記第２の厚さの約半分である、請求項
    ５に記載の水側電気化学電池用のスクリーンアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記第１と第２開口部が、ほぼ伸張された、菱形、又は卵形
    の幾何形状を有する、請求項１に記載の水側電気化学電池用のスクリーンアセン
    ブリ。
  8. 【請求項８】 前記第１開口部が、前記第２開口部に対して一般に直交して
    配置される、請求項７に記載の水側電気化学電池用のスクリーンアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記第１及び第２開口部が、異なる幾何形状を有する、請求
    項１に記載の水側電気化学電池用のスクリーンアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 前記後のスクリーン層の少なくとも一部が、前記第１の厚
    さとほぼ等しい第２の厚さを持つ第２素線を有する、請求項１に記載の水側電気
    化学電池用のスクリーンアセンブリ。
  11. 【請求項１１】 前記後のスクリーン層の一部が、前記第１開口部とほぼ等
    しい開口部の大きさを有する、請求項１０に記載の水側電気化学電池用のスクリ
    ーンアセンブリ。
  12. 【請求項１２】 電気化学電池であり、 第１及び第２のガス側を有する電解質膜と、 前記膜の第１ガス側上に配置される第１ガス電極と、 前記膜の第２ガス側上に配置される第２ガス電極と、 前記第１ガス電極に隣接配置される第１ガススクリーンアセンブリで、前記第
    １ガススクリーンアセンブリが、第１開口部を有する第１スクリーン層と、前記
    第１開口部は、縦約０．０７７インチ（１．９６ｍｍ）以下、横約０．０３３イ
    ンチ（０．８３８ｍｍ）以下の第１大きさと、０．００５インチ（０．１２７ｍ
    ｍ）より小さい第１の厚さとを有し、後続の開口部を有する少なくとも１つの後
    続のスクリーン層とを有し、前記後続のスクリーン層が、前記第１スクリーン層
    に平行、且つ接触して配置され、前記第１大きさと前記第１の厚さとが、その組
    合せにより、前記第１開口部を水、及び第１ガスが通過可能となるよう、相互に
    構成され、 前記カソード電極に隣接し、且つ接触して配置される第２ガススクリーンアセ
    ンブリと、を備える。
  13. 【請求項１３】 前記電気化学電池が、前記膜の第１ガス側での圧力が、前
    記膜の第２ガス側での圧力より低くなるよう、前記膜に対する差圧を有する、請
    求項１２に記載の電気化学電池。
  14. 【請求項１４】 前記後続の開口部が、後続の大きさ、及び厚さを有し、前
    記第１の厚さが、前記後続の厚さより小さい、請求項１３に記載の電気化学電池
    。
  15. 【請求項１５】 前記第１の厚さが、前記第２の厚さの約半分以下である、
    請求項１４に記載の電気化学電池。
  16. 【請求項１６】 前記第１開口部と、前記後の開口部が、ほぼ伸張された、
    菱形、又は卵形の幾何形状を有する、請求項１２に記載の電気化学電池。
  17. 【請求項１７】 前記第１開口部が、前記後の開口部に対して一般に直交し
    て配置される、請求項１６に記載の電気化学電池。
  18. 【請求項１８】 前記第１と第２開口部が、異なる幾何形状を有する、請求
    項１２に記載の電気化学電池。
  19. 【請求項１９】 前記第１の厚さが、約０．００３５インチ（０．０８９ｍ
    ｍ）以下である、請求項１１に記載の電気化学電池。
  20. 【請求項２０】 電気化学電池であり、 第１及び第２ガス側を有する電解質膜と、 前記第１ガス側上に配置される第１ガス電極と、 前記第２ガス側上に配置される第２ガス電極と、 前記第１ガス電極に隣接配置される第１ガススクリーンアセンブリと、前記第
    １ガススクリーンアセンブリが、第１開口部を有する第１スクリーン層と、前記
    第１開口部は、縦が約０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）より小さく、横が約０
    ．０７１インチ（１．８０ｍｍ）より小さい第１の大きさと、前記第１の厚さが
    、約０．００３５インチ（０．０８９ｍｍ）以下であり、後続の開口部を有する
    少なくとも１つの後のスクリーン層とを有し、前記後続のスクリーン層が、前記
    第１スクリーン層に平行、且つ接触して配置され、前記第１大きさと前記第１の
    厚さとが、その組合せにより、前記第１開口部を水、及び第１ガスが通過可能と
    なるよう、相互に構成され、 前記カソード電極に隣接、且つ接触して配置される第２ガススクリーンアセン
    ブリと、を備える。
  21. 【請求項２１】 前記電気化学電池が、前記膜の酸素側での圧力が、前記膜
    の水素側での圧力より低くなるよう、前記膜に対する差圧を有する、請求項２０
    に記載の電気化学電池。
  22. 【請求項２２】 前記後続の開口部が、後続の大きさ、及び厚さを有し、前
    記第１厚さが、前記後続の厚さより小さい、請求項２０に記載の電気化学電池。
  23. 【請求項２３】 前記第１の厚さが、前記第２の厚さの約半分以下である、
    請求項２２に記載の電気化学電池。
  24. 【請求項２４】 前記第１開口部と前記後続の開口部が、ほぼ菱形、又は卵
    形の幾何形状を有する、請求項２０に記載の電気化学電池。
  25. 【請求項２５】 前記第１開口部が、前記後続の開口部に対して一般に直交
    して配置される、請求項２４に記載の電気化学電池。
  26. 【請求項２６】 前記第１の大きさが、縦約０．０５０インチ（１．２７ｍ
    ｍ）〜約０．１２５インチ（３．１７ｍｍ）、横約０．０２７インチ（０．６８
    ６ｍｍ）〜約０．０７１インチ（１．８０ｍｍ）である、請求項２０に記載の電
    気化学電池。
  27. 【請求項２７】 前記第１の大きさが、縦約０．０５０インチ（１．２７ｍ
    ｍ）〜約０．００７インチ（１．９６ｍｍ）、横約０．０２７インチ（０．６８
    ６ｍｍ）〜約０．０３３インチ（０．８３８ｍｍ）である、請求項２０に記載の
    電気化学電池。
  28. 【請求項２８】 電気化学電池であり、 高圧側と低圧力側を有する電解質膜と、前記低圧力側が、前記高圧力側より低
