JP2006515462A - プロトン交換膜燃料電池スタックの双極極板の接合 - Google Patents

Abstract

プロトン交換膜燃料電池スタック用の双極極板組立品は、有利なことに、極板対を溶接または蝋付けする必要なしに、導電性極板表面を電気的に接続する。各極板は、内側の対向表面に形成された交互になる冷却剤通路とランドとを有する。導電層が、少なくとも冷却剤通路およびランドに堆積される。対向する導電層を有する対の極板が整列される。流体封止材が、内側の対向する表面の間に、冷却剤通路の周囲のまわりに配置される。各極板対は、周囲封止材の内部の隣り合うランドの間に複数の電気接着線を形成するように圧縮される。周囲封止材は、スタックの反応ガス酸素が導電層に接触し酸化するのを防ぐ。導電層の酸化を減らすように、誘電体冷却剤も使用される。

Description

本発明は、一般的に、燃料電池に関し、より詳細には、プロトン交換膜燃料電池スタック用の双極極板（ｂｉｐｏｌａｒ ｐｌａｔｅ）の組立装置および方法に関する。

プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池スタックは、一般に、積重ね構成の複数の燃料電池要素を有して構成される。燃料電池要素は、一般に、双極極板で隔てられた一対のＰＥＭ要素を含む。双極極板は、一般に、接着封止、蝋付け、および溶接によって接合された一対の極板を有して組み立てられる。

双極極板は、一般に、上の極板と下の極板とで組み立てられる。上の極板と下の極板との両方が、この２枚の極板の外側に面する表面に形成された複数の反応ガス通路または溝を含む。双極極板の内側に面する表面に、複数の冷却剤通路または冷却剤通路の部分が形成される。２つの極板の対が接合されるとき、完成した冷却剤通路が形成される。冷却剤通路の各々は、通常、複数のランドで隔てられている。電流は、双極極板組立品の各々から引き出される。したがって、双極極板組立品を形成する極板の対の各々が機械的並びに電気的に接合されることが必要である。

接続表面（冷却剤通路）の各々に導電性金属をコーティングすることが知られている。この目的のために、金が使用された。そのとき、半分の極板２枚は、双極極板組立品を電気的に接続するように複数のランドの金被覆表面を接合して突き合わせることができる。被覆材料に金を使用することの不利点は、被覆に必要とされる金の厚さおよびコストである。金は、ほぼ２５μｍの厚さで被覆される。極板対を接合して双極極板組立品を形成するために圧力だけが使用される場合、金のコストと、適切なランド間接触表面を実現するために必要な金被覆材料の厚さとのために、燃料電池スタックのコストは高くなる。留意されたいことであるが、一般的なＰＥＭ燃料電池スタックで使用される反応物（加湿空気）および冷却剤は、極板対の金属表面を被覆するために使用された被覆材料に悪影響を及ぼすことがある。

双極極板組立品を形成するために、コーティングされていない金属板を使用することもできる。コーティングされていない金属極板対を直接寄り掛からせて双極極板組立品を形成することの不利点は、接合する前に、極板対の各々の表面にすぐに酸化層が生じ、この酸化層が、後で、接合された対の極板間の導電性を妨げることである。

したがって、被覆材料として使用される金に関連したコストを低減し、かつ双極極板組立品の極板の半分と半分の間の冷却剤通路に隣接する被覆表面と反応ガスおよび冷却剤が接触する可能性のある問題を解決する双極極板組立品を提供することが望ましい。

本発明の好ましい実施形態に従って、プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料電池スタック用の双極極板組立品が提供される。双極極板組立品は、極板対向表面を有する極板対を含む。各対向表面は内側部分および周辺外側部分を含む。各内側部分は、各内側部分に形成された交互になる複数の冷却剤溝とランドとの両方を有する。導電層が各内側部分の少なくとも冷却剤ランドの上に堆積されている。対向表面が接合されて、それぞれの対向する接合されたランドの間の複数の電気接着線と、それぞれの対向する接合された冷却剤溝の間の複数の冷却剤通路とが形成される。流体封止材が、対向表面の内側部分と周辺部分との間に配置され、流体封止材は各内側部分のまわりを囲む。

