JP2006501601A - Compact fuel cell configuration - Google Patents

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Abstract

【解決手段】 本電子化学的燃料電池スタックは、燃料電池アッセンブリを形成するため積み重ねられた形態に配列された複数の燃料電池を備える。燃料電池アッセンブリは、第１及び第２の端部を有し、該端部の間で長さを画定する。第１及び第２の端部プレートが、燃料電池アッセンブリの第１及び第２の端部に各々配置されている。本スタックは、第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられた第１及び第２の両端部を有する少なくとも１つの側部プレートを有する。側部プレートは、第１及び第２の端部プレートが燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与するように間隔を隔てた関係で該第１及び第２の端部プレートを保持している。側部プレートは、第１及び第２の端部プレートの間に燃料電池アッセンブリを覆い、燃料電池アッセンブリのための保護覆いも提供する。The electrochemical fuel cell stack includes a plurality of fuel cells arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly. The fuel cell assembly has first and second ends and defines a length between the ends. First and second end plates are disposed at the first and second ends of the fuel cell assembly, respectively. The stack has at least one side plate having first and second ends attached to first and second end plates, respectively. The side plates hold the first and second end plates in a spaced relationship such that the first and second end plates impart a compressive force to the fuel cell assembly. The side plate covers the fuel cell assembly between the first and second end plates and also provides a protective covering for the fuel cell assembly.

Description

本発明は、燃料電池に係り、より詳しくは、スタックに配列され、圧縮状態で保持された燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell arranged in a stack and held in a compressed state.

燃料電池スタックは、典型的に、一つの電池を他の電池の上に積み重ね、互いに圧縮した状態に保持される、複数の燃料電池を備えている。複数の積み重ねられた燃料電池は、複数の燃料電池を圧縮した状態に保持するため圧縮された燃料電池アッセンブリを形成する。典型的には、各燃料電池は、アノード層と、カソード層と、アノード層及びカソード層の間に介在された電解質と、を備える。燃料電池アッセンブリは、スタック中の燃料電池を一緒に強く圧するためかなりの量の圧縮力を要求する。圧縮力に対する必要性は、燃料電池内の反応物の内部ガス圧力と、電池の内部構成部品の間の良好な電気的接触を維持する必要性と、からくるものである。一般には、面積当たりの単位力は、総合して約１３４４ｋＰａ〜約１４１３ｋＰａ（約１９５〜約２０５ｐｓｉ）であり、これは、電池の全活性面積にわたって均等に分布される（典型的には、自動車サイズのスタックに対しては約０．０５平方メートル〜約０．１平方メートル（７７〜１５５平方インチ）。かくして、約０．０５２平方メートル（約８０平方インチ）の面積を持つ燃料電池に関して、これらのサイズのスタックの典型的な総合圧縮力は、約７０３１ｋｇ乃至約７４８４ｋｇ（約１５，５００ポンド乃至１６，５００ポンド）である。   A fuel cell stack typically comprises a plurality of fuel cells in which one cell is stacked on top of another cell and held compressed together. The plurality of stacked fuel cells form a compressed fuel cell assembly to hold the plurality of fuel cells in a compressed state. Each fuel cell typically includes an anode layer, a cathode layer, and an electrolyte interposed between the anode layer and the cathode layer. Fuel cell assemblies require a significant amount of compressive force to force the fuel cells in the stack together. The need for compressive force comes from the internal gas pressure of the reactants in the fuel cell and the need to maintain good electrical contact between the internal components of the cell. In general, the unit force per area is generally about 1344 kPa to about 1413 kPa (about 195 to about 205 psi), which is evenly distributed over the entire active area of the battery (typically automobile size). About 0.05 square meters to about 0.1 square meters (77 to 155 square inches), so for fuel cells having an area of about 0.052 square meters (about 80 square inches), these sizes A typical overall compression force of the stack is from about 7031 kg to about 7484 kg (about 15,500 lbs to 16,500 lbs).

従来の燃料電池スタックの構成は、燃料電池アッセンブリ上に圧縮力を印加して維持するため剛性の端部プレート及びタイロッドの使用に焦点を当ててきた。圧縮されるべき複数の燃料電池又は燃料電池アッセンブリは、一対の剛性端部プレートの間に介在されている。次に、端部プレートは、端部プレートを通して又はその回りに延在して端部プレートに圧縮力を分与するタイロッドにより一緒に圧縮される。加えて、タイロッドは、典型的には、端部プレートの表面を越えて延在し、これにより、スタック構成の体積を増加させる。スタック構成が、燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与するため端部プレートの周辺部の回りに分布されるロッドを利用するとき、所望の圧縮力を分与するためタイロッドの適切な締め上げは、困難となる。即ち、タイロッドは、燃料電池アッセンブリに圧縮負荷を均等に分布される試みにおいて、所定のパターンに締め上げられる。しかし、各タイロッドが締め上げられるとき、各端部プレートにより分与される圧縮負荷は変化し、それにより燃料電池アッセンブリ上に略均等な圧縮力を達成するため各タイロッドが反復プロセスで多数回再締め上げしなければならなくなる。加えて、典型的に、タイロッドは、端部プレートの表面を越えて延在し、これにより、スタック構成の体積を増加させる。   Conventional fuel cell stack configurations have focused on the use of rigid end plates and tie rods to apply and maintain a compressive force on the fuel cell assembly. A plurality of fuel cells or fuel cell assemblies to be compressed are interposed between a pair of rigid end plates. The end plates are then compressed together by a tie rod that extends through or around the end plate and imparts a compressive force to the end plate. In addition, tie rods typically extend beyond the surface of the end plate, thereby increasing the volume of the stack configuration. When the stack configuration utilizes a rod distributed around the periphery of the end plate to distribute the compression force to the fuel cell assembly, proper tightening of the tie rods to distribute the desired compression force is: It becomes difficult. That is, the tie rods are tightened into a predetermined pattern in an attempt to evenly distribute the compression load to the fuel cell assembly. However, as each tie rod is tightened, the compression load delivered by each end plate changes, thereby re-creating each tie rod multiple times in an iterative process to achieve a substantially uniform compression force on the fuel cell assembly. It must be tightened. In addition, tie rods typically extend beyond the surface of the end plate, thereby increasing the volume of the stack configuration.

燃料電池が使用される典型的な用途は、燃料電池アッセンブリが保護ケーシングに覆われることを要する。典型的な保護ケーシングは、現存するスタック構成に亘って適用され、スタック構成全体に体積を追加する。これにより、保護ケーシングは、スタック構成のサイズを増大させる。この状態では、サイズの増加からは、これにより提供される保護以外の有用性は得られない。燃料電池は、典型的に空間が充満される用途で使用されるので、最小体積を持つ保護ケーシング内に含まれる燃料電池を提供することが望ましい。   A typical application in which fuel cells are used requires that the fuel cell assembly be covered with a protective casing. A typical protective casing is applied across existing stack configurations, adding volume to the entire stack configuration. Thereby, the protective casing increases the size of the stack configuration. In this state, the increase in size does not provide any utility other than the protection provided thereby. Since fuel cells are typically used in space-filled applications, it is desirable to provide a fuel cell contained within a protective casing having a minimum volume.

従って、燃料電池アッセンブリに圧縮力をより容易に分与することができるスタック構成を提供することが有利となり、圧縮力印加手段がスタック構成に最小体積を与える場合には更により有利となる。更には、スタック構成に最小体積を追加する燃料電池アッセンブリのための保護ケーシングを提供することが有利となり、保護のための覆いが、燃料電池アッセンブリの保護に加えてスタック構成に利点を与える場合には、更に有利となる。   Therefore, it would be advantageous to provide a stack configuration that can more easily apply compressive force to the fuel cell assembly, and even more advantageous if the compressive force applying means provides a minimum volume to the stack configuration. Furthermore, it would be advantageous to provide a protective casing for a fuel cell assembly that adds a minimum volume to the stack configuration, where the protective covering provides an advantage to the stack configuration in addition to protecting the fuel cell assembly. Is even more advantageous.

本発明は、燃料電池アッセンブリを圧縮するコンパクトな燃料電池構成を提供するための装置及び方法に関する。本装置は、燃料電池アッセンブリを圧縮することに加えて燃料電池アッセンブリのための保護覆いも提供することができる。   The present invention relates to an apparatus and method for providing a compact fuel cell configuration for compressing a fuel cell assembly. In addition to compressing the fuel cell assembly, the apparatus can also provide a protective covering for the fuel cell assembly.

本発明の電子化学的燃料電池スタックは、燃料電池アッセンブリを形成するため積み重ねられた形態に配列された複数の燃料電池を備える。燃料電池アッセンブリは、第１及び第２の端部を有し、該端部の間で長さを画定する。第１及び第２の端部プレートが、燃料電池アッセンブリの第１及び第２の端部に各々配置されている。第１及び第２の両端部を有する側壁が、第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられている。側壁は、第１及び第２の端部プレートが燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与するように間隔を隔てた関係で該第１及び第２の端部プレートを保持している。   The electrochemical fuel cell stack of the present invention comprises a plurality of fuel cells arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly. The fuel cell assembly has first and second ends and defines a length between the ends. First and second end plates are disposed at the first and second ends of the fuel cell assembly, respectively. Side walls having first and second ends are attached to the first and second end plates, respectively. The sidewalls hold the first and second end plates in a spaced relationship such that the first and second end plates impart a compressive force to the fuel cell assembly.

側壁の第１及び第２の端部は、第１及び第２の端部プレートにより燃料電池アッセンブリに分与された圧縮力が所定の大きさを持つように第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられていてもよい。その代わりに、側壁の第１及び第２の端部は、燃料電池アッセンブリの長さが所定距離だけ圧縮されるように第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられていてもよい。   The first and second end plates of the side wall have first and second end plates so that the compression force applied to the fuel cell assembly by the first and second end plates has a predetermined magnitude. May be attached to each. Alternatively, the first and second end portions of the sidewall may be attached to the first and second end plates, respectively, such that the length of the fuel cell assembly is compressed by a predetermined distance.

好ましくは、第１及び第２の端部プレートは、端部プレートの周囲を形成し、燃料電池アッセンブリの長さに略平行である周囲側壁を各々有する。側壁の第１及び第２の端部は、夫々の第１及び第２の端部プレート上に周囲側壁に取り付けられている。   Preferably, the first and second end plates each have a peripheral side wall that forms a periphery of the end plate and is substantially parallel to the length of the fuel cell assembly. The first and second end portions of the sidewalls are attached to the peripheral sidewalls on the respective first and second end plates.

第１の好ましい実施例では、第１及び第２の端部プレートは、該端部プレートの各々の周囲を形成する両側壁の第１及び第２の対を備えた、略矩形の端部プレートである。側壁は、複数の側部プレートのうち一つであり、複数の側部プレートの少なくとも１つの側部プレートは、両側壁の第１の対の一つの側壁に取り付けられ、該複数の側部プレートの異なる少なくとも１つの側部プレートは、両側壁の第１の対の異なる一つの側壁に取り付けられている。   In a first preferred embodiment, the first and second end plates are generally rectangular end plates with first and second pairs of side walls defining the perimeter of each of the end plates. It is. The side wall is one of a plurality of side plates, and at least one side plate of the plurality of side plates is attached to one side wall of the first pair of side walls, and the plurality of side plates At least one side plate is attached to a different pair of side walls of the first pair of side walls.

好ましくは、側壁の第１及び第２の端部は、機械的締め具を用いて第１及び第２の端部プレートに固定されている。更により好ましくは、側壁は、機械的締め具を収容するためのスロットを備える。   Preferably, the first and second ends of the side walls are secured to the first and second end plates using mechanical fasteners. Even more preferably, the sidewall comprises a slot for receiving a mechanical fastener.

第２の好ましい実施例では、電子化学的燃料電池スタックは、燃料電池アッセンブリを形成するため積み重ねられた形態に配列された複数の燃料電池を備え、該燃料電池アッセンブリは、第１及び第２の端部を有し、該端部の間で長さを画定する。第１及び第２の端部プレートは、各々の第１及び第２の端部に配置され、燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与する。側壁は、第１及び第２の端部プレートに取り付けられている。側壁は、各々の第１及び第２の端部プレートに取り付けられた第１及び第２の端部を有する。側壁は、第１及び第２の端部プレートの間に燃料電池アッセンブリの一部分を覆い、燃料電池アッセンブリのための保護覆いを提供する。好ましくは、側壁は、端部プレートは、燃料電池アッセンブリ上に圧縮力を分与するため間隔を隔てた関係で保持されるように端部プレートに取り付けられている。   In a second preferred embodiment, the electrochemical fuel cell stack comprises a plurality of fuel cells arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly, the fuel cell assembly comprising first and second fuel cell assemblies. Having ends and defining a length between the ends; First and second end plates are disposed at the respective first and second ends and impart a compressive force to the fuel cell assembly. The side walls are attached to the first and second end plates. The sidewall has a first and second end attached to each first and second end plate. The sidewall covers a portion of the fuel cell assembly between the first and second end plates and provides a protective covering for the fuel cell assembly. Preferably, the side walls are attached to the end plates such that the end plates are held in spaced relation to distribute the compressive force on the fuel cell assembly.

