JP2007511045A - スプリングシールを有した一体型バイポーラプレート - Google Patents
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Abstract
Description
図1に、各側面上で相補的スプリングシールまたはプレート16aおよび16cで囲まれた膜電極一体構造(MEA)12を有した、部分的なPEM燃料電池スタック10を概略的に示す。理解されるように、図1に関する記述は、積み重ねられた複数の層の燃料電池のスタックの一部分とすることもできる、単一の燃料電池を表す。スプリングシール16aは、分離プレートまたはアノードプレート20に隣接して配置される。同様に、スプリングシール16cは、分離プレートまたはカソードプレート22に隣接して配置される。述べるように、スプリングシール16aは、アノードプレート20からMEA12の反応面へ燃料(すなわち、H2)を配給する。スプリングシール16cは、カソードプレート22からMEA12の反応面へ酸化剤ガス(すなわち、O2)を配給する。各MEA12は、MEA12の電極面に押圧され、電極のための主な電流コレクタとして働く、多孔性でガス浸透性の導電性シート26を含む。隣接して配置された一対の冷却プレート30が、アノードプレート20の第1の側面上に配置される。
Claims (29)
- PEM燃料電池であって、
第1の流体をその表面に沿って誘導するためのカソードプレートと、
第2の流体をその表面に沿って誘導するためのアノードプレートと、
第1の方向に配向され、前記アノードプレートに対向するアノード面および前記カソードプレートに対向するカソード面を有したMEAと、
前記第1の方向に垂直である第2の方向に配向された第1および第2のヘッダ開口部を有したプレート端部と、
前記アノードプレートと前記MEAの間に配置され、前記第1のヘッダ開口部と前記アノードプレートの間に第1の流体給送経路を画定する第1のシールと、
前記カソードプレートと前記MEAの間に配置され、前記第2のヘッダ開口部と前記カソードプレートの間に第2の流体給送経路を画定する第2のシールとを含み、
前記第1および第2のシールは、前記第1および第2の流体が、それらを貫通するそれぞれの通路を通って、前記第1の方向に平行な方向で流れることを可能にする、PEM燃料電池。 - 前記第1および第2のシールが、剛体の金属材料から構成される、請求項1に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、打ち抜き金属から構成される、請求項2に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、エラストマー材料によって被覆される、請求項3に記載のPEM燃料電池。
- 前記アノードプレートおよび前記カソードプレートが、前記プレート端部の前記第1および第2のヘッダ開口部の非多孔性内部ボードである、請求項1に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記第1の方向に平行に配向され、前記MEAに隣接した中間部分と、前記第1の方向に平行に配向され、前記中間部分からオフセットされた外側末端部分とを含む、請求項1に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記中間部分を前記外側末端部分と接続する勾配を付けられた部分をさらに含み、
前記勾配を付けられた部分が、その上に形成された前記通路を有する、請求項6に記載のPEM燃料電池。 - PEM燃料電池のヘッダから、アノードプレートとカソードプレートの間に囲まれた適切なMEA面への流体流れを誘導するためのシール構成であって、
前記アノードプレートと前記MEAの間に配置され、前記ヘッダ中の第1の流体供給開口部と前記アノードプレートの間に第1の流体給送経路を画定する第1のシールと、
前記カソードプレートと前記MEAの間に配置され、前記ヘッダ中の第2の流体供給開口部と前記カソードプレートの間に第2の流体給送経路を画定する第2のシールとを含み、
前記第1および第2のシールは、前記第1および第2の流体が、それらの上のそれぞれの通路を通って、前記MEAの表面に平行な方向に流れることを可能にする、シール構成。 - 前記第1および第2のシールが、剛体の金属材料から構成される、請求項8に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、打ち抜き金属から構成される、請求項9に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、エラストマー材料によって被覆される、請求項10に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記MEAの表面に平行に配向され、それに隣接した中間部分と、前記MEAの前記表面に平行に配向され、前記中間部分からオフセットされた外側末端部分とを含む、請求項8に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記中間部分を前記外側末端部分と接続する勾配を付けられた部分をさらに含み、