好ましい実施形態では、各極板の内側部分の全表面にわたって銀が被覆されて、導電層が形成される。銀被覆は、また、冷却剤ランドだけの上に、または両極板の対の内側部分の冷却剤ランドと冷却剤通路との両方の上に付けることができる。金を銀被覆材料の代わりに用いることができるが、被覆材料コストを低減する導電層としては、金材料よりも銀が好ましい。次のものが、銀か金かの代わりに用いることができる他の好ましい被覆材料である。すなわち、銀合金、金合金、錫、錫合金、鉛、および鉛合金である。

周囲封止は、スタック反応ガスが導電層（例えば、銀の層）に接触し酸化するのを防止する。封止材は、好ましくは、双極極板対の両方の向かい合う表面の内側部分の全周のまわりに配置される。最低限として、封止材は、冷却剤通路およびランドのまわりを囲んで、燃料電池スタックで使用される反応ガスから導電層を分離する。封止材は、好ましくは、導電性接着剤かまたは非導電性接着剤かのどちらかのビーズとして形成される。接着剤のビーズは、双極極板対の一方の極板かまたは両方の極板かのどちらかに付けることができる。また、シーラントの代わりにガスケットを使用することもできる。周囲封止材は、また、冷却剤が内部の冷却剤通路から漏れるのを防ぐためにも使用することができる。

導電層の酸化の可能性をさらに減らすために、スタックを冷却するために好ましくは誘電体冷却剤が使用される。イオン交換によって水性溶液が使用前にイオンを取り除かれ、かつスタックの寿命中ずっと脱イオン状態のままであれば、水性溶液を冷却剤に使用することができる。

本発明の応用可能なさらに他の領域は、以下に与えられる詳細な説明から明らかになるであろう。理解すべきことであるが、詳細な説明および特定の実施例は、本発明のいくつかの好ましい実施形態を示すが、例示の目的のためだけのつもりであり、本発明の範囲を制限する意図でない。

本発明は、詳細な説明および添付の図面からいっそう完全に理解されるであろう。

好ましい実施形態についての以下の説明は、本質的に単に例示に過ぎず、本発明、その用途または使用を決して制限する意図でない。
図１を参照すると、本発明の好ましい実施形態の双極極板組立品１０を示す。双極極板組立品１０は、極板対を形成する第１の極板１２および第２の極板１４を含む。複数の第１極板反応ガス通路１６は、各々、第１の極板１２の第１極板外側表面２０にある複数の第１極板反応ガスランド１８で隔てられている。同様な複数の反応ガス通路およびランドが、第２の極板１４の外側表面に形成されている（図４および５に関連して示す）。

また、複数の反応ガスポート２２および複数の冷却剤ポート２４が第１極板外側表面２０に配置されている。留意されたいことであるが、反応ガス通路１６、反応ガスランド１８、反応ガスポート２２、および冷却剤ポート２４の複数の構成を実現することができる。当業者は認めることであろうが、本発明は特定の流れ場設計に限定されることなく、流れ場の幾何学的形状に無関係に同様な設計の双極極板に応用される。

図２を参照すると、本発明の双極極板組立品１０をより詳細に示す。第１の極板１２は、双極極板組立品１０の周辺部を形成するように使用される第１の極板の周囲フランジ２６を含む。第２の極板１４を参照すると、複数の第２極板冷却剤溝２８が、第２極板内側部分３２で、複数の第２極板冷却剤ランドの各々と交互になっている。これらの特徴のミラー像が、第１の極板１２の内側部分に実現されている（図４に関連して示す）。

封止材３４（図３に最もよく示すように）が、第２極板冷却剤溝２８および第２極板冷却剤ランド３０の周囲を取り囲んでいる。封止材３４は、図３に関連してより詳細に述べる。封止材３４は、反応ガスポート２２を通って流れる反応ガスが第２極板内側部分３２（および対応する第１の極板１２の内側部分、はっきりさせるため図示しない）に接触するのを防ぐように位置付けされる。したがって、第２極板内側部分３２は、封止材３４で取り囲まれた第２極板１４の表面部分として画定される。双極極板組立品１０が接合されたとき、第２極板周囲フランジ３６は、第１極板周囲フランジ２６に接する。随意の封止材（図示しない）が、第１極板周囲フランジ２６と第２極板周囲フランジ３６との接合部で第１極板１２と第２極板１４との間に流体の漏らない囲いを実現する。