好ましくは、側壁は、燃料電池アッセンブリへの電磁気的な干渉に対するシールドを提供する。更により好ましくは、一つの側壁が電気的に接地されている。
オプションであるが、好ましくは、側壁は、複数の側部プレートである。複数の側部プレートの各々の側部プレートは、第１及び第２の端部プレートの間で燃料電池アッセンブリの異なる側部を覆い、第１及び第２の端部プレートの間の燃料電池アッセンブリ全体が複数の側部プレートにより覆われるようにしている。 Preferably, the sidewall provides a shield against electromagnetic interference to the fuel cell assembly. Even more preferably, one side wall is electrically grounded.
Optionally, but preferably, the sidewall is a plurality of side plates. Each side plate of the plurality of side plates covers a different side of the fuel cell assembly between the first and second end plates, and the fuel cell assembly between the first and second end plates. The whole is covered with a plurality of side plates.

本発明の電子化学的燃料電池スタックを作る方法は、（１）燃料電池アッセンブリの第１の端部が第１の端部プレートに隣接し、該燃料電池アッセンブリの第２の端部が第２の端部プレートに隣接した状態で、燃料電池アッセンブリを、第１及び第２の端部プレートの間に配置し、（２）燃料電池アッセンブリが圧縮されるように端部プレートのうち少なくとも１つに外部圧縮力を印加し、（３）第１及び第２の端部プレートが内部圧縮力を提供するため固定した間隔で隔てられた関係を維持するように、側壁の第１及び第２の端部が各々の第１及び第２の端部プレートに取り付けられる態様で、側壁を端部プレートに取り付け、（４）端部プレートに印加された外部圧縮力を除去する、各工程を備える。   The method of making an electrochemical fuel cell stack of the present invention includes: (1) a first end of a fuel cell assembly is adjacent to a first end plate, and a second end of the fuel cell assembly is a second. A fuel cell assembly disposed between the first and second end plates in a state adjacent to the end plate, and (2) at least one of the end plates such that the fuel cell assembly is compressed. And (3) the first and second side walls so that the first and second end plates maintain a fixed spaced apart relationship to provide the internal compressive force. In a mode in which the end portion is attached to each of the first and second end plates, the side wall is attached to the end plate, and (4) each step of removing the external compressive force applied to the end plate is provided.

オプションではあるが好ましくは、外部圧縮力を印加する上記工程は、所定の大きさの外部圧縮力を印加する工程を備え、側壁を取り付ける上記工程は、圧縮力が除去されたとき、第１及び第２の端部プレートが固定した間隔で隔てられた関係を維持し且つ燃料電池アッセンブリに所定の大きさの内部圧縮力を分与するように、側壁の第１及び第２の端部を夫々の第１及び第２の端部プレートに取り付ける工程を備える。代替例として、外部圧縮力を印加する上記工程は、当該長さ方向に沿って燃料電池アッセンブリが所定の距離、圧縮されるように、端部プレートに圧縮力を印加する工程を備え、側壁を取り付ける上記工程は、外部圧縮力が除去されたとき、第１及び第２の端部プレートが所定の距離で固定した間隔で隔てられた関係を維持するように、夫々の第１及び第２の端部プレートに側壁の第１及び第２の端部を取り付ける工程を備える。   Preferably, but optionally, the step of applying an external compressive force comprises the step of applying an external compressive force of a predetermined magnitude, and the step of attaching the side walls includes the first and second steps when the compressive force is removed. The first and second end portions of the side wall are respectively arranged so that the second end plate maintains a fixed spaced relationship and distributes a predetermined amount of internal compressive force to the fuel cell assembly. Attaching to the first and second end plates. As an alternative, the step of applying an external compressive force comprises the step of applying a compressive force to the end plate so that the fuel cell assembly is compressed a predetermined distance along the length direction. The attaching step includes a first and a second, respectively, such that when the external compressive force is removed, the first and second end plates maintain a fixed spaced apart relationship. Attaching the first and second end portions of the sidewall to the end plate.

オプションではあるが好ましくは、側壁は、該側壁が燃料電池アッセンブリのための保護覆いを提供するように、第１及び第２の端部プレートの間に一定長さの燃料電池アッセンブリを閉じ込める。   Optionally, but preferably, the side wall encloses a length of fuel cell assembly between the first and second end plates such that the side wall provides a protective covering for the fuel cell assembly.

本発明が応用可能となる更なる領域は、以下に提供される詳細な説明から明らかとなろう。本発明の好ましい実施例が示されるが、詳細な説明及び特定の実施例は、説明の目的のみのため与えられたものであり、本発明の範囲を制限するものではないことが理解されるべきである。   Further areas where the present invention is applicable will become apparent from the detailed description provided below. While preferred embodiments of the invention are shown, it should be understood that the detailed description and specific examples are given for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention. It is.

本発明は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されよう。   The present invention will become more fully understood from the detailed description and the accompanying drawings, wherein:

好ましい実施例の次の説明は、本質的に単に例示にしかずぎず、本発明、その用途又は使用方法を限定するものではない。
図１及び図２を参照すると、本発明の好ましい実施例に係る電子科学的燃料電池スタック２０が示されている。燃料電池スタック２０は、両端の上側端部２６及び下側端部２８を有する燃料電池アッセンブリ２４を形成するため積み重ねられた形態で配列された複数の燃料電池２２を備えている。図１０Ａに示されるように、該スタックは、上側端部及び下側端部の間で、圧縮された長さ３０及び圧縮されていない長さ３１を有する。燃料電池アッセンブリ２４は、上側及び下側の端部アッセンブリ３２、３４の間に介在されている。上側及び下側の端部アッセンブリ３２、３４は、側壁により固定した間隔で隔てられた関係で保持されている。現在のところ好ましい実施例では、側壁は、少なくとも１つの側部プレート３６を備える。側部プレート３６は、上側及び下側の端部アッセンブリ３２，３４が燃料電池アッセンブリ２４に圧縮力を分与するような間隔を隔てた関係で、上側及び下側アッセンブリ３２、３４を保持している。既知の燃料電池技術による、燃料電池スタック２０は、入口３４と、出口３８と、燃料電池アッセンブリ２４に反応物及び冷却剤流体流れを供給したり、排出したりするための通路（図示せず）と、を備える。 The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or how it is used.
Referring to FIGS. 1 and 2, an electronic scientific fuel cell stack 20 according to a preferred embodiment of the present invention is shown. The fuel cell stack 20 includes a plurality of fuel cells 22 arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly 24 having an upper end 26 and a lower end 28 at both ends. As shown in FIG. 10A, the stack has a compressed length 30 and an uncompressed length 31 between the upper and lower ends. The fuel cell assembly 24 is interposed between the upper and lower end assemblies 32, 34. The upper and lower end assemblies 32, 34 are held in a fixed spaced relationship by the side walls. In the presently preferred embodiment, the sidewall comprises at least one side plate 36. The side plate 36 holds the upper and lower assemblies 32, 34 in a spaced relationship such that the upper and lower end assemblies 32, 34 distribute compressive force to the fuel cell assembly 24. Yes. In accordance with known fuel cell technology, the fuel cell stack 20 includes an inlet 34, an outlet 38, and passages (not shown) for supplying and discharging reactant and coolant fluid flows to and from the fuel cell assembly 24. And comprising.

燃料電池アッセンブリ２４は、図４で理解することができるように、ＭＥＡ４０を有する多数回繰り返し式のユニット又は燃料電池２２と、ＭＥＡ４０の両側に配置された、一対の二極式プレートアッセンブリ４２と、を備える。各々の二極式プレートアッセンブリ４２は、２つのガス分配層４２ｇの間に介在された冷却剤分配層４２ｃから構成されている。冷却剤分配層４２ｃと、ガス分配層４２ｇとの間に介在されているものは、冷却剤を含み、且つ、アノード及びカソードのガス流れを分離する、不浸透性のセパレータプレート４４である。燃料電池２２は、ＭＥＡ４０が、１つの電池のアノードガス分配層４２ｇａと、それに隣接する電池のカソードガス分配層４２ｇｃと、の間に介在されている。ＭＥＡ４０は、当該技術分野で知られているように、様々な形態を取り得る。例えば、ＭＥＡ４０は、ポリマー電解質膜であり得る。好ましくは、ポリマー電解質膜は、約０．０１８ミクロンのオーダーの厚さを有する薄い補強膜である。この薄い補強ポリマー電解質膜は、約０．０１７８ｃｍ（約０．００７インチ）の厚さを有する従来技術の燃料電池で使用されるポリマー電解質膜よりも遙かに薄い。本発明で使用される薄い補強ポリマー電解質膜は、燃料電池アッセンブリ２４の長さ３０のうちより小さいパーセンテージ分を占め、従来技術の燃料電池スタックで使用されるより厚いポリマー電解質膜よりも、かなり小さいスリップ又は応力緩和特性を示す。   As can be seen in FIG. 4, the fuel cell assembly 24 includes a multi-repetitive unit or fuel cell 22 having an MEA 40, a pair of bipolar plate assemblies 42 disposed on both sides of the MEA 40, and Is provided. Each bipolar plate assembly 42 is composed of a coolant distribution layer 42c interposed between two gas distribution layers 42g. Intervening between the coolant distribution layer 42c and the gas distribution layer 42g is an impervious separator plate 44 that contains a coolant and separates the anode and cathode gas flows. In the fuel cell 22, the MEA 40 is interposed between the anode gas distribution layer 42ga of one cell and the cathode gas distribution layer 42gc of the cell adjacent thereto. The MEA 40 can take a variety of forms, as is known in the art. For example, the MEA 40 can be a polymer electrolyte membrane. Preferably, the polymer electrolyte membrane is a thin reinforcing membrane having a thickness on the order of about 0.018 microns. This thin reinforced polymer electrolyte membrane is much thinner than the polymer electrolyte membrane used in prior art fuel cells having a thickness of about 0.007 inches. The thin reinforced polymer electrolyte membrane used in the present invention accounts for a smaller percentage of the length 30 of the fuel cell assembly 24 and is significantly smaller than the thicker polymer electrolyte membrane used in prior art fuel cell stacks. Shows slip or stress relaxation properties.

燃料電池２２は、燃料電池アッセンブリ２４を形成するため積み重ねられた形態に配列されている。燃料電池アッセンブリ２４を形成するため互いに隣接して積み重ねられた燃料電池２２の数を変えることができる。燃料電池アッセンブリ２４を形成するため利用される燃料電池２２の少なくとも１つのは、燃料電池スタック２０の必要性に依存している。即ち、より大きく又はより強力な燃料電池スタック２０が所望されるとき、燃料電池アッセンブリ２４内の燃料電池２２の数を増加する。当該技術分野で知られているように、燃料電池２２は、該燃料電池２２がより効率的でより大きい電力を発生するように圧縮される必要がある。このため、燃料電池アッセンブリ２４は、上側及び下側の端部アッセンブリ３２及び３４の間で圧縮される。好ましくは、燃料電池アッセンブリ２４の活性化領域（図示せず）は、燃料電池アッセンブリ２４内で、燃料電池アッセンブリ２４と、燃料電池２２の各々との効率を最大にするため均一に圧縮される。   The fuel cells 22 are arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly 24. The number of fuel cells 22 stacked adjacent to each other to form the fuel cell assembly 24 can be varied. At least one of the fuel cells 22 utilized to form the fuel cell assembly 24 depends on the needs of the fuel cell stack 20. That is, when a larger or more powerful fuel cell stack 20 is desired, the number of fuel cells 22 in the fuel cell assembly 24 is increased. As is known in the art, the fuel cell 22 needs to be compressed so that the fuel cell 22 is more efficient and generates more power. Thus, the fuel cell assembly 24 is compressed between the upper and lower end assemblies 32 and 34. Preferably, the activation region (not shown) of the fuel cell assembly 24 is uniformly compressed within the fuel cell assembly 24 to maximize the efficiency of the fuel cell assembly 24 and each of the fuel cells 22.

図２及び図３を再び参照すると、上側端部アッセンブリ３２は、燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６に隣接して配置されている。上側端部アッセンブリ３２は、内側表面４６と外側表面４８とを両方有する上側端部プレート４５を備える。上側端部プレート４５の内側面４６は、燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６に面する。上側端部プレート４５は、流体通路に接続された入口３７と出口３８とが、燃料電池アッセンブリ２４から燃料電池スタック２０の外部に延在することを可能にする、多数の開口部５０を有する。当該通路を接続する、入口３７及び出口３８を有する燃料電池スタック２０の端部は、「湿った端部」とも称される。   Referring again to FIGS. 2 and 3, the upper end assembly 32 is disposed adjacent to the upper end 26 of the fuel cell assembly 24. Upper end assembly 32 includes an upper end plate 45 having both an inner surface 46 and an outer surface 48. The inner side surface 46 of the upper end plate 45 faces the upper end portion 26 of the fuel cell assembly 24. The upper end plate 45 has a number of openings 50 that allow the inlet 37 and outlet 38 connected to the fluid passages to extend from the fuel cell assembly 24 to the outside of the fuel cell stack 20. The end of the fuel cell stack 20 having the inlet 37 and the outlet 38 connecting the passages is also referred to as “wet end”.

下側端部アッセンブリ３４は、燃料電池アッセンブリ２４の下側端部２８に隣接して配置されている。下側端部アッセンブリ３４は、内側表面６０及び外側表面６２の両方を有する下側端部プレート５８を備える。下側端部プレート５８は、下側端部プレート５８の内側表面６０が燃料電池アッセンブリ２４の下側端部２８に面するように配置されている。流体通路へと接続する、下側端部アッセンブリ３４を通過する入口及び出口が存在しないとき、燃料電池スタック２０の下側端部２８は、「乾燥した端部」とも称される。   The lower end assembly 34 is disposed adjacent to the lower end 28 of the fuel cell assembly 24. Lower end assembly 34 includes a lower end plate 58 having both an inner surface 60 and an outer surface 62. The lower end plate 58 is arranged such that the inner surface 60 of the lower end plate 58 faces the lower end 28 of the fuel cell assembly 24. When there are no inlets and outlets through the lower end assembly 34 that connect to the fluid passage, the lower end 28 of the fuel cell stack 20 is also referred to as a “dry end”.