    い圧力を有し、 前記高圧力側上に配置される高圧電極と、 前記低圧力側上に配置される低圧電極と、 前記低圧電極に隣接配置される低圧スクリーンアセンブリと、前記低圧スクリ
    ーンアセンブリが、第１開口部を有する第１スクリーン層と、前記第１開口部が
    、縦約０．０７７インチ（１．９６ｍｍ）以下、横約０．０３３インチ（０．８
    ３８ｍｍ）以下の第１大きさを有し、前記第１の厚さが、約０．００３５インチ
    （０．０８９ｍｍ）以下であり、後続の開口部を有する少なくとも１つの後続の
    スクリーン層とを有し、前記後続のスクリーン層が、前記第１スクリーン層に平
    行、且つ接触して配置され、前記第１の大きさ、前記第１の厚さが、組み合わせ
    られるよう相互に構成され、 前記カソード電極に隣接、且つ接触して配置される高圧スクリーンアセンブリ
    と、を備える。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009031479A1 (ja) * 2007-09-07 2009-03-12 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha 燃料電池用セパレータおよび同セパレータを構成するコレクタの成形方法
US8206865B2 (en) 2005-09-22 2012-06-26 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2538738A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-31 Hydrogenics Corporation Electrolyzer cell arrangement
US7378176B2 (en) * 2004-05-04 2008-05-27 Angstrom Power Inc. Membranes and electrochemical cells incorporating such membranes
US7632587B2 (en) 2004-05-04 2009-12-15 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cells having current-carrying structures underlying electrochemical reaction layers
JP2007250297A (ja) * 2006-03-15 2007-09-27 Toyota Motor Corp 燃料電池
CN103928694A (zh) 2007-09-25 2014-07-16 法商Bic公司 包括空间节约型流体增压室的燃料电池系统
CA2709946C (en) 2008-01-17 2015-03-24 Angstrom Power Incorporated Covers for electrochemical cells and related methods
CA2714991C (en) 2008-02-29 2015-11-24 Angstrom Power Incorporated Electrochemical cell and membranes related thereto
DE102011007759A1 (de) * 2011-04-20 2012-10-25 Siemens Aktiengesellschaft Elektrolysezelle mit einem Blechpaket übereinander gestapelter Bleche mit Ausnehmungen und Verfahren zu deren Herstellung und Betrieb
WO2013103439A1 (en) * 2012-01-06 2013-07-11 Infinity Fuel Cell And Hydrogen, Inc. Electrochemical cell with improved water or gas management
CN109075355B (zh) * 2016-05-09 2021-12-03 株式会社Lg化学 燃料电池用多孔隔离件的制备方法和燃料电池用多孔隔离件

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4293394A (en) * 1980-03-31 1981-10-06 Ppg Industries, Inc. Electrolytically producing chlorine using a solid polymer electrolyte-cathode unit
AU582059B2 (en) * 1986-12-19 1989-03-09 Dow Chemical Company, The A composite membrane/electrode structure having islands of catalytically active particles
US5296109A (en) * 1992-06-02 1994-03-22 United Technologies Corporation Method for electrolyzing water with dual directional membrane

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8206865B2 (en) 2005-09-22 2012-06-26 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell
WO2009031479A1 (ja) * 2007-09-07 2009-03-12 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha 燃料電池用セパレータおよび同セパレータを構成するコレクタの成形方法
JP2009064688A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用セパレータおよび同セパレータを構成するコレクタの成形方法

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