図３を参照すると、第２極板内側部分３２の断面をより詳細に示す。第１極板内側部分の同様な細部は、はっきりさせるために図示しない。封止材３４が、第２極板の平らな表面３７の２つの端部「Ａ」および「Ｂ」に沿って部分的に配置されている。封止材３４は、また、第２極板周囲フランジ３６の第２極板隆起表面３８に沿って配置されている。留意すべき重要なことであるが、封止材３４は複数の冷却剤ポート２４の外の第２極板隆起表面３８に配置されている。封止材３４は、さらに、第２極板内側部分３２を反応ガスにさらされないように封止する。封止材３４は、シーラントのビーズとして使用することができ、またはガスケットとして使用することができる。封止材３４の材料は、非導電性材料または導電性材料であることができる。封止材３４は、第２極板内側部分３２内の第２極板冷却剤溝２８および第２極板冷却剤ランド３０の各々、並びに、第１極板１２の同様な冷却剤通路およびランド（図４に関連して示す）を、複数の反応ガスポート２２から、したがって第２極板内側部分３２に隣接した複数の反応ガスポート２２を介して供給される反応ガスから、分離する。反応ガスポート２２は、反応ガスを、第１極板外側表面２０の複数の第１極板反応ガス通路（および図４に関連して示す同様の反応ガス通路４４）に供給する。

最小限で、第２極板冷却剤ランド３０（および、図４および５に関連して示す同様な第１極板冷却剤ランド４２）の表面が、導電性材料で覆われる。好ましい実施形態では、冷却剤ランドと冷却剤溝との両方を含んだ第２極板内側部分３２（および、第１極板１２の同様な内側部分）の全表面が、導電性材料で覆われる（図４および５に関連して最もよく示す）。封止材３４は、導電性材料で覆われた表面を反応ガスから分離する。したがって、封止材３４は、好ましくは、第２極板の平らな表面３７および第２極板隆起表面３８の組合せの可能な最大の周囲を取り囲むように位置付けされる。

冷却剤は、１つまたは複数の冷却剤ポート２４を介して第２極板冷却剤溝２８に供給される。封止材３４は、反応ガスを冷却剤通路から分離するのに必要なように冷却剤ポート２４の少なくとも一部を取り囲み、かつ冷却剤流体封止を実現するように延長される。例示の冷却剤の流れを、流れの方向の矢印「Ｃ」で示す。当業者は認めることであろうが、多数の冷却剤および反応ガス通路の設計が可能である。しかし、冷却剤通路／ランドのどんな構成にとっても重要なことは、封止材３４を使用して反応ガスから分離された冷却剤通路およびランドを有し、かつ冷却剤ランドおよび／または溝領域に付けられた金属被覆の反応ガス酸化を防ぐことである。

図４を参照すると、第１極板１２および第２極板１４は、これらの極板を本発明の双極極板組立品１０に組み立てる前で示されている。各第２極板冷却剤溝２８は、対向する第１極板冷却剤溝４０と整列している。各第２極板冷却剤ランド３０は、対向する第１極板冷却剤ランド４２と整列している。各第１極板反応ガス通路１６は、反対に向いた第２極板反応ガス通路４４と整列している。

図示の実施形態では、第１極板外側表面２０および第２極板外側表面４６は、金属（すなわち、導電性）被覆されていない。各第１極板冷却剤溝４０および各第１極板冷却剤ランド４２は、第１極板金属被覆４８でコーティングされている。同様に、第２極板冷却剤溝２８および第２極板冷却剤ランド３０は、第２極板金属被覆５０でコーティングされている。封止材３４は、第２極板隆起表面３８の第２極板金属被覆５０の上に配置されている。また、封止材３４は、第１極板の窪んだ表面５１にも配置することができ、またはビーズの封止材３４は、第１極板の窪んだ表面５１と第２極板隆起表面３８との両方に配置することができる。