オプションであるが、好ましい例では、１つ以上のスペーサープレート５２が、燃料電池アッセンブリ２４と、上側及び／又は下側端部プレート４５、５８との間に配置されてもよい。スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の内側表面５４が燃料電池アッセンブリ２４の端部２６、２８に面し、且つ、スペーサープレート５２の外側表面５５が端部プレート４５、５８の内側表面５４、６０に面した状態で、端部プレート４５、５８と、燃料電池アッセンブリ２４の端部２６、２８との間に配置されている。ターミナルプレート５６が燃料電池アッセンブリ２４の端部２６、２８に配置されているとき、スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の内側表面５４がターミナルプレート５６に面した状態で、ターミナルプレート５６と、端部プレート４５、５８との間に配置されている。スペーサープレート５２は、端部プレート４５、５８をターミナルプレート５６から分離する。スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の厚さ５７が燃料電池アッセンブリ２４の長さ３０に整列されるように、端部アッセンブリ３２、３４内に配置されている。好ましい実施例が、上側及び下側の端部アッセンブリ３２、３４に関連して示されたが、当業者は、スペーサープレート５２の数及び位置が、燃料電池スタック２０の設計及び用途に応じて変化し得ることを認めるであろう。   Optionally, in the preferred example, one or more spacer plates 52 may be disposed between the fuel cell assembly 24 and the upper and / or lower end plates 45,58. The spacer plate 52 has an inner surface 54 of the spacer plate 52 facing the ends 26, 28 of the fuel cell assembly 24 and an outer surface 55 of the spacer plate 52 facing the inner surfaces 54, 60 of the end plates 45, 58. In the faced state, it is disposed between the end plates 45 and 58 and the end portions 26 and 28 of the fuel cell assembly 24. When the terminal plate 56 is disposed at the end portions 26, 28 of the fuel cell assembly 24, the spacer plate 52 is positioned between the terminal plate 56 and the end portion with the inner surface 54 of the spacer plate 52 facing the terminal plate 56. It is arranged between the plates 45 and 58. The spacer plate 52 separates the end plates 45, 58 from the terminal plate 56. The spacer plate 52 is disposed within the end assemblies 32, 34 such that the thickness 57 of the spacer plate 52 is aligned with the length 30 of the fuel cell assembly 24. Although a preferred embodiment has been shown in connection with the upper and lower end assemblies 32, 34, those skilled in the art will recognize that the number and location of the spacer plates 52 will vary depending on the design and application of the fuel cell stack 20. You will admit that you can.

上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８は、内側表面４６、６０を外側表面４８、６２から分離する周囲側壁６４を各々有する。上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８の周囲側壁６４は、燃料電池アッセンブリ２４の長さ３０と整列される。好ましくは、図面に示されるように、燃料電池スタック２０は、形状が略長方形であり、上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８は、互いに略垂直である、第１及び第２の対の両側壁６６、６８から構成される。第１及び第２の対の両側壁６６、６８は、上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８に側部プレート３６を固定するためねじ形成締め具８０を受け入れる１つ以上のねじ形成ボア７０を各々有する。   Upper end plate 45 and lower end plate 58 each have a peripheral sidewall 64 that separates inner surfaces 46, 60 from outer surfaces 48, 62. The peripheral side walls 64 of the upper end plate 45 and the lower end plate 58 are aligned with the length 30 of the fuel cell assembly 24. Preferably, as shown in the drawings, the fuel cell stack 20 is substantially rectangular in shape, and the upper and lower end plates 45 and 58 are substantially perpendicular to each other. The two side walls 66 and 68 are formed. The first and second pairs of side walls 66, 68 include one or more threaded bores that receive threaded fasteners 80 for securing the side plate 36 to the upper end plate 45 and the lower end plate 58. 70 each.

上述したように、上側端部プレート３２及び下側端部プレート３４は、燃料電池アッセンブリ２４に圧縮力を分与する。燃料電池アッセンブリ２４に分与された圧縮力は、上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８を固定した間隔で隔てられた関係に保持することにより、発生される。好ましくは、上側端部プレート４５及び下側端部プレート５８は、側部プレート３６により固定した間隔で隔てられた関係に保持される。各側部プレート３６は、第１及び第２の両端部７２，７４を有し、それら端部の間で長さ７６を画成する。各側部プレート３６は、側部プレート３６の長さ７６の方向が燃料電池アッセンブリ２４の長さ３０の方向と整列した状態で、第１の端部７２が上側端部プレート４５に隣接し、第２の端部７４が下側端部プレート５８に隣接するように、燃料電池スタック２０に配位されている。オプションであるが好ましくは、側部プレート３６は、端部プレート４５、５８の全体に亘る周囲側壁６４に沿って延在する。各側部プレート３６の第１及び第２の端部７２、７４は、燃料電池アッセンブリ２４が圧縮されたとき、上側及び下側の端部プレート４５、５８の周囲側壁６４にねじ形成ボア７０と整列した１つ以上の開口部７８を有する。好ましくは、各側部プレート３６の第１及び／又は第２の端部７２、７４のいずれかの開口部７８は、上側及び下側の端部プレート４５、５８が固定した間隔で隔てられた関係で保持され得るように、スロットの形態である。当該スロットは、上側及び下側の端部プレート４５、５８を固定した間隔で隔てた関係でなおも保持することができる一方で、燃料電池スタック２０の様々な構成部品のサイズの変更を可能にする。側部プレート３６を、上側及び下側の端部プレート４５、５８に取り付けるため、ねじ切り機械式締め具８０が使用されるのが好ましいが、当業者は、側部プレート３６を、上側及び下側の端部プレート４５、５８に取り付ける他の手段が、請求の範囲により画成された本発明の範囲から逸脱すること無く、用いることができることを認めるであろう。この点において、側部プレート３６と、上側及び下側の端部プレート４５、５８とにより形成されたジョイントは、それらの間のインターフェースで相対回転に耐えるのに十分であるべきである。例えば、側部プレート３６の第１及び／又は第２の端部７２、７４は、リベット又はピン等の他の機械式固定手段、又ハウジング、溶接、ブレーズ溶接若しくは接着結合等の様々な結合手段を通して、夫々の上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８に固定することができ、それあはなおも本発明の範囲内にある。更には、側部プレート３６の端部７２、７４のうち一つが保持要素（図示せず）を形成するため曲げることができることが理解されるべきである。この保持要素は、側部プレート３６の両端部７２、７４が対向する端部プレート４５、５８に取り付けられる間に、端部プレート４５、５８を保持して該端部プレートを固定して間隔を隔てた関係に維持するため、端部プレート４５、５８のうち一つに配置することができる、
各側部プレート３６は、必要に応じて、１つ以上の開口部８２を持つことができる。該開口部は、ターミナルプレート５６のターミナルブロック８３が燃料電池スタック２０の外部に延在することを可能にする。好ましくは、各側部プレート３６は、電気的に接地されており、燃料電池アッセンブリ２４を、電磁的干渉に対して保護する。各側部プレート３６が金属から作られるのも好ましい。上側及び下側端部プレート４５、５８を固定した間隔で隔てた関係で保持するため使用される側部プレート３６は、上側及び下側端部プレート４５、５８を固定した間隔で隔てた関係に維持しつつ、該上側及び下側端部プレート４５、５８が、燃料電池アッセンブリ２４に圧縮力を分与して維持するため寸法が定められている。側部プレート３６の幅が比較的大きいので、比較的小さい厚さは、圧縮力を担持するため必要となる張力強度を提供することが要求されている。本発明のこの態様は、燃料電池アッセンブリの回りに延在し及び／又は該アッセンブリを通過する軸上ロッドを使用する従来技術を超える重量節約を示す。 As described above, the upper end plate 32 and the lower end plate 34 impart a compressive force to the fuel cell assembly 24. The compressive force applied to the fuel cell assembly 24 is generated by maintaining the upper end plate 45 and the lower end plate 58 in a fixed spaced apart relationship. Preferably, the upper end plate 45 and the lower end plate 58 are held in a spaced apart relationship by the side plate 36. Each side plate 36 has first and second ends 72, 74 that define a length 76 therebetween. Each side plate 36 has a first end 72 adjacent to the upper end plate 45 with the direction of the length 76 of the side plate 36 aligned with the direction of the length 30 of the fuel cell assembly 24, The fuel cell stack 20 is coordinated such that the second end 74 is adjacent to the lower end plate 58. Optionally but preferably, the side plate 36 extends along a peripheral side wall 64 across the end plates 45, 58. The first and second ends 72, 74 of each side plate 36 are threaded bores 70 on the peripheral side walls 64 of the upper and lower end plates 45, 58 when the fuel cell assembly 24 is compressed. One or more aligned openings 78 are provided. Preferably, the openings 78 of either the first and / or second end 72, 74 of each side plate 36 are spaced apart by a fixed distance between the upper and lower end plates 45, 58. It is in the form of a slot so that it can be held in relationship. The slot can still hold the upper and lower end plates 45, 58 in a fixed spaced relationship, while allowing the size of various components of the fuel cell stack 20 to be changed. To do. Although threaded mechanical fasteners 80 are preferably used to attach the side plate 36 to the upper and lower end plates 45, 58, those skilled in the art will consider the side plate 36 to be upper and lower. It will be appreciated that other means of attaching to the end plates 45, 58 of the present invention can be used without departing from the scope of the invention as defined by the claims. In this regard, the joint formed by the side plate 36 and the upper and lower end plates 45, 58 should be sufficient to withstand relative rotation at the interface between them. For example, the first and / or second ends 72, 74 of the side plate 36 may be other mechanical fastening means such as rivets or pins, and various coupling means such as housing, welding, blaze welding or adhesive bonding Through and can be secured to the respective upper and / or lower end plates 45, 58 and still be within the scope of the present invention. Furthermore, it should be understood that one of the ends 72, 74 of the side plate 36 can be bent to form a retaining element (not shown). This holding element holds the end plates 45, 58 while fixing the end plates 45, 58 while the opposite ends 72, 74 of the side plate 36 are attached to the opposing end plates 45, 58. To maintain a spaced relationship, it can be placed on one of the end plates 45, 58.
Each side plate 36 can have one or more openings 82 as desired. The opening allows the terminal block 83 of the terminal plate 56 to extend outside the fuel cell stack 20. Preferably, each side plate 36 is electrically grounded to protect the fuel cell assembly 24 against electromagnetic interference. It is also preferred that each side plate 36 be made from metal. The side plate 36 used to hold the upper and lower end plates 45, 58 in a fixed spaced relationship has a fixed spaced relationship between the upper and lower end plates 45, 58. While maintaining, the upper and lower end plates 45, 58 are dimensioned to distribute and maintain a compressive force on the fuel cell assembly 24. Due to the relatively large width of the side plate 36, a relatively small thickness is required to provide the necessary tensile strength to carry the compressive force. This aspect of the present invention represents a weight saving over the prior art that uses an axial rod that extends around and / or passes through the fuel cell assembly.

好ましくは、１つ以上の側部プレート３６は、不意の損害に対し燃料電池アッセンブリ２４を保護するため燃料電池アッセンブリ２４の少なくとも一部分を覆う。更にいっそう好ましくは、側部プレート３６は、燃料電池アッセンブリ２４全体を覆い、燃料電池アッセンブリ２４及び燃料電池スタック２０のための保護カバーを提供する。従って、側部プレート３６は、燃料電池アッセンブリ２４及び燃料電池スタック２０を、衝撃、打撃又は他の衝撃の結果としての損傷から保護しつつ、側部プレート３６が、衝撃、打撃及び他の様々な性質の強撃に耐えることができるように、寸法が定められている。この態様では、側部プレート３６は、上側及び下側の端部アッセンブリ４５、５８を固定した間隔の関係で保持するように、燃料電池アッセンブリ２４に圧縮負荷を分与してこれを維持する役割を果たすのみならず、燃料電池アッセンブリ２４及び燃料電池スタック２０のための保護覆いも提供する。保護機能を実行する側部プレート３６を使用することにより、従来の燃料電池スタックでなされているように、燃料電池スタック２０上に、不意の打撃、衝撃又は強撃からの保護を提供するため燃料電池スタック２０の回りに配置された追加の構成を持つ必要性が無くなる。   Preferably, the one or more side plates 36 cover at least a portion of the fuel cell assembly 24 to protect the fuel cell assembly 24 against accidental damage. Even more preferably, the side plate 36 covers the entire fuel cell assembly 24 and provides a protective cover for the fuel cell assembly 24 and the fuel cell stack 20. Thus, the side plate 36 protects the fuel cell assembly 24 and the fuel cell stack 20 from damage as a result of impacts, strikes or other impacts, while the side plates 36 provide impact, strikes and various other effects. Dimensions are set so that they can withstand the bruises of nature. In this embodiment, the side plate 36 serves to distribute and maintain a compressive load on the fuel cell assembly 24 so as to hold the upper and lower end assemblies 45, 58 in a fixed spacing relationship. As well as a protective covering for the fuel cell assembly 24 and the fuel cell stack 20. By using a side plate 36 that performs a protective function, the fuel is provided on the fuel cell stack 20 to provide protection against accidental blows, impacts or blows, as is done with conventional fuel cell stacks. There is no need to have additional configurations placed around the battery stack 20.