前記勾配を付けられた部分が、その上に形成された前記通路を有する、請求項12に記載のPEM燃料電池。 - PEM燃料電池であって、
第1の流体をその表面に沿って誘導するためのカソードプレートと、
第2の流体をその表面に沿って誘導するためのアノードプレートと、
平面上に配向され、前記アノードプレートに対向するアノード面および前記カソードプレートに対向するカソード面を有したMEAと、
前記平面に垂直に配向された第1および第2のヘッダ開口部を有したヘッダと、
前記アノードプレートと前記MEAの間に配置された第1の剛体シールであって、
前記平面に平行に延在する平面部分を有し、
前記平面部分が、その間に配置され、前記第1の流体のための流路を画定するオフセットされた部分を有し、
前記オフセットされた部分が、前記第1のシールに深さを与えて、前記平面部分を横にオフセットさせる、第1の剛体シールと、
前記カソードプレートと前記MEAの間に配置された第2の剛体シールであって、
前記第2のシールが、前記平面に平行に延在する平面部分を有し、
前記平面部分が、その間に配置され、前記第2の流体のための流路を画定するオフセットされた部分を有し、
前記オフセットされた部分が、前記第2のシールに深さを与えて、前記平面部分を横にオフセットさせる、第2の剛体シールと
を含むPEM燃料電池。 - 前記第1および第2のシールが、剛体の金属材料から構成される、請求項14に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、打ち抜き金属から構成される、請求項15に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、エラストマー材料によって被覆される、請求項16に記載のPEM燃料電池。
- 前記アノードプレートおよび前記カソードプレートが、前記ヘッダの前記第1および第2のヘッダ開口部の非多孔性内部ボードである、請求項14に記載のPEM燃料電池。
- PEM燃料電池であって、
第1の流体をその第1の表面に沿って誘導し、第2の流体をその反対側の第2の表面に沿って誘導するための分離プレートと、
第1の方向に配向され、前記分離プレートの前記第1の表面に対向するアノード面を有した第1のMEAと、
前記第1の方向に垂直である第2の方向に配向された第1のヘッダ開口部を有したプレート端部と、
前記分離プレートと前記第1のMEAの間に配置され、前記第1のヘッダ開口部と前記分離プレートの前記第1の表面の間に第1の流体給送経路を画定する第1のシールとを含み、
前記第1のシールは、前記第1の流体が、それを貫通する通路を通って、前記第1の方向に平行な方向で流れることを可能にする、PEM燃料電池。 - 前記第1の方向に配向され、前記分離プレートの前記第2の表面に対向するカソード面を有した第2のMEAと、
前記プレート端部上に前記第2の方向に配向された第2のヘッダ開口部と、
前記分離プレートと前記第2のMEAの間に配置され、前記第2のヘッダ開口部と前記分離プレートの前記第2の表面の間に第2の流体給送経路を画定する第2のシールとをさらに含み、
前記第2のシールは、前記第2の流体が、それを貫通する通路を通って、前記第1の方向に平行な方向で流れることを可能にする、請求項19に記載の分離プレート。 - 前記第1および第2のシールが、剛体の金属材料から構成される、請求項20に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、打ち抜き金属から構成される、請求項21に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、エラストマー材料によって被覆される、請求項22に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記第1の方向に平行に配向され、前記第1および第2のMEAにそれぞれ隣接した中間部分と、前記第1の方向に平行に配向され、前記中間部分からオフセットされた外側末端部分とを含む、請求項20に記載のPEM燃料電池。
- 前記第1および第2のシールが、前記中間部分を前記外側末端部分と接続する勾配を付けられた部分をさらに含み、
前記勾配を付けられた部分が、その上に形成された前記通路をそれぞれ有する、請求項24に記載のPEM燃料電池。 - 燃料電池スタックに設けるためのシールを製作するための方法であって、
平面を画定する金属シートを設けるステップと、
前記平面に垂直な第1の方向で、前記金属シート上に所定の位置で開口部を配置するステップと、
前記金属シートの部分をオフセットし、それによって通路が、前記開口部を通って現れ、前記燃料電池スタックの反応剤流体が流れるための、前記平面に平行に配向される流路を画定するステップとを含む方法。 - 前記金属シートを順応材料で被覆するステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
- 前記金属シートをエラストマー材料で被覆するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 配置するステップが、前記金属シートを打ち抜くステップをさらに含む、請求項26に記載の方法。
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