図５を参照すると、第１極板１２および第２極板１４が接合されたとき、第２極板冷却剤溝２８および第１極板冷却剤溝４０の隣り合う溝が複数の冷却剤通路５２を形成する。第２極板冷却剤ランド３０および第１極板冷却剤ランド４２の各隣接位置に、複数の電気接着線５４の１つが層として形成される。各電気接着線５４は、第１極板金属被覆４８と第２極板金属被覆５０との間の金属間接触によって形成される。必須ではないが、電気接着線５４のどれかの間に随意に封止材料が配置される。この場合、封止材料は、導電性材料である必要がある。また、図５は、誘電体冷却剤５６が複数の冷却剤通路５２を流れることを示す。誘電体冷却剤５６は、第１極板金属被覆４８か第２極板金属被覆５０かのどちらかの酸化の可能性をさらに減少するように選ばれる。誘電体冷却剤５６は、脱イオン水性冷却剤または炭化水素をベースにした冷却剤であることができる。
第１極板金属被覆４８および第２極板金属被覆５０の材料は、好ましくは、銀または銀合金材料である。燃料電池スタック内の双極極板組立品に対して、ほぼ１．７６ｋｇ／ｃｍ^２（２５ｐｓｉ）からほぼ２８．１６ｋｇ／ｃｍ^２（４００ｐｓｉ）の範囲にある組立圧力を使用することで、銀被覆材料は、３ミリオーム×平方センチメートル（ミリオームｃｍ^２）以下の電気接着線抵抗を生じ、一般に、金の接着層抵抗以下の電気接着線抵抗を実現する。下の表１は、いくつかの双極極板材料について、０．３５ｋｇ／ｃｍ^２（５ｐｓｉ）から１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）までの範囲にあるスタック圧縮圧力で測定された接着層抵抗の比較を与える。

表１を参照すると、４つのグループの双極極板が説明されている。第１の欄で、銀被覆された対向表面を有する３１６Ｌステンレス鋼双極極板は、スタック圧縮圧力の範囲にわたってミリオーム×平方センチメートルの単位で測定された接着層抵抗を含んでいる。第２の欄で、グラファイト対グラファイトの双極極板組合せは、一般的に、グラファイト極板間により高い接着層抵抗を生じる。第３の欄で、本発明の双極極板組立品を形成する金被覆された対向表面を有する３１６Ｌステンレス鋼を示す。接着層抵抗は、ほぼ１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）の圧縮範囲まで、一般に、銀被覆双極極板組立品に比べて、金被覆双極極板組立品の方がより高い。表１の第４の欄で、ステンレス鋼極板対ステンレス鋼極板のコーティングされていない組合せを、０．３５ｋｇ／ｃｍ^２（５ｐｓｉ）から１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）の極板圧縮範囲にわたって示す。接着層抵抗は、銀または金被覆されたステンレス鋼極板対ステンレス鋼極板の双極極板組立品よりも相当に大きい。被覆されない条件でのより高い接着層抵抗は、酸素にさらされた際にステンレス鋼に生じる不活性膜によって起こる。コーティングされないステンレス鋼対ステンレス鋼の双極極板組立品の場合、表１に示すどの圧縮圧力でも３ミリオーム×平方センチメートル以下の接着層抵抗は実現されない。

表１は、ステンレス鋼対ステンレス鋼の双極極板組立品に銀被覆することで、１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）以下の全ての圧縮圧力で最低の全体的な接着層抵抗が実現される。１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）の圧縮圧力で、銀被覆ステンレス鋼の双極極板組立品は、グラファイトおよび金被覆ステンレス鋼の双極極板組立品と同様な接着層抵抗を有するが、やはりより低い全体的な接着層抵抗を実現する。しかし、銀被覆ステンレス鋼の双極極板組立品の接着層抵抗は、酸素が銀被覆に接触し銀被覆材料を酸化するのを防ぐことに依存している。したがって、本発明の双極極板組立品の被覆表面の周囲の封止材に加えて、冷却剤流通路の誘電体冷却剤を組み合わせて使用することが望ましい。本発明の双極極板組立品を銀被覆することの追加の利点は、使用される銀被覆の厚さから生じる。表１の接着層抵抗を実現しながら、銀のほぼ１０ナノメートル以上の厚さを使用することができる。これは、この用途に関する技術分野で知られている金のほぼ２５マイクロメートルの厚さと対照をなしている。