上側端部アッセンブリ３２及び／又は下側端部アッセンブリ３４にオプションで含まれるスペーサープレート５２は、様々な目的を奏する。即ち、スペーサープレート５２は、１つ以上の理由のため燃料電池スタック２０に含ませることができる。例えば、スペーサープレート５２は、ターミナルプレート５６から、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８を分離するように使用することができる。上述したように、ターミナルプレート５６は、導電性であり、ターミナルブロック８３を通して燃料電池スタック２０からの電流を抽出するため使用される。上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８が導電性であるとき、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８と、ターミナルプレート５６との間の配置されたスペーサープレート５２は、ターミナルプレート５６から上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８を電気的に絶縁することができる。スペーサープレート５２は、燃料電池スタック２０の全体に亘る寸法を調整するためにも使用することができる。即ち、１つ以上のスペーサープレート５２は、燃料電池アッセンブリ２４と、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８との間に配置することができ、詳細を後述するように、端部アッセンブリ３２、３４がなおも燃料電池アッセンブリ２４に圧縮力を分与する間に、所定の長さを有する燃料電池スタック２０を提供する。現在のところ好ましくは、スペーサープレート５２は、燃料電池スタック２０の適切な電気的絶縁及び均一な寸法を提供するため、約８〜１８ミリメートルの範囲の厚さ５７を有する。しかし、当業者は、特定の用途及び設計の詳細は、スペーサープレート５２のためある一定範囲の厚さ５７を要することを認めるであろう。スペーサープレート５２は、より詳細に後述されるように、燃料電池アッセンブリ２４に略均一な負荷を分与するため、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８と組み合わせて使用することもできる。   The spacer plate 52, optionally included in the upper end assembly 32 and / or the lower end assembly 34, serves a variety of purposes. That is, the spacer plate 52 can be included in the fuel cell stack 20 for one or more reasons. For example, the spacer plate 52 can be used to separate the upper and / or lower end plates 45, 58 from the terminal plate 56. As described above, the terminal plate 56 is electrically conductive and is used to extract current from the fuel cell stack 20 through the terminal block 83. When the upper and / or lower end plates 45, 58 are electrically conductive, the spacer plate 52 disposed between the upper and / or lower end plates 45, 58 and the terminal plate 56 is: The upper and / or lower end plates 45, 58 can be electrically isolated from the terminal plate 56. The spacer plate 52 can also be used to adjust the overall dimensions of the fuel cell stack 20. That is, one or more spacer plates 52 can be disposed between the fuel cell assembly 24 and the upper and / or lower end plates 45, 58, as will be described in detail below. A fuel cell stack 20 having a predetermined length is provided while 32 and 34 still apply a compressive force to the fuel cell assembly 24. Currently preferably, the spacer plate 52 has a thickness 57 in the range of about 8-18 millimeters to provide adequate electrical insulation and uniform dimensions of the fuel cell stack 20. However, those skilled in the art will recognize that specific application and design details require a range of thicknesses 57 for the spacer plate 52. The spacer plate 52 can also be used in combination with the upper and / or lower end plates 45, 58 to distribute a substantially uniform load to the fuel cell assembly 24, as will be described in more detail below. .

好ましくは、スペーサープレート５２は、非電導性であり、燃料電池スタック２０の様々な構成部品を電気的に絶縁するための役割を果たすことができる。従って、スペーサープレート５２は、プラスチック等の非導電性材料から作られるのが好ましい。更に好ましくは、スペーサープレート５２は、高機能グレードのエンジニアリングプラスチックから作られる。１つ以上のスペーサープレート５２を作るため使用される、高機能グレードのエンジニアリングプラスチックは、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８から燃料電池アッセンブリ２４の夫々の上側及び下側端部２６、２８に圧縮性負荷を伝達するように燃料電池アッセンブリ２５に印加された圧縮性負荷の大きさの下で、比較的非圧縮性を示す（即ち、応力緩和が無視できる）。特に、硫化ポリエチレンが、スペーサープレート５２を作る上で特に有効な材料であることが判った。硫化ポリエチレンは、ＲＹＴＯＮ ＰＰＳのブランド名でチェヴロン・フィリップス・ケミカル社、Ｌ．Ｐ．により販売され、並びに、フォルトロンのブランド名でドイツ、フランクフルト市のセラニーズＡＧにより販売されている。好ましくは、図７で理解することができるように、スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の重量を減少させる１つ以上のアパーチャ８４を有する。   Preferably, the spacer plate 52 is non-conductive and can serve to electrically insulate various components of the fuel cell stack 20. Therefore, the spacer plate 52 is preferably made from a non-conductive material such as plastic. More preferably, the spacer plate 52 is made from a high performance grade engineering plastic. The high performance grade engineering plastic used to make one or more spacer plates 52 may be from upper and / or lower end plates 45, 58 to respective upper and lower ends 26 of fuel cell assembly 24. , 28 is relatively incompressible (ie, stress relaxation is negligible) under the magnitude of the compressive load applied to the fuel cell assembly 25 to transmit the compressive load to. In particular, it has been found that sulfurized polyethylene is a particularly effective material for making the spacer plate 52. Sulfurized polyethylene is a brand name of RYTON PPS, manufactured by Chevron Phillips Chemical Co., Ltd. P. And sold by Celanese AG in Frankfurt, Germany, under the Fortlon brand name. Preferably, as can be seen in FIG. 7, the spacer plate 52 has one or more apertures 84 that reduce the weight of the spacer plate 52.

上述されたように、上側及び下側の端部プレート４５、５８は、側部プレート３６により固定した間隔で隔てられた関係に保持され、燃料電池アッセンブリ２４に圧縮性負荷を分与する。前述したように、上側及び下側の端部プレート４５、５８は、側部プレート３６により固定した間隔で隔てられた関係に保持される。燃料電池アッセンブリ２４の上側及び下側の端部プレート４５、５８で発生した圧縮性負荷は、圧縮性負荷が周囲側壁６４に沿って最大となり且つ上側及び下側の端部プレート４５、５８の中心で最小となる状態で、周囲側壁６４からの距離に応じて変動する。何故ならば、上側及び下側端部プレート４５、５８は、それらの周囲側壁６４に沿って維持されるだけであり、上側及び下側端部プレート４５、５８は、上側及び下側端部プレート４５、５８の周囲側壁６４を更に引き離すことができない一方で、燃料電池アッセンブリ２４にかかる圧縮性負荷に応じて変形又は歪むからである。燃料電池スタック２０の効率は、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に亘って印加された均一圧縮性負荷に部分的に依存しているので、燃料電池アッセンブリ２４の全活性領域に亘って略均一の圧縮性負荷を維持することが望ましい。   As described above, the upper and lower end plates 45, 58 are held in a fixed spaced relationship by the side plate 36 and provide a compressive load to the fuel cell assembly 24. As described above, the upper and lower end plates 45, 58 are held in a spaced apart relationship by the side plate 36. The compressive load generated at the upper and lower end plates 45, 58 of the fuel cell assembly 24 is such that the compressive load is greatest along the peripheral side wall 64 and the center of the upper and lower end plates 45, 58. In a state where the minimum value is obtained, it varies depending on the distance from the peripheral side wall 64. Because the upper and lower end plates 45, 58 are only maintained along their peripheral side walls 64, the upper and lower end plates 45, 58 are upper and lower end plates. This is because the peripheral side walls 64 of 45 and 58 cannot be further separated, but are deformed or distorted according to the compressive load applied to the fuel cell assembly 24. Since the efficiency of the fuel cell stack 20 depends in part on the uniform compressive load applied across the active region of the fuel cell assembly 24, substantially uniform compression across the entire active region of the fuel cell assembly 24. It is desirable to maintain the sexual load.

略均一負荷を得るための一つの手段は、上側及び下側端部プレート４５、５８で発生する撓みが、燃料電池アッセンブリ２４の効率にマイナスでない効果を有するように、その厚さを増加させることにより、上側及び下側の端部プレート４５、５８を剛性にすることである。しかし、この厚さを提供することは、上側及び下側の端部プレート４５、５８を過剰に厚く、且つ、燃料電池スタック２０に余剰の重量を追加させることになり、これにより、燃料電池スタックの重量及び体積当たりの効率を減少させる。比較的剛性の端部プレート４５、５８を提供する必要性を回避するため、スペーサープレート５２の剛性及びターミナルプレート５６の剛性が端部アッセンブリ３２、３４の全体的な剛性に寄与し、且つ、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に亘って略均一の圧縮負荷を印加するため要求される端部プレート４５、５８の厚さを減少させるように、端部プレート４５，５８をスペーサープレート５２及びターミナルプレート５６にオプションで取り付けることができる。即ち、図７Ａ乃至図７Ｂで理解することができるように、ターミナルプレート５６、スペーサープレート５２及び端部プレート４５、５８を、それらの剛性を結合させて、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に略均一の圧縮負荷を分与することができる端部アッセンブリ３２、３４を形成するように一緒に固定することができる。図７Ａで理解することができるように、ターミナルプレート５６は、ねじ切りボルト又はねじ等の、機械式締め具８６を用いてスペーサープレート５２に接続することができ、結合されたターミナルプレート５６及びスペーサープレート５２は、機械式締め具８７を介して端部プレート４５、５８の一つに取り付けることができる。その代わりに、ターミナルプレート５６、スペーサープレート５２、及び、端部プレート４５，５８のうち一つの端部プレートを全て、夫々の構成部品の間に介在された接着層８８を用いて取り付けることができる。これにより、ターミナルプレート５６の剛性と、スペーサープレート５２の剛性と、端部プレート４５，５８の剛性とが結合し、端部プレート４５、５８にターミナルプレート５６又はスペーサープレート５２を取り付けるアタッチメント無しで、より薄い端部プレート４５、５８を用いて燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に略均一の圧縮負荷を印加することができる端部アッセンブリ３２、３４を提供することができる。   One means for obtaining a substantially uniform load is to increase its thickness so that deflections occurring in the upper and lower end plates 45, 58 have a non-negative effect on the efficiency of the fuel cell assembly 24. This makes the upper and lower end plates 45, 58 rigid. However, providing this thickness would cause the upper and lower end plates 45, 58 to be excessively thick and add extra weight to the fuel cell stack 20, thereby providing a fuel cell stack. To reduce the efficiency per weight and volume. To avoid the need to provide relatively rigid end plates 45, 58, the stiffness of the spacer plate 52 and the stiffness of the terminal plate 56 contribute to the overall stiffness of the end assemblies 32, 34, and fuel. The end plates 45, 58 are separated from the spacer plate 52 and the terminal plate 56 so as to reduce the thickness of the end plates 45, 58 required to apply a substantially uniform compressive load across the active area of the battery assembly 24. Can be attached as an option. That is, as can be understood from FIGS. 7A to 7B, the terminal plate 56, the spacer plate 52, and the end plates 45, 58 are substantially uniform in the active region of the fuel cell assembly 24 by combining their rigidity. Can be secured together to form end assemblies 32, 34 that can distribute the compression load. As can be seen in FIG. 7A, the terminal plate 56 can be connected to the spacer plate 52 using a mechanical fastener 86, such as a threaded bolt or screw, and the combined terminal plate 56 and spacer plate. 52 can be attached to one of the end plates 45, 58 via a mechanical fastener 87. Instead, the terminal plate 56, spacer plate 52, and one end plate of the end plates 45, 58 can all be attached using an adhesive layer 88 interposed between the respective components. . As a result, the rigidity of the terminal plate 56, the rigidity of the spacer plate 52, and the rigidity of the end plates 45 and 58 are combined, and without attaching the terminal plate 56 or the spacer plate 52 to the end plates 45 and 58, Thinner end plates 45, 58 can be used to provide end assemblies 32, 34 that can apply a substantially uniform compressive load to the active region of the fuel cell assembly 24.

代替例として、及び／又は、追加例として、端部プレート４５、５８及び／又はスペーサープレート５２は、端部プレート４５，５８の撓みを補償する特定形状の表面を持つことができ、過剰に厚い端部プレート４５，５８の使用を必要とすること無く、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に亘って略均一圧縮負荷を分与することができる。即ち、上側端部プレート４５と単一のスペーサープレート５２とをのみ示した、図５Ａ〜図５Ｇで理解することができるように、上側端部プレート４５の内側表面４６は、上側端部プレート４５から離れて燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６に向かって湾曲するように寸法が定められ、それにより、上側端部プレート４５は、周囲側壁６４に沿って最小の厚さとなり、上側端部プレート４５の中心部で最大となる厚さを持つようになる。上側端部プレート４５の内側表面４６の形状は、上側端部プレート４５のが燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に所望の大きさの圧縮負荷を分与しつつ下側端部プレート５８から固定した間隔の関係でその周囲側壁６４に沿って保持される結果として上側端部プレート４５に生じる撓みを考慮するように特殊な輪郭形状を持たされている。図６Ａ〜図６Ｃは、上側端部プレート４５の内側表面４６の一例としての特殊な形状を示している。理解することができるように、上側端部プレート４５は、上側端部プレート４５の略中心に最大の厚さを有する。   As an alternative and / or as an additional example, the end plates 45, 58 and / or the spacer plate 52 can have specific shaped surfaces that compensate for the deflection of the end plates 45, 58 and are excessively thick. A substantially uniform compressive load can be distributed across the active region of the fuel cell assembly 24 without requiring the use of end plates 45, 58. That is, as can be seen in FIGS. 5A-5G, only the upper end plate 45 and the single spacer plate 52 are shown, the inner surface 46 of the upper end plate 45 is the upper end plate 45. Is dimensioned to curve away from the upper end 26 of the fuel cell assembly 24 so that the upper end plate 45 has a minimum thickness along the peripheral side wall 64 and the upper end plate. It has the maximum thickness at the center of 45. The shape of the inner surface 46 of the upper end plate 45 is such that the upper end plate 45 is spaced from the lower end plate 58 while applying a desired amount of compression load to the active region of the fuel cell assembly 24. Thus, a special contour shape is provided so as to take into account the bending that occurs in the upper end plate 45 as a result of being held along the peripheral side wall 64. 6A to 6C show a special shape as an example of the inner surface 46 of the upper end plate 45. As can be appreciated, the upper end plate 45 has a maximum thickness approximately at the center of the upper end plate 45.

代替例として、及び／又は、追加例として、スペーサープレート５２は、上側端部プレート４５で生じる撓みを考慮するため特殊な形状を持たされた内側及び／又は外側表面５４、５５を持つことができる。即ち、スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の周囲に沿って最小の厚さとなり、スペーサープレート５２の中心部で最大となる厚さを持つように特殊な形状にすることができる。例えば、図５Ｇに示されるように、スペーサープレート５２の内側表面５４は、燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６に向かってスペーサープレート５２から延在するように特殊な形状にすることができる。又は、図５Ｅに示されるように、スペーサープレート５２の外側表面５５は、略均一の圧縮性負荷が、端部プレート４５により燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に分与することができるように、上側端部プレート４５に向かってスペーサープレート５２から延在するように特殊な形状にすることができる。代替例として、図５Ｆで理解することができるように、スペーサープレート５２の内側表面５４及び外側表面５５の両方は、各々、燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６及び上側端部プレート４５の内側表面４６に向かってスペーサープレート５２から延在するように特殊な形状にすることができ、それにより、略均一な圧縮性負荷を、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に分与することができる。   As an alternative and / or as an additional example, the spacer plate 52 can have inner and / or outer surfaces 54, 55 that are specially shaped to account for deflections that occur in the upper end plate 45. . That is, the spacer plate 52 can have a special shape such that it has a minimum thickness along the periphery of the spacer plate 52 and a maximum thickness at the center of the spacer plate 52. For example, as shown in FIG. 5G, the inner surface 54 of the spacer plate 52 can be specially shaped to extend from the spacer plate 52 toward the upper end 26 of the fuel cell assembly 24. Alternatively, as shown in FIG. 5E, the outer surface 55 of the spacer plate 52 may be positioned on the upper side so that a substantially uniform compressive load can be distributed by the end plate 45 to the active region of the fuel cell assembly 24. A special shape can be used to extend from the spacer plate 52 toward the end plate 45. As an alternative, as can be seen in FIG. 5F, both the inner surface 54 and the outer surface 55 of the spacer plate 52 are respectively the inner surface of the upper end plate 26 and the upper end plate 45 of the fuel cell assembly 24. It can be specially shaped to extend from the spacer plate 52 towards 46 so that a substantially uniform compressive load can be distributed to the active region of the fuel cell assembly 24.

スペーサープレート５２の内側表面５４及び外側表面５５、並びに、上側端部プレート４５の内側表面４６の形成に関する様々な組み合わせが図５Ａ乃至図５Ｇに示されている。上側端部プレート４５及び／又はスペーサープレート５２の表面の特殊な輪郭形状は、上側端部プレート４５の撓みを考慮するだけではなく、燃料電池アッセンブリ２４の上側及び下側の端部２６、２８の両方が略均一の圧縮性負荷を受け取るように下側端部プレート５８の撓みを考慮するように寸法が定められている。同様に、下側端部プレート５８の内側表面６０と、下側端部アッセンブリ３４のスペーサープレート５２の外側表面５４、５５とは、下側端部アッセンブリ３４の各構成部品が燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に略均一の圧縮性負荷を分与するように、同じ態様で特殊な形状に形成することもできることが理解されるべきである。当業者は、内側表面４６が、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に亘ってより均一な圧縮性負荷を得るため、内部に様々な局所化された特徴を持つことができることを認めるであろう。従って、上側端部アッセンブリ３２の構成部品及び／又は下側端部アッセンブリ３４の構成部品は、燃料電池アッセンブリ２４の活性領域に略均一な圧縮性負荷を印加するため、単独で又はそれらが同時に特殊な形状に形成された表面を持つことができることが理解されるべきである。様々な図面に示された寸法は、例示としての目的のため誇張され、燃料電池スタック２０の各構成部品に対してサイズが固定されたものとして受け取るべきではないことが更に理解されるべきである。即ち、端部プレート４５、５８の撓み、並びに、端部プレート４５、５８及び／又はスペーサープレート５２の表面を形成することによる修正は、本発明の原理をより良好に例示するため誇張されていることが理解されるべきである。燃料電池スタック２０の様々な構成部品を記述するための「上側」及び「下側」という用語の使用は、絶対的な基準を示すものではなく、燃料電池スタック２０の構成部分の相対的関係を提供するものとして構成されるべきである。   Various combinations of the formation of the inner and outer surfaces 54, 55 of the spacer plate 52 and the inner surface 46 of the upper end plate 45 are shown in FIGS. 5A-5G. The special contour shape of the surface of the upper end plate 45 and / or the spacer plate 52 not only takes into account the deflection of the upper end plate 45 but also the upper and lower ends 26, 28 of the fuel cell assembly 24. The dimensions are sized to account for deflection of the lower end plate 58 so that both receive a substantially uniform compressive load. Similarly, the inner surface 60 of the lower end plate 58 and the outer surfaces 54, 55 of the spacer plate 52 of the lower end assembly 34 are such that each component of the lower end assembly 34 is a component of the fuel cell assembly 24. It should be understood that special shapes can be formed in the same manner so as to impart a substantially uniform compressive load to the active region. Those skilled in the art will recognize that the inner surface 46 can have a variety of localized features therein to obtain a more uniform compressive load across the active region of the fuel cell assembly 24. Accordingly, the components of the upper end assembly 32 and / or the components of the lower end assembly 34 apply a substantially uniform compressive load to the active region of the fuel cell assembly 24, either individually or simultaneously. It should be understood that the surface can be formed in any shape. It should be further understood that the dimensions shown in the various drawings are exaggerated for illustrative purposes and should not be received as a fixed size for each component of the fuel cell stack 20. . That is, the deflection of the end plates 45, 58 and the modification by forming the surfaces of the end plates 45, 58 and / or the spacer plate 52 are exaggerated to better illustrate the principles of the present invention. It should be understood. The use of the terms “upper” and “lower” to describe the various components of the fuel cell stack 20 does not provide an absolute reference, but the relative relationship of the components of the fuel cell stack 20. Should be configured to provide.

燃料電池スタック２０は略矩形形状の構成として説明され、図示されたが、燃料電池スタック２０の形状は、請求の範囲により画定されたような本発明の範囲内になおもありつつ、様々な構成を取り得ることが理解されるべきである。例えば、燃料電池スタック２０は、柱状であってもよく、この場合、上側及び下側の端部アッセンブリ３２、３４と共に燃料電池アッセンブリ２４も柱状となろう。燃料電池スタック２０が柱状であるとき、側部プレート３６は、上側及び下側の端部アッセンブリ３２、３４と燃料電池アッセンブリ２４とが挿入されるとことの単一の柱状スリーブであってもよい。側部プレート３６は、柱状スリーブの一部分であってもよく、燃料電池スタック２０の構成部品を取り囲むことができる。従って、側部プレートという用語の使用は、平坦なプレートに限定されるべきではなく、平坦若しくは湾曲した形状、又は、燃料電池スタック２０の特定の形状により表されたような様々な形状を取り得るプレートとして解釈されるべきである。   Although the fuel cell stack 20 has been described and illustrated as having a generally rectangular configuration, the shape of the fuel cell stack 20 is still within the scope of the present invention as defined by the claims, and various configurations are possible. It should be understood that For example, the fuel cell stack 20 may be columnar, in which case the fuel cell assembly 24 will be columnar along with the upper and lower end assemblies 32, 34. When the fuel cell stack 20 is columnar, the side plate 36 may be a single columnar sleeve into which the upper and lower end assemblies 32, 34 and the fuel cell assembly 24 are inserted. . The side plate 36 may be part of a columnar sleeve and may surround the components of the fuel cell stack 20. Thus, the use of the term side plate should not be limited to a flat plate, but can take a flat or curved shape, or various shapes as represented by a particular shape of the fuel cell stack 20. Should be interpreted as a plate.

前述されたように、燃料電池スタック２０は、燃料電池アッセンブリ２４がより効率的であるように圧縮性負荷を維持される燃料電池アッセンブリ２４を有する。本発明は、圧縮性負荷の下で燃料電池アッセンブリ２４を有する燃料電池スタック２０を作る様々な方法を更に備える。第１の方法では、図９Ａ〜図９Ｂ及び図１１で理解することができるように、燃料電池アッセンブリ２４及び／又は燃料電池スタック２０は、燃料電池アッセンブリ２４に所定の大きさＦの内部圧縮負荷を発生する外部圧縮負荷で圧縮される。側部プレート３６は、外部圧縮負荷が、燃料電池アッセンブリ２４及び／又は燃料電池スタック２０から除去されるとき、上側及び下側の端部プレート４５、５８を固定した間隔で隔てられた関係に維持するため、上側及び下側の端部プレート４５、５８に固定される。外部圧縮負荷が除去された後に上側及び下側の端部プレート４５、５８が固定した間隔で隔てられた関係に維持されるので、より詳細を後述されるように、内部圧縮負荷は、上側及び下側の端部プレート４５、５８により燃料電池アッセンブリ２４に分与されたままとなる。   As previously described, the fuel cell stack 20 has a fuel cell assembly 24 that is maintained in a compressible load so that the fuel cell assembly 24 is more efficient. The present invention further comprises various methods of making a fuel cell stack 20 having a fuel cell assembly 24 under a compressive load. In the first method, as can be seen in FIGS. 9A-9B and FIG. 11, the fuel cell assembly 24 and / or the fuel cell stack 20 has an internal compression load of a predetermined magnitude F on the fuel cell assembly 24. Compressed by an external compression load that generates The side plates 36 maintain a fixed spaced relationship between the upper and lower end plates 45, 58 when an external compressive load is removed from the fuel cell assembly 24 and / or the fuel cell stack 20. Therefore, it is fixed to the upper and lower end plates 45 and 58. Since the upper and lower end plates 45, 58 are maintained in a fixed spaced relationship after the external compression load is removed, the internal compression load is The lower end plates 45, 58 remain dispensed to the fuel cell assembly 24.

第２の方法、即ち所定の圧縮距離法では、図１０Ａ乃至図１０Ｂ及び図１２で理解することができるように、燃料電池アッセンブリ２４及び／又は燃料電池スタック２０は、外部圧縮負荷Ｃにより所定の距離Ｄだけ圧縮されている。換言すれば、外部圧縮負荷の大きさは、燃料電池アッセンブリ２４を所定の距離Ｄだけ圧縮するのに十分である。側部プレート３６は、上側及び下側の端部プレート４５、５８に取り付けられる（より詳細を後述される）。次に、外部圧縮負荷が除去される。上側及び下側の端部プレート４５、５８は、それらの固定間隔で隔てられたままとなっている。燃料電池アッセンブリ２４は、内部圧縮負荷を分与するため、略所定の距離Ｄで圧縮されたままとなっている。   In the second method, that is, the predetermined compression distance method, the fuel cell assembly 24 and / or the fuel cell stack 20 is predetermined by the external compression load C, as can be understood from FIGS. 10A to 10B and FIG. The distance D is compressed. In other words, the magnitude of the external compression load is sufficient to compress the fuel cell assembly 24 by a predetermined distance D. The side plate 36 is attached to the upper and lower end plates 45, 58 (more details will be described later). Next, the external compression load is removed. The upper and lower end plates 45, 58 remain separated by their fixed spacing. The fuel cell assembly 24 remains compressed at a substantially predetermined distance D to distribute the internal compression load.

上述したように、所定の大きさＦの圧縮負荷の下で燃料電池アッセンブリ２４を有する燃料電池スタック２０を作る、所定の圧縮負荷法は、燃料電池スタック２０に外部圧縮負荷を印加する工程を備えている。所定の圧縮負荷法は、（１）燃料電池アッセンブリ２４の上側端部２６が上側端部プレート４５に隣接し、燃料電池アッセンブリ２４の下側端部２８が下側端部プレート５８に隣接した状態で、上側及び下側の端部プレート４５、５８の間に燃料電池アッセンブリ２４を配置し、（２）燃料電池アッセンブリ２４が圧縮され、所定の大きさＦの内部圧縮力を受けるように、端部プレート４５、５８の少なくとも１つに外部圧縮力を印加し、（３）側部プレート３６の第１及び第２の端部７２、７４が夫々、上側及び下側の端部プレート４５、５８に取り付けられた状態で側部プレート３６を端部プレート４５、５８に取り付け、（４）端部プレート４５、５８の少なくとも１つに印加された外部圧縮力を除去する、各工程を備え、上側及び下側の端部プレート４５、５８が、燃料電池アッセンブリ２５にかかる所定の大きさＦに略等しい圧縮力を維持するため固定した間隔に隔てられた関係を維持する。これにより、所定の圧縮負荷法は、燃料電池アッセンブリ２４に分与された所定の大きさＦに略等しい圧縮力を有する燃料電池スタック２０を提供する。   As described above, the predetermined compression load method of making the fuel cell stack 20 having the fuel cell assembly 24 under the compression load of the predetermined size F includes the step of applying an external compression load to the fuel cell stack 20. ing. The predetermined compression load method is as follows: (1) The upper end 26 of the fuel cell assembly 24 is adjacent to the upper end plate 45, and the lower end 28 of the fuel cell assembly 24 is adjacent to the lower end plate 58. Then, the fuel cell assembly 24 is disposed between the upper and lower end plates 45, 58, and (2) the end of the fuel cell assembly 24 is compressed and receives an internal compression force of a predetermined size F. An external compressive force is applied to at least one of the part plates 45 and 58, and (3) the first and second end parts 72 and 74 of the side plate 36 are the upper and lower end plates 45 and 58, respectively. The side plate 36 is attached to the end plates 45 and 58 in a state of being attached to the end plate 45, 58, and (4) the external compression force applied to at least one of the end plates 45 and 58 is removed. And below End plate 45, 58 is to maintain a fixed spaced relationship to the interval for maintaining substantially equal compressive force to a predetermined size F according to the fuel cell assembly 25. Thus, the predetermined compression load method provides the fuel cell stack 20 having a compression force substantially equal to the predetermined magnitude F applied to the fuel cell assembly 24.