３１６Ｌステンレス鋼は、ここで、本発明の双極極板組立品のベース材料極板として説明した。また、本発明の金属被覆材料で覆うことができる任意の他の金属または非金属板材料を、使用することもできる。留意されたいことであるが、表１は、金被覆を使用して本発明の双極極板組立品で許容可能な接着層抵抗値を実現できることを確認している（すなわち、ほぼ１．７６ｋｇ／ｃｍ^２（２５ｐｓｉ）以上の圧縮圧力で）。冷却剤通路の周囲に設けられた封止材料および誘電体冷却剤と組み合わせた金被覆は、また、許容可能な接着層抵抗値を実現する。

金被覆と銀被覆との両方の代替え材料を使用することもできる。銀の合金、金の合金、錫、錫の合金、鉛および鉛の合金は、また、本発明の双極極板組立品を使用して、３ミリオーム×平方センチメートル以下の接着層抵抗値を与える。

誘電体スタック冷却剤は、また、炭化水素をベースにした液体および脱イオン水を含むことができる。使用が受け入れられる炭化水素をベースにした液体の例には、灯油および微小量の水を有する灯油の水性のもの（水含有炭化水素エマルジョン）がある。

双極極板組立品は、また、冷却剤または反応ガス流ポートを双極極板対の表面に形成された個々の通路と接合する通路を備える。封止材３４に似たシーラントが、また、この連結通路と本発明の双極極板組立品の冷却剤流通路との間に必要である。

本発明の双極極板組立品を形成する対向極板側面の両方に付けられる金属被覆は、電気メッキ、無電解メッキ、および物理蒸着法を含んだ任意の商業的に使用可能なプロセスを使用して付けることができる。好ましい実施形態では、金属被覆の物理蒸着法が、電気接着線に適した金属被覆の一様な層を実現するのに好ましい。物理蒸着プロセスを使用すると、ほぼ１０ナノメートル以上の金属被覆厚さが可能である。本発明は、金属被覆の最大厚さに制限されず、したがって、１０ナノメートルから１００ナノメートルを超える範囲の金属被覆を使用することができる。全体的な被覆材料コストおよび処理コストを減らすために、薄い被覆が望ましい。金属被覆のコストをさらに制限するためには、双極極板組立品を形成する極板の両方のランド表面だけが被覆を必要とする。

本発明の双極極板組立品を形成するように極板対を接合すると、本明細書でほぼ３ミリオーム×平方センチメートル以下の接着層抵抗として定義される「低」接着層抵抗が実現される。本発明の極板対を燃料電池スタックに組み合わせるとき、名目上ほぼ６．４５平方センチメートル（１平方インチ）当たり１１．３５キログラム（２５ポンド（ｐｓｉ））からほぼ１８１．６キログラム（４００ｐｓｉ）の範囲にある圧力をスタック部品に加えることができる。本明細書の表１に示すように、最低の許容可能な接合圧力は、銀被覆材料を使用してほぼ０．３５ｋｇ／ｃｍ^２（５ｐｓｉ）と１．７６ｋｇ／ｃｍ^２（２５ｐｓｉ）の間に生じて、隣り合う対の極板間に許容可能な接着層抵抗を実現する。また、１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）より上の圧力も許容可能な接着層抵抗を与えるが、本発明の双極極板組立品を接合して燃料電池スタックにするために望ましい圧力範囲は、スタック部品を損傷させる可能性を減らすために、好ましくは１４．０８ｋｇ／ｃｍ^２（２００ｐｓｉ）未満に保たれる。

本発明の双極極板を使用して達成された減少した接着層抵抗に基づいて、有効な電気接触（すなわち、３ミリオーム×平方センチメートル以下の接着層抵抗）を実現するように結合する必要がある対向する極板間の隣り合うランド対のパーセント値を１００％よりも減らすことができる。第１の極板と第２の極板の間の有効な電気接触は、ほぼ２５％以上の結合された接触表面で実現される（すなわち、対向する極板対の間の隣り合うランドの対の使用可能な全数と比較した電気的に接合する隣り合うランドの対の全数）。この能力によって、より低い圧縮力を使用して本発明の双極極板組立品を燃料電池スタックに組み立てるという利点が与えられる。双極極板組立品を接合して燃料電池スタックにするとき使用されるより低い圧縮力のために、スタックの全体的な耐久性が改善される。より高いスタック圧縮圧力は、ＭＥＡに形成される融合ペーパ接触穴の原因になることがある。