上記とは対照的に、燃料電池スタック２０を組み立てるため所定の圧縮距離法が使用されるとき、燃料電池スタック２０及び／又は燃料電池アッセンブリ２４は、所定の大きさＦの圧縮力で圧縮されるのではなく、所定の距離Ｄだけ圧縮される。所定の距離Ｄのための基準点は、燃料電池アッセンブリ２４それ自身の全体長さとすることができる。従って、燃料電池アッセンブリ２４を所定の距離Ｄだけ圧縮することだけが更に基準となり、燃料電池スタック２０を圧縮することが基準となるわけではない。しかし、燃料電池アッセンブリ２４を所定の距離Ｄだけ圧縮することは、燃料電池スタック２０を所定の距離Ｄだけ圧縮することによってもなすことができることが理解されるべきである。好ましくは、所定の距離Ｄは、燃料電池スタック２０の効率的な作動を生じさせる圧縮力を燃料電池アッセンブリ２４に印加することに対応する。燃料電池アッセンブリ２４を圧縮するための所定の距離Ｄは、様々な仕方で決定することができる。例えば、所定の距離Ｄは、燃料電池アッセンブリ２４を構成する各燃料電池２２のための固定した距離の圧縮から計算により求めることができ、更に詳細を後述されるように、燃料電池２２の既知の数を有する燃料電池アッセンブリ２４を圧縮する過去の経験からの実験データに基づいていてもよい。一旦、所定の距離Ｄが決定されたならば、外部圧縮負荷が、燃料電池スタック２０及び／又は燃料電池アッセンブリ２５が所定距離Ｄだけ圧縮されるように、燃料電池スタック２０に印加される。側部プレート３６は、上側及び下側の端部プレート４５、５８に取り付けられ、外部圧縮負荷が除去される。その結果生じた燃料電池スタック２０は、所定距離Ｄだけ圧縮された燃料電池アッセンブリ２４を有し、燃料電池スタック２０の効率的な作動に対応する内部圧縮負荷を有する。   In contrast to the above, when a predetermined compression distance method is used to assemble the fuel cell stack 20, the fuel cell stack 20 and / or the fuel cell assembly 24 are compressed with a predetermined magnitude F of compression force. Instead, it is compressed by a predetermined distance D. The reference point for the predetermined distance D can be the overall length of the fuel cell assembly 24 itself. Therefore, only the compression of the fuel cell assembly 24 by the predetermined distance D becomes a reference, and the compression of the fuel cell stack 20 is not the reference. However, it should be understood that compressing the fuel cell assembly 24 by a predetermined distance D can also be accomplished by compressing the fuel cell stack 20 by a predetermined distance D. Preferably, the predetermined distance D corresponds to applying a compressive force that causes efficient operation of the fuel cell stack 20 to the fuel cell assembly 24. The predetermined distance D for compressing the fuel cell assembly 24 can be determined in various ways. For example, the predetermined distance D can be determined by calculation from a fixed distance compression for each fuel cell 22 comprising the fuel cell assembly 24, as will be described in more detail below. It may be based on experimental data from past experience of compressing the fuel cell assembly 24 having a number. Once the predetermined distance D is determined, an external compression load is applied to the fuel cell stack 20 such that the fuel cell stack 20 and / or the fuel cell assembly 25 is compressed by the predetermined distance D. The side plate 36 is attached to the upper and lower end plates 45, 58 and the external compression load is removed. The resulting fuel cell stack 20 has a fuel cell assembly 24 that is compressed by a predetermined distance D and has an internal compression load that corresponds to efficient operation of the fuel cell stack 20.

所定距離Ｄが計算に基づいて（即ち、各燃料処理装置用の固定距離の圧縮に基づいて）求められるとき、各燃料電池２２は、与えられた距離だけ圧縮される。燃料電池アッセンブリ２４を圧縮する際の所定の距離Ｄは、燃料電池アッセンブリ２４内にある燃料電池２２の数ｎを各燃料処理装置２２が圧縮されるべき固定距離Ｄで乗算することにより、換言すれば、式Ｄ＝ｎ×ｄにより、計算される。各燃料電池２２を圧縮する際の固定距離は、燃料電池アッセンブリ２４の効率的な作動を提供することに略対応する大きさを有する燃料電池２２に圧縮力を提供するため選択される。即ち、各燃料電池２２が圧縮されるべき固定距離ｄは、燃料電池２２の物理的特性、並びに、燃料電池２２を効率的に作動させるために要求される圧縮量に基づいている。その結果としての燃料電池スタック２０は、所定距離Ｄだけ圧縮される燃料電池アッセンブリ２５を有し、燃料電池アッセンブリ２４の効率的な作動に対応する圧縮負荷を有する。   When the predetermined distance D is determined based on calculation (ie, based on compression of a fixed distance for each fuel processor), each fuel cell 22 is compressed by a given distance. The predetermined distance D when compressing the fuel cell assembly 24 is expressed in other words by multiplying the number n of the fuel cells 22 in the fuel cell assembly 24 by the fixed distance D to be compressed by each fuel processing device 22. For example, it is calculated by the formula D = n × d. The fixed distance at which each fuel cell 22 is compressed is selected to provide a compressive force to the fuel cell 22 having a size generally corresponding to providing efficient operation of the fuel cell assembly 24. That is, the fixed distance d to which each fuel cell 22 is to be compressed is based on the physical characteristics of the fuel cell 22 and the amount of compression required to operate the fuel cell 22 efficiently. The resulting fuel cell stack 20 has a fuel cell assembly 25 that is compressed a predetermined distance D, and has a compression load that corresponds to efficient operation of the fuel cell assembly 24.

経験的データに基づくとき、燃料電池アッセンブリ２４を圧縮する所定の距離Ｄは、各燃料電池２２を固定した距離だけ圧縮することではなく、燃料電池アッセンブリ２４を既知の圧縮負荷だけ圧縮した過去の経験から決定される。その結果としての所定の距離Ｄは、両方法に関して同じとなり得る。燃料電池アッセンブリ２４を構成する燃料電池２２の構成物における略均一性の故に、燃料電池２２の各型式に対して、燃料電池２２の数と、燃料電池アッセンブリ２４が既知の大きさの圧縮力を受けるとき生じる燃料電池アッセンブリ２４及び／又は燃料電池スタックの圧縮距離との間に一般的な相関関係を確立することができる。燃料電池アッセンブリ２４を構成する燃料電池２２の数に基づいて、燃料電池アッセンブリ２４に所望の大きさの圧縮力を分与するため燃料電池アッセンブリ２４を圧縮するときの所定の距離Ｄを決定するため当該相関を使用することができる。例えば、実験データは、５０００個及び２００個の燃料電池を夫々有する燃料電池アッセンブリが、所望の大きさの圧縮力を分与するため、各々、Ｘ及び４Ｘの距離だけ圧縮されるべきことを示している。１００個の類似の燃料電池２２から構成される燃料電池アッセンブリ２４を有する燃料電池スタック２０は、当該相関に基づいて、燃料電池アッセンブリ２４に略同じ所望の大きさの圧縮力を分与するためには２Ｘの距離だけ圧縮されるべきである。   Based on empirical data, the predetermined distance D for compressing the fuel cell assembly 24 is not a compression of each fuel cell 22 by a fixed distance, but a past experience of compressing the fuel cell assembly 24 by a known compression load. Determined from. The resulting predetermined distance D can be the same for both methods. Because of the substantially uniform nature of the components of the fuel cell 22 that make up the fuel cell assembly 24, the number of fuel cells 22 and the compression force of the fuel cell assembly 24 of a known magnitude for each type of fuel cell 22. A general correlation can be established between the fuel cell assembly 24 and / or the compression distance of the fuel cell stack that occurs when receiving. Based on the number of fuel cells 22 constituting the fuel cell assembly 24, a predetermined distance D when the fuel cell assembly 24 is compressed in order to distribute a desired amount of compressive force to the fuel cell assembly 24 is determined. Such correlation can be used. For example, experimental data indicates that a fuel cell assembly having 5000 and 200 fuel cells, respectively, should be compressed by a distance of X and 4X, respectively, to distribute the desired amount of compression force. ing. A fuel cell stack 20 having a fuel cell assembly 24 comprised of 100 similar fuel cells 22 may be used to distribute approximately the same desired amount of compression force to the fuel cell assembly 24 based on the correlation. Should be compressed by a distance of 2X.

任意の与えられた型式の燃料電池２２の構成部品には何らかのばらつきが存在するので、燃料電池アッセンブリ２４に分与された結果としての圧縮力は、変動し得る。結果として生じた圧縮力の変化量は、相関の精度及び燃料電池２２のばらつきに依存する。好ましくは、当該ばらつきが燃料電池スタック２０の効率に無視できる効果しか与えないように、その結果としての圧縮力が、所望の大きさの回りで許容可能な範囲内で変化するのがよい。これにより実験データ法は、所望の大きさに略等しい圧縮力を受ける燃料電池アッセンブリ２４を有する燃料電池スタック２０を提供する。この所望の圧縮力は、燃料電池アッセンブリ２４が所定の距離Ｄだけ圧縮されるときの燃料電池アッセンブリ２４の効率的な作動に対応する。   Since there is some variation in the components of any given type of fuel cell 22, the resulting compressive force applied to the fuel cell assembly 24 can vary. The resulting amount of change in compressive force depends on the accuracy of the correlation and variations in the fuel cell 22. Preferably, the resulting compressive force should vary within an acceptable range around the desired magnitude so that the variation only has a negligible effect on the efficiency of the fuel cell stack 20. Thus, the experimental data method provides a fuel cell stack 20 having a fuel cell assembly 24 that is subjected to a compressive force approximately equal to a desired size. This desired compression force corresponds to efficient operation of the fuel cell assembly 24 when the fuel cell assembly 24 is compressed by a predetermined distance D.

上述されたように、スペーサープレート５２は、所定の又は均一長さＬの燃料電池スタック２０を提供するため使用することができる。即ち、スペーサープレート５２は、燃料電池スタック２０が所定の又は均一の長さＬであるようなスペースを占めるように、燃料電池スタック２０で使用することができる。均一の長さＬは、多数の利点を提供する。例えば、均一の長さＬは、燃料電池スタックを容易に交換することを可能にし、燃料電池スタック２０が燃料電池スタック２０のための標準化されたスペースを持つため利用されるところの装置も可能にする。   As described above, the spacer plate 52 can be used to provide a fuel cell stack 20 of a predetermined or uniform length L. That is, the spacer plate 52 can be used in the fuel cell stack 20 such that the fuel cell stack 20 occupies a space having a predetermined or uniform length L. The uniform length L provides a number of advantages. For example, the uniform length L allows the fuel cell stack to be easily replaced, and also allows the device where the fuel cell stack 20 is utilized because it has a standardized space for the fuel cell stack 20. To do.

本発明は、図１３ａ〜図１３ｂに示されるように、均一長さＬを有する燃料電池スタックのための様々なアッセンブリシーケンスを提供する。燃料電池スタック２０の所望される所定の又は均一の長さＬは、例えば、産業標準又は選択された長さ等のいずれかの既知の長さとすることができる。いずれの場合にも、全体的な長さＬは、既知の量である。上側及び下側の端部プレート４５、５８、燃料電池スタック２０で使用される任意のターミナルプレート５６及び端部プレート３２、３４の他の任意の構成部品の厚さを測定することができ、かくして、これらも既知の物理量となる。これらの既知の量／寸法に基づいて、燃料電池アッセンブリ２４が配置されるべきところの燃料電池スタック２０内のスペースを計算することができ、従ってこれも既知の量となる。即ち、燃料電池アッセンブリ２４が配置されるべきところの燃料電池スタック２０内のスペースの長さは、燃料電池スタック２０の所定の又は均一の長さＬに、端部プレート４５、５８と、全てのターミナルプレート５６と、端部アッセンブリ３２、３４を構成する他の任意の構成部品との寸法をマイナスしたものに等しい。唯一の知られざる寸法は、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０である。燃料電池アッセンブリ２４の圧縮された長さ３０は、上述したように、いずれの方法が燃料電池スタック２０を作るために使用されたか、並びに、燃料電池アッセンブリ２４を構成する燃料電池２２の数に依存して変わり得る。   The present invention provides various assembly sequences for fuel cell stacks having a uniform length L, as shown in FIGS. 13a-13b. The desired predetermined or uniform length L of the fuel cell stack 20 can be any known length, such as an industry standard or a selected length, for example. In any case, the overall length L is a known amount. The thickness of the upper and lower end plates 45, 58, any terminal plate 56 used in the fuel cell stack 20, and any other components of the end plates 32, 34 can be measured, thus These are also known physical quantities. Based on these known quantities / dimensions, the space within the fuel cell stack 20 where the fuel cell assembly 24 is to be placed can be calculated, thus also being a known quantity. That is, the length of the space in the fuel cell stack 20 where the fuel cell assembly 24 is to be disposed is set to a predetermined or uniform length L of the fuel cell stack 20, the end plates 45 and 58, Equal to minus the dimensions of the terminal plate 56 and any other components that make up the end assemblies 32, 34. The only unknown dimension is the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24. The compressed length 30 of the fuel cell assembly 24 depends on which method was used to make the fuel cell stack 20 and the number of fuel cells 22 that make up the fuel cell assembly 24, as described above. And can change.

上述されたように、スペーサープレート５２は、燃料電池アッセンブリ２４が、所定の大きさＦに略等しい圧縮負荷を分与された状態で、所定の又は均一の長さＬの燃料電池スタック２０を作るため所定圧縮負荷法に関して使用することができる。このことをなすためには、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０又は燃料電池スタック２０の圧縮長さのいずれかが、１つ以上のスペーサープレート５２の要求された結合厚さを確実なものにするように決定される必要がある。   As described above, the spacer plate 52 creates a fuel cell stack 20 of a predetermined or uniform length L with the fuel cell assembly 24 being given a compressive load substantially equal to a predetermined size F. Therefore, it can be used for a predetermined compression load method. To accomplish this, either the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24 or the compressed length of the fuel cell stack 20 ensures the required coupling thickness of one or more spacer plates 52. Need to be determined.

燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０は、（１）図９Ａで理解することができるように、所定の大きさＦの内部圧縮負荷が得られるような外部圧縮負荷で燃料電池アッセンブリ２４を圧縮して、圧縮された長さを測定することにより、又は、（２）図９Ｂで理解することができるように、所定の大きさＦの内部圧縮負荷が燃料電池アッセンブリ２４に分与されるような外部負荷で燃料電池スタック２０を圧縮することのいずれかにより、決定することができる。また、圧縮長さ３０は、（Ａ）燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０を測定するか、又は、（Ｂ）燃料電池スタック２０の圧縮長さを測定し、該圧縮長さから、例えば端部プレート４５、５８と、ターミナルプレート５６と、端部アッセンブリ３２、３４の他の任意の構成部品との既知の寸法を減算することにより、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０を、計算するか、のいずれかにより決定することができる。一旦、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０が決定されたならば、外部圧縮負荷を、燃料電池アッセンブリ２４又は燃料電池スタック２０から除去することができる。燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０は、所定の又は均一の長さＬの燃料電池スタック２０を作るため、スペーサープレート５２の要求された結合厚さを計算するため使用される。スペーサープレート５２の要求された結合厚さは、燃料電池アッセンブリ２４が配置されるべきところのスペースの長さ（上述したように）と、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０との間の差異に等しい。従って、スペーサープレート５２の要求された結合厚を計算することができる。   The compression length 30 of the fuel cell assembly 24 is as follows: (1) The fuel cell assembly 24 is compressed with an external compression load that provides an internal compression load of a predetermined size F, as can be seen in FIG. 9A. Measuring the compressed length, or (2) such that an internal compression load of a predetermined magnitude F is applied to the fuel cell assembly 24, as can be seen in FIG. 9B. This can be determined by either compressing the fuel cell stack 20 with an external load. The compressed length 30 is determined by (A) measuring the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24, or (B) measuring the compressed length of the fuel cell stack 20, Is the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24 calculated by subtracting the known dimensions of the part plates 45, 58, the terminal plate 56, and any other components of the end assemblies 32, 34? It can be determined by either Once the compression length 30 of the fuel cell assembly 24 is determined, the external compression load can be removed from the fuel cell assembly 24 or the fuel cell stack 20. The compressed length 30 of the fuel cell assembly 24 is used to calculate the required bond thickness of the spacer plate 52 to make a fuel cell stack 20 of a predetermined or uniform length L. The required coupling thickness of the spacer plate 52 depends on the difference between the length of the space where the fuel cell assembly 24 is to be placed (as described above) and the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24. equal. Accordingly, the required bond thickness of the spacer plate 52 can be calculated.

代替例として、燃料電池アッセンブリ２４に所定の大きさＦの内部圧縮負荷を有する燃料電池スタック２０の圧縮長さを使用することができる。燃料電池スタック２０の圧縮長さは、所定の大きさＦの内部圧縮負荷が燃料電池アッセンブリ２４に分与されるように外部圧縮負荷で燃料電池スタック２０を圧縮し、燃料電池スタック２０の圧縮長さを測定することにより、決定することができる。燃料電池スタックにかかる外部圧縮負荷が除去される。燃料電池スタック２０の所定の又は均一の長さＬと、燃料電池スタック２０の測定された圧縮長さとの間の差異が計算される。計算された差異は、スペーサープレート５２の要求された結合厚さである。   As an alternative, the compressed length of the fuel cell stack 20 having an internal compression load of a predetermined size F can be used in the fuel cell assembly 24. The compression length of the fuel cell stack 20 is such that the fuel cell stack 20 is compressed with an external compression load so that an internal compression load having a predetermined size F is distributed to the fuel cell assembly 24. It can be determined by measuring the thickness. The external compression load on the fuel cell stack is removed. The difference between the predetermined or uniform length L of the fuel cell stack 20 and the measured compressed length of the fuel cell stack 20 is calculated. The calculated difference is the required bond thickness of the spacer plate 52.

一旦、スペーサープレート５２の要求された結合厚さが決定されたならば、要求された結合厚を有する１つ以上のスペーサープレート５２が選択される。選択されたスペーサープレート５２は、上側及び／又は下側の端部プレート４５、５８と、燃料電池アッセンブリ２４の夫々の上側及び／又は下側端部２６、２８との間に配置されている。スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の結合された厚さが、燃料電池スタック２０が概して所定の又は均一の長さＬとなるように、燃料電池スタック２０に外部圧縮負荷を印加することにより圧縮される。その結果としての、所定の又は均一の長さＬを有する燃料電池スタック２０の内部圧縮負荷は、所定の大きさＦに略等しくなるべきである。側部プレート３６は、上側及び下側の端部プレート４５、５８が、概略、所定の又は均一の長さＬで燃料電池スタック２０を保持するように、上側及び下側の端部プレート４５、５８に固定される。最後に、外部圧縮負荷は、燃料電池スタック２０から除去される。その結果としての燃料電池スタック２０は、燃料電池アッセンブリ２４が概略所定の大きさＦで圧縮された状態で、所定の又は均一の長さＬに略等しい長さを有する。   Once the required bond thickness of the spacer plate 52 is determined, one or more spacer plates 52 having the required bond thickness are selected. The selected spacer plate 52 is disposed between the upper and / or lower end plates 45, 58 and the respective upper and / or lower ends 26, 28 of the fuel cell assembly 24. The spacer plate 52 is compressed by applying an external compression load to the fuel cell stack 20 such that the combined thickness of the spacer plate 52 is a predetermined or uniform length L of the fuel cell stack 20. The As a result, the internal compression load of the fuel cell stack 20 having a predetermined or uniform length L should be approximately equal to a predetermined magnitude F. The side plate 36 includes upper and lower end plates 45, 58 such that the upper and lower end plates 45, 58 hold the fuel cell stack 20 in a generally predetermined or uniform length L. 58 is fixed. Finally, the external compression load is removed from the fuel cell stack 20. The resulting fuel cell stack 20 has a length that is approximately equal to a predetermined or uniform length L with the fuel cell assembly 24 compressed in a generally predetermined size F.

燃料電池スタック２０を作る所定の圧縮距離法は、所定の又は均一の長さＬの燃料電池スタック２０を作るためスペーサープレート５２を利用することもできる。スペーサープレート５２の要求された結合厚さは、燃料電池スタック２０に対して所望された所定の又は均一の長さＬと、燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０と、端部アッセンブリ３２、３４を構成する構成部品の厚さとに基づいている。燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０は、所定の距離Ｄを、燃料電池アッセンブリ２４の非圧縮長さ３１から差し引くことにより計算される。燃料電池アッセンブリ２４の圧縮長さ３０と、端部プレート４５、５８の厚さ、ターミナルプレート５６の厚さ及び端部アッセンブリ３２、３４を構成する他の任意の構成部品の厚さとは、スペーサープレート５２の要求された結合厚を求めるため燃料電池スタック２０の所定の又は均一の長さＬから減算される。次に、スペーサープレート５２は、スペーサープレート５２の結合厚が、要求された全体的な厚さに略等しくなるように選択される。選択されたスペーサープレート５２は、上述したように、燃料電池スタック２０に追加される。その結果としての燃料電池スタック２０は、所定された所定の又は均一の長さＬを有し、燃料電池アッセンブリ２４は略所定距離Ｄだけ圧縮され、燃料電池アッセンブリ２４の効率的な作動に対応する内部圧縮負荷がもたらされる。   The predetermined compression distance method of making the fuel cell stack 20 can also utilize the spacer plate 52 to make the fuel cell stack 20 of a predetermined or uniform length L. The required bond thickness of the spacer plate 52 includes the desired or uniform length L desired for the fuel cell stack 20, the compressed length 30 of the fuel cell assembly 24, and the end assemblies 32, 34. This is based on the thickness of the constituent parts. The compressed length 30 of the fuel cell assembly 24 is calculated by subtracting the predetermined distance D from the uncompressed length 31 of the fuel cell assembly 24. The compressed length 30 of the fuel cell assembly 24, the thickness of the end plates 45 and 58, the thickness of the terminal plate 56, and the thickness of any other components constituting the end assemblies 32 and 34 are the spacer plate. Subtracted from the predetermined or uniform length L of the fuel cell stack 20 to determine the required bond thickness of 52. The spacer plate 52 is then selected such that the combined thickness of the spacer plate 52 is approximately equal to the overall thickness required. The selected spacer plate 52 is added to the fuel cell stack 20 as described above. The resulting fuel cell stack 20 has a predetermined, predetermined or uniform length L, and the fuel cell assembly 24 is compressed by a substantially predetermined distance D, corresponding to efficient operation of the fuel cell assembly 24. An internal compression load is provided.

本文中で用語が、副詞「略」で量を定められるとき、記載された因子の大きさが、所望の大きさに受容可能な範囲の許容誤差があることであることが理解されるべきである。
本発明の記載は、その本質上、単なる例示であり、よって、本発明の要旨から逸脱しない変更は、本発明の範囲内にある。そのような変更は、本発明の精神及び範囲から逸脱するものとみなすべきではない。 When the term is quantified in the text by the adverb “abbreviated”, it should be understood that the magnitude of the factor described is within an acceptable tolerance of the desired magnitude. is there.
The description of the invention is merely exemplary in nature and, thus, variations that do not depart from the gist of the invention are within the scope of the invention. Such changes should not be regarded as a departure from the spirit and scope of the present invention.

図１は、本発明の電子化学的燃料電池スタックの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an electrochemical fuel cell stack of the present invention. 図２は、図１の電子化学的燃料電池スタックのライン２−２に沿って取られた簡略化された断面図である。FIG. 2 is a simplified cross-sectional view taken along line 2-2 of the electrochemical fuel cell stack of FIG. 図３は、図１の電子化学的燃料電池スタックの、該電子化学的燃料電池スタックに側部プレートを取り付けた状態を示した、部分分解斜視図である。FIG. 3 is a partially exploded perspective view of the electrochemical fuel cell stack of FIG. 1 with a side plate attached to the electrochemical fuel cell stack. 図４は、燃料電池の詳細を示す、簡略化された断片図である。FIG. 4 is a simplified fragmentary diagram showing details of the fuel cell. 図５Ａ乃至図５Ｇは、本発明の電子化学的燃料電池スタックの端部プレート及びスペーサープレートのための様々な構成の断面図である。5A-5G are cross-sectional views of various configurations for the end plates and spacer plates of the electrochemical fuel cell stack of the present invention. 図６Ａは、本発明の原理に係る、端部プレートの特殊形状を有する内側表面の平面図である。 図６Ｂは、図６Ａの端部プレートのラインＢ−Ｂに沿って取られた断面図である。 図６Ｃは、図６Ａの端部プレートのラインＣ−Ｃに沿って取られた断面図である。FIG. 6A is a plan view of an inner surface having a special shape of an end plate in accordance with the principles of the present invention. 6B is a cross-sectional view taken along line BB of the end plate of FIG. 6A. 6C is a cross-sectional view taken along line CC of the end plate of FIG. 6A. 図７Ａ乃至図７Ｂは、本発明の電子化学的燃料電池スタックの、端部アッセンブリの構成部品を取り付ける様々な方法を示す、端部アッセンブリの部分断面図である。7A-7B are partial cross-sectional views of the end assembly showing various methods of attaching the end assembly components of the electrochemical fuel cell stack of the present invention. 図８は、本発明の電子化学的燃料電池スタックで使用されるスペーサープレートの、該スペーサープレートの重量を減少させるため穴を使用した状態を示す、斜視図である。FIG. 8 is a perspective view of a spacer plate used in the electrochemical fuel cell stack of the present invention in which holes are used to reduce the weight of the spacer plate. 図９Ａ乃至図９Ｂは、所定の大きさＦの圧縮力で燃料電池アッセンブリ及び燃料電池スタックを各々圧縮する工程を示す、電子化学的燃料電池スタックの簡略化した断面図である。9A to 9B are simplified cross-sectional views of an electrochemical fuel cell stack showing the steps of compressing the fuel cell assembly and the fuel cell stack, respectively, with a predetermined magnitude F of compressive force. 図１０Ａ乃至図１０Ｂは、所定の距離Ｄで燃料電池アッセンブリ及び燃料電池スタックを各々圧縮する工程を示す、電子化学的燃料電池スタックの簡略化した断面図である。10A through 10B are simplified cross-sectional views of an electrochemical fuel cell stack showing the steps of compressing the fuel cell assembly and the fuel cell stack, respectively, at a predetermined distance D. 図１１は、本発明の原理に従って、燃料電池スタックを作る所定の力による圧縮方法の各工程を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart showing the steps of a compression method with a predetermined force for making a fuel cell stack in accordance with the principles of the present invention. 図１２は、本発明の原理に従って、燃料電池スタックを作る所定の圧縮距離方法の各工程を示すフローチャートである。FIG. 12 is a flowchart showing the steps of a predetermined compression distance method for making a fuel cell stack in accordance with the principles of the present invention. 図１３は、所定の又は均一の長さの燃料電池スタックを作るためスペーサープレートを使用する各工程を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing the steps of using a spacer plate to make a fuel cell stack of a predetermined or uniform length. 図１３は、所定の又は均一の長さの燃料電池スタックを作るためスペーサープレートを使用する各工程を示すフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart showing the steps of using a spacer plate to make a fuel cell stack of a predetermined or uniform length.