本発明の双極極板組立品はいくつかの利点を提供する。双極極板組立品の冷却剤通路部分の周囲を封止することによって、反応ガスからの酸素が、金属被覆に接触し酸化することがなくなる。金のほかに銀、鉛または錫被覆を使用することができる。銀被覆材料を使用することで、極板対の被覆コストが減少し、一方で、接着層抵抗も減少する。減少した接着層抵抗によって、極板対を接合するためのより低い接触圧力および減少した数の接触ランドを備えた許容可能な電気接触面積の利点が与えられる。

本発明の説明は、本質的にただ単に例示に過ぎず、したがって本発明の要旨から逸脱しない変形物は、本発明の範囲内にある意図である。例えば、冷却剤溝の外に隆起表面か窪んだ表面かのどちらかを有する第１の極板１２および第２の極板を図４に示した。第１の極板１２および第２の極板１４の幾何学的形状は、冷却剤通路／ランドをスタックの反応ガスから分離することができれば、図示のものと異なることができる。多数の冷却剤ポートを示した。溝設計と供給通路の任意の組合せで、任意の数の冷却ポートを使用することができる。冷却剤溝およびランドは、平らな表面に形成して示した。対向する極板間の隣り合うランドを接合して１つまたは複数の電気接着線を形成することができれば、平らな表面は必要でない。そのような変形物は、本発明の精神および範囲から逸脱するものと見なすべきでない。

２枚の極板の対を接合して双極極板組立品を形成する本発明の好ましい実施形態を示す透視図である。 図１の双極組立品を示す分解組立図であり、さらに、複数の反応ガス通路およびランド、複数の冷却剤通路およびランド、および冷却剤通路の周囲のまわりに配置された封止材を示す。 図２の冷却剤通路領域ＩＩＩの分解組立図であり、ランドで分割された冷却剤通路の例示の構成および冷却剤通路領域の周囲を取り囲む封止材を明らかにする。 図１の断面４‐４に沿った部分断面正面図であり、本発明の双極極板組立品に接合する前の第１の極板および第２の極板を示す。 本発明の双極極板組立品を形成するように２枚の極板を接合した後の図４と同様な部分断面正面図であり、さらに、冷却剤通路に配置された誘電体冷却剤を示す。

Claims (22)

1. 双極極板組立品であって、
   極板の対向表面を有し、各対向表面が内側部分と周辺外側部分を含み、前記各内側部分が、内側部分に形成された複数の交互になる冷却剤溝とランドとの両方を有する極板対と、
   各前記極板の少なくとも前記ランドの上に堆積された導電層とを備え、
   前記対向表面が、それぞれの対の対向する前記ランドの間に複数の電気接着線を形成し、またそれぞれの対の対向する前記冷却剤溝の間に複数の冷却剤通路も形成するように接合されており、
   また双極極板組立品が更に、
   前記対向表面の前記内側部分と前記周辺部分との間に配置され、前記各内側部分のまわりを囲む流体封止材を備える双極極板組立品。
2. 前記導電層が、銀、銀合金、金、金合金、鉛、鉛合金、錫、および錫合金から成るグループから選択された金属を含む、請求項１に記載の組立品。
3. 前記導電層が、ほぼ１０ナノメートルの前記銀の最小厚さを有する、請求項２に記載の組立品。
4. 前記内側部分が、さらに、前記冷却剤通路を通して冷却剤の流入と流出との両方を行なうための、前記冷却剤通路と流体連通した複数の冷却剤ポートを備える、請求項１に記載の組立品。
5. 前記冷却剤ポートのために穴が開けられた延長された極板領域を備え、前記流体封止材が前記冷却剤ポートのまわりをさらに囲むように延長可能である、請求項４に記載の組立品。
6. 前記周辺外側部分が、複数の反応ガスポートをさらに備える、請求項１に記載の組立品。
7. 前記極板対が、各々複数の反応ガス通路が形成されている外の方に露出された表面を含み、各前記反応ガス通路が前記反応ガスポートの少なくとも１つと流体連通しており、
   前記流体封止材が、前記内側部分を前記反応ガス通路および前記反応ガスポートから動作可能に分離する、請求項６に記載の組立品。
8. 前記流体封止材が、導電性接着剤、非導電性接着剤、およびガスケットから成るグループから選択される、請求項１に記載の組立品。
9. 燃料電池スタックであって、
   積重ねた構成に配列された複数の膜電極組立品と、
   前記膜電極組立品のそれぞれの対の間に配置された双極極板組立品であって、各々前記膜電極組立品に面する第１の表面に複数の反応ガス通路を有し、かつ前記膜電極組立品から向きがそれている第２の表面に複数の交互になる冷却剤溝およびランドを有する一対の整列された極板を、各々含む双極極板組立品とを備え、
   前記各第２の表面が、少なくとも前記ランドの上に堆積された導電層を有し、
   前記各双極極板組立品が、それぞれの対の対向する前記ランドの間に複数の電気接着線を形成し、またそれぞれの対の対向する前記冷却剤溝の間に複数の冷却剤通路も形成するように接合されており、
   燃料電池スタックが更に、
   各前記双極極板組立品の前記冷却剤通路および前記ランドのまわりを囲んで、前記導電層から前記反応ガス通路を分離する流体封止材を備える燃料電池スタック。
10. さらに、前記冷却剤通路の内部に配置された誘電体冷却剤を備える、請求項９に記載の燃料電池スタック。
11. 前記誘電体冷却剤が脱イオン水性流体を含む、請求項１０に記載の燃料電池スタック。
12. 前記誘電体冷却剤が炭化水素をベースにした流体を含む、請求項１０に記載の燃料電池スタック。
13. 前記導電層が、さらに、ほぼ１０ナノメートルの最小被覆厚さを有する銀含有材料を含む、請求項９に記載の燃料電池スタック。
14. 前記導電層が、銀、銀合金、金、金合金、鉛、鉛合金、錫、および錫合金から成るグループから選択された金属を含む、請求項９に記載の燃料電池スタック。
15. さらに、
    ６．４５平方センチメートル（１平方インチ）当たりほぼ１１．３５キログラム（２５ポンド）から６．４５平方センチメートル（１平方インチ）当たりほぼ１８１．６キログラム（４００ポンド）までの範囲のスタック組立圧力と、
    ほぼ２５％の最小結合接触表面と、を含む、請求項９に記載の燃料電池スタック。
16. さらに、前記冷却剤通路と前記ランドとの両方に近接して配置された複数の反応ガスポートを備え、前記流体封止材が前記反応ガスポートと前記冷却剤通路および前記ランドの両方との間に配置されている、請求項９に記載の燃料電池スタック。
17. 燃料電池スタックにおいて冷却剤接触表面から反応ガス通路を分離する方法であって、
    複数の極板対の対向する表面に交互になる冷却剤溝とランドとを形成するステップと、
    前記複数の極板対の外側に面する表面に複数の反応ガス通路を設けるステップと、
    前記対向する表面の少なくとも前記ランドを導電的に被覆するステップと、
    両方の前記対向する表面を整列して対向するランドの対を形成するステップと、
    各極板対の前記対向する表面の周囲を封止して、前記反応ガス通路から前記冷却剤溝およびランドを分離するステップと、
    前記複数の対の極板を接合して、各前記対の極板間で前記対向するランドを電気的に結合するステップと、を備える方法。
18. 前記整列するステップが、さらに、前記冷却剤溝から少なくとも１つの冷却剤通路を形成するステップを備える、請求項１７に記載の方法。
19. 前記冷却剤通路中に誘電体冷却剤を流すステップを備える、請求項１８に記載の方法。
20. 水性冷却剤からイオンを取り除いて、前記誘電体冷却剤を形成するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
21. 前記封止するステップが、連続した封止材で少なくとも前記ランドのまわりを囲んで、前記反応ガス通路内に分散された反応ガスを前記ランドから分離するステップを備える、請求項１８に記載の方法。
22. 前記接合するステップが、６．４５平方センチメートル（１平方インチ）当たりほぼ１１．３５キログラム（２５ポンド）から６．４５平方センチメートル（１平方インチ）当たりほぼ９０．８キログラム（２００ポンド）までの範囲の圧縮力を加えるステップを備える、請求項１７に記載の方法。

Images