Claims (21)

電子化学的燃料電池スタックであって、
燃料電池アッセンブリを形成するため積み重ねられた形態に配列された複数の燃料電池であって、該燃料電池アッセンブリは、第１及び第２の端部を有し、該端部の間で長さを画定する、前記複数の燃料電池と、
前記燃料電池アッセンブリの前記第１及び第２の端部に各々配置された、第１及び第２の端部プレートと、
前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられた、第１及び第２の端部を有する少なくとも１つの側部プレートであって、該少なくとも１つの側部プレートは、前記第１及び第２の端部プレートが前記燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与するように間隔を隔てた関係で該第１及び第２の端部プレートを保持する、前記少なくとも１つの側部プレートと、
を備える、電子化学的燃料電池スタック。 An electrochemical fuel cell stack,
A plurality of fuel cells arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly, the fuel cell assembly having first and second ends, with a length between the ends. Defining the plurality of fuel cells;
First and second end plates respectively disposed at the first and second end portions of the fuel cell assembly;
At least one side plate having first and second end portions attached to the first and second end plates, respectively, the at least one side plate comprising the first and second end plates; The at least one side plate holding the first and second end plates in a spaced relationship such that two end plates distribute compressive force to the fuel cell assembly;
An electrochemical fuel cell stack comprising: 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部は、前記第１及び第２の端部プレートにより前記燃料電池アッセンブリに分与された前記圧縮力が所定の大きさを持つように前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられている、請求項１に記載の燃料電池スタック。   The first and second end portions of the at least one side plate have a predetermined amount of the compressive force applied to the fuel cell assembly by the first and second end plates. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the fuel cell stack is attached to the first and second end plates respectively. 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部は、前記燃料電池アッセンブリの前記長さが所定距離だけ圧縮されるように前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられている、請求項１に記載の燃料電池スタック。   The first and second end portions of the at least one side plate are respectively attached to the first and second end plates such that the length of the fuel cell assembly is compressed by a predetermined distance. The fuel cell stack according to claim 1. 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部は、前記燃料電池アッセンブリの前記長さの方向に略平行に延びる前記第１及び第２の端部プレートの各々の周囲側壁に各々取り付けられている、請求項１に記載の燃料電池スタック。   The first and second end portions of the at least one side plate are on peripheral sidewalls of each of the first and second end plates extending substantially parallel to the length direction of the fuel cell assembly. The fuel cell stack of claim 1, each attached. 前記端部プレートの各々の前記周囲の側壁に取り付けられた一対の側部プレートを更に備える、請求項４に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack of claim 4, further comprising a pair of side plates attached to the peripheral side wall of each of the end plates. 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部は、少なくとも１つの開口部を有し、前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部を前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けるため、機械式締め具が該開口部を通して挿入されている、請求項４に記載の燃料電池スタック。   The first and second ends of the at least one side plate have at least one opening, and the first and second ends of the at least one side plate are connected to the first and second ends. The fuel cell stack of claim 4, wherein a mechanical fastener is inserted through the opening for attachment to each second end plate. 前記第１の端部又は前記第２の端部のうち少なくとも１つに形成された前記少なくとも１つの開口部はスロットである、請求項６に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to claim 6, wherein the at least one opening formed in at least one of the first end or the second end is a slot. 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１の端部を前記第１の端部プレートに取り付ける第１の機械式締め具は、前記第１の端部プレート内のねじ形成開口部と係合するねじ形成部を有し、前記少なくとも１つの側部プレートの前記第２の端部を前記第２の端部プレートに取り付ける第２の機械式締め具は、前記第２の端部プレート内のねじ形成開口部と係合するねじ形成部を有する、請求項６に記載の燃料電池スタック。   A first mechanical fastener that attaches the first end of the at least one side plate to the first end plate engages a threaded opening in the first end plate. A second mechanical fastener having a thread forming portion and attaching the second end of the at least one side plate to the second end plate is a screw in the second end plate The fuel cell stack according to claim 6, further comprising a thread forming portion that engages with the forming opening. 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部のうち少なくとも１つに形成された前記少なくとも１つの開口部は、複数の開口部のうち一つであり、該複数の開口部は、前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部のうち前記少なくとも１つの回りで間隔を隔てられている、請求項６に記載の燃料電池スタック。   The at least one opening formed in at least one of the first and second ends of the at least one side plate is one of a plurality of openings, and the plurality of openings 7. The fuel cell stack of claim 6, wherein the fuel cell stack is spaced around the at least one of the first and second ends of the at least one side plate. 電子化学的燃料電池スタックであって、
燃料電池アッセンブリを形成するため積み重ねられた形態に配列された複数の燃料電池であって、該燃料電池アッセンブリは、第１及び第２の端部を有し、該端部の間で長さを画定する、前記複数の燃料電池と、
前記燃料電池アッセンブリの前記第１及び第２の端部に各々配置され、前記燃料電池アッセンブリに圧縮力を分与する、第１及び第２の端部プレートと、
前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられた、第１及び第２の端部を有する少なくとも１つの側部プレートであって、該少なくとも１つの側部プレートは、前記第１及び第２の端部プレートの間で前記燃料電池アッセンブリの一部分を覆い、該燃料電池アッセンブリのための保護覆いを提供する、前記少なくとも１つの側部プレートと、
を備える、電子化学的燃料電池スタック。 An electrochemical fuel cell stack,
A plurality of fuel cells arranged in a stacked configuration to form a fuel cell assembly, the fuel cell assembly having first and second ends, with a length between the ends. Defining the plurality of fuel cells;
First and second end plates disposed at the first and second ends of the fuel cell assembly, respectively, for applying a compressive force to the fuel cell assembly;
At least one side plate having first and second end portions attached to the first and second end plates, respectively, the at least one side plate comprising the first and second end plates; The at least one side plate covering a portion of the fuel cell assembly between two end plates and providing a protective covering for the fuel cell assembly;
An electrochemical fuel cell stack comprising: 前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部は、該少なくとも１つの側部プレートの該第１及び第２の端部の一部分が、前記第１及び第２の端部プレートに前記燃料電池アッセンブリに前記圧縮力を分与させるように前記第１及び第２の端部プレートを間隔を隔てた関係で保持する態様で、前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付けられている、請求項１０に記載の燃料電池スタック。   The first and second end portions of the at least one side plate are a portion of the first and second end portions of the at least one side plate, and the first and second end plates are The first and second end plates are respectively attached to the first and second end plates in such a manner that the first and second end plates are held in a spaced relationship so that the compression force is applied to the fuel cell assembly. The fuel cell stack according to claim 10, wherein 前記少なくとも１つの側部プレートは、ターミナル端部プレートに形成されたターミナルが前記少なくとも１つの側部プレートを通過することを可能にするため、内部に形成された開口部を有する、請求項１０に記載の燃料電池スタック。   11. The at least one side plate has an opening formed therein to allow a terminal formed on a terminal end plate to pass through the at least one side plate. The fuel cell stack described. 前記少なくとも１つの側部プレートは、金属から作られる、請求項１０に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack of claim 10, wherein the at least one side plate is made of metal. 前記少なくとも１つの側部プレートは、前記燃料電池アッセンブリへの電磁気的干渉に対してシールドを提供する、請求項１０に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack of claim 10, wherein the at least one side plate provides a shield against electromagnetic interference to the fuel cell assembly. 前記少なくとも１つの側部プレートは、電気的に接地されている、請求項１４に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack of claim 14, wherein the at least one side plate is electrically grounded. 複数の側部プレートを更に備え、該複数の側部プレートの各側部プレートは、前記第１及び第２の端部プレートの間で前記燃料電池アッセンブリ全体が前記複数の側部プレートにより閉じ込められるように、前記第１及び第２の端部プレートの間で前記燃料電池アッセンブリの一部分を覆っている、請求項１０に記載の燃料電池スタック。   A plurality of side plates, wherein each side plate of the plurality of side plates has the entire fuel cell assembly confined by the plurality of side plates between the first and second end plates; The fuel cell stack of claim 10, wherein the fuel cell stack covers a portion of the fuel cell assembly between the first and second end plates. 電子化学的燃料電池スタックを作る方法であって、
燃料電池アッセンブリの第１の端部が第１の端部プレートに隣接し、該燃料電池アッセンブリの第２の端部が第２の端部プレートに隣接した状態で、前記燃料電池アッセンブリを、前記第１及び第２の端部プレートの間に配置し、
前記燃料電池アッセンブリが圧縮されるように前記端部プレートのうち少なくとも１つに外部圧縮力を印加し、
前記外部圧縮力が除去されたとき、該第１及び第２の端部プレートが固定した間隔で隔てられた関係を維持し、且つ、前記燃料電池アッセンブリが圧縮された状態を維持するように、少なくとも１つの側部プレートの第１及び第２の端部が、前記第１及び第２の端部プレートに取り付けられる態様で、前記少なくとも１つの側部プレートを前記端部プレートに取り付け、
前記外部圧縮力を前記端部プレートから除去する、各工程を備える、方法。 A method of making an electrochemical fuel cell stack,
With the first end of the fuel cell assembly adjacent to the first end plate and the second end of the fuel cell assembly adjacent to the second end plate, the fuel cell assembly is Disposed between the first and second end plates;
Applying an external compressive force to at least one of the end plates so that the fuel cell assembly is compressed;
So that when the external compressive force is removed, the first and second end plates maintain a fixed spaced relationship and the fuel cell assembly remains compressed. At least one side plate is attached to the end plate in a manner that first and second ends of at least one side plate are attached to the first and second end plates;
Removing the external compressive force from the end plate, comprising each step. 外部圧縮力を印加する前記工程は、所定の大きさの圧縮力を印加して前記燃料電池アッセンブリが該所定の大きさの圧縮力を受けるようにする工程を備え、
前記少なくとも１つの側部プレートを前記端部プレートに取り付ける前記工程は、前記外部圧縮力が除去されたとき、該第１及び第２の端部プレートが固定した間隔で隔てられた関係を維持し、前記燃料電池アッセンブリにかかる前記所定の大きさの前記圧縮力を維持するように、前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部を前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付ける工程を備える、請求項１７に記載の方法。 Applying the external compressive force comprises applying a predetermined amount of compressive force so that the fuel cell assembly receives the predetermined amount of compressive force;
The step of attaching the at least one side plate to the end plate maintains a spaced relationship between the first and second end plates when the external compressive force is removed. The first and second end plates of the at least one side plate are connected to the first and second end plates so as to maintain the predetermined amount of the compressive force applied to the fuel cell assembly. The method according to claim 17, further comprising the step of attaching to each. 外部圧縮力を印加する前記工程は、前記燃料電池アッセンブリが前記外部圧縮負荷の方向に所定の距離だけ圧縮されるように前記端部プレートに圧縮力を印加する工程を備え、
前記端部プレートに少なくとも１つの側部プレートを取り付ける前記工程は、前記外部圧縮力が除去されるとき、前記第１及び第２の端部プレートが固定した間隔で隔てられた関係を維持し、且つ、前記燃料電池アッセンブリが前記所定の距離圧縮された状態を維持するように、前記少なくとも１つの側部プレートの前記第１及び第２の端部を前記第１及び第２の端部プレートに各々取り付ける工程を備える、請求項１７に記載の方法。 Applying the external compressive force comprises applying a compressive force to the end plate such that the fuel cell assembly is compressed a predetermined distance in the direction of the external compressive load;
Attaching the at least one side plate to the end plate maintains a spaced relationship between the first and second end plates when the external compressive force is removed; In addition, the first and second end portions of the at least one side plate are used as the first and second end plates so that the fuel cell assembly maintains the compressed state for the predetermined distance. The method of claim 17, comprising each attaching step. 前記少なくとも１つの側部プレートを前記端部プレートに取り付ける前記工程は、一対の側部プレートを、前記端部プレートの各々の前記周囲の側壁に取り付ける工程を備える、請求項１７に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the step of attaching the at least one side plate to the end plate comprises attaching a pair of side plates to the surrounding sidewall of each of the end plates. 前記少なくとも１つの側部プレートは、該少なくとも１つの側部プレートが前記燃料電池アッセンブリのための保護覆いを提供するように、前記第１及び第２の端部プレートの間に一定長さの前記燃料電池アッセンブリを閉じ込める、請求項１７に記載の方法。   The at least one side plate has a fixed length between the first and second end plates such that the at least one side plate provides a protective covering for the fuel cell assembly. The method of claim 17, wherein the fuel cell assembly is confined.
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