JP2010540776A - 電気化学システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電気化学システム(1)は、バイポーラプレート(3)によって互いから分離されている複数のセル(2)を有する積層体を備え、バイポーラプレートには冷却用の開口(4)またはセルから機能性媒質を除去すると共にセルに機能性媒質を供給する開口(5)が設けられ、積層体は機械的圧縮応力によって固定され、少なくとも1つのセルは、バイポーラプレートの境界壁(7)によって周囲が取り囲まれている電気化学活性領域(6)を含み、バイポーラプレートのチャネル構造(8)は、媒質を均一に分布させるべく電気化学活性領域内に設けられ、媒質を微細に分布させるべく少なくとも1つのガス拡散層(9)が設けられている。チャネル構造と境界壁との間の境界領域に、チャネル構造と境界壁との間に流体がバイパスすることを防ぐべく、複数の制限部材(10)が設けられており、ガス拡散層はチャネル構造および/または制限部材の少なくとも一部を被覆している。電気化学活性部分の境界領域におけるバイパスを防ぐことによって、電気化学システムの信頼性および効率が確実に改善する。
【選択図】 図2A
Description
(1)それぞれの電気化学セル(例えば、燃料電池)の電極を電気接触させる機能、および、隣接するセルに電流を流す機能(セルを直列接続)
(2)電気化学セルに媒質、つまり反応ガスを供給する機能、および、電気化学的に活性な領域(電気化学活性領域)に配設されているチャネル構造(ガス分配構造/流れ場)を介して反応生成物を除去する機能
(3)電気化学セルでの反応によって発生する廃熱を輸送する機能、および
(4)複数の異なる媒質チャネルまたは冷却チャネルを、互いに対して、および、外部に対して、封止する機能
Claims (20)
- 電気化学システム(1)であって、バイポーラプレート(3)によって互いから分離されている複数のセル(2)を有する積層体を備え、
前記バイポーラプレートには冷却用の開口(4)または前記セルから機能性媒質を除去すると共に前記セルに機能性媒質を供給する開口(5)が設けられ、
前記積層体は機械的圧縮応力によって固定され、少なくとも1つのセルは、前記バイポーラプレートの境界壁(7)によって周囲が取り囲まれている電気化学活性領域(6)を含み、
前記バイポーラプレートのチャネル構造(8)は、媒質を均一に分布させるべく前記電気化学活性領域の範囲内に配置され、
媒質を微細に分布させるべく少なくとも1つのガス拡散層(9)が配置され、
前記チャネル構造と前記境界壁との間の境界領域に、前記チャネル構造と前記境界壁との間に流体がバイパスすることを防ぐべく、複数の制限部材(10)が互いに離間されて設けられており、
前記ガス拡散層は、前記チャネル構造と少なくとも前記制限部材の一部を被覆している
電気化学システム。 - 前記制限部材(10)の高さが、接触領域における前記ガス拡散層(9)の前記制限部材(10)に対する圧縮が、接触領域における前記ガス拡散層(9)の前記チャネル構造(8)に対する圧縮よりも大きくなるように選択される請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記制限部材(10)は、前記境界壁に合流する、前記チャネル構造の延長部分として構成される請求項1に記載の電気化学システム。
- 2つの隣接する制限部材(10)は、前記チャネル構造と前記境界壁(7)との間において、密閉空間を形成する請求項1に記載の電気化学システム。
- 各制限部材(10)の配置間隔は、2mmよりも大きい請求項1に記載の電気化学システム。
- 各制限部材(10)の配置間隔は、5−10mmよりも大きい請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記境界壁(7)は、蛇行状に設けられている請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記境界壁(7)が蛇行形状を持つ場合、前記境界壁のうち前記チャネル構造(8)に最も近い部分は、制限部材(10)によって前記チャネル構造に接続されている請求項7に記載の電気化学システム。
- 前記制限部材(10)は、前記境界壁に対して略直角に設けられている請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記制限部材(10)は、前記チャネル構造(8)の最も外側の部材に対して略直角に設けられている請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記チャネル構造(8)は、複数の別個の部材として構成されている請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記バイポーラプレート(3)の基準平面(11)に対する前記境界壁(7)の高さは、前記境界壁に近接している前記チャネル構造の前記基準平面に対する最大の高さよりも高い請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記制限部材は、前記バイポーラプレートの基準平面(11)から突出しており、少なくとも前記チャネル構造(8)のほとんどの部分と同等の高さを持つ請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記制限部材(10)は、バイポーラプレート(3)においてエンボス加工によって設けられている請求項1に記載の電気化学システム。
- バイポーラプレート(3)は、2つのプレートから構成されており、少なくとも1つの制限部材(10)は、電気化学活性面とは反対側において中空であり、この中空空間は前記バイポーラプレートの他方のプレートを差し込むための補完的な空間として構成されている請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記境界壁(7)は、ビード形状を持ち、具体的にはフルビード形状またはハーフビード形状を持つ請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記バイポーラプレート(3)は金属製である請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記バイポーラプレートに設けられている、冷却用の前記開口(4)または媒質の除去あるいは供給用の前記開口(5)には、弾性ビード部が設けられており、前記ビード部には、前記バイポーラプレートの中空空間または前記電気化学活性領域に、流体の媒質または気体の媒質を導くための開口が含まれる請求項1に記載の電気化学システム。
- 前記電気化学活性領域(6)に媒質を導く場合には、前記媒質の導入箇所および媒質の導出箇所が、前記電気化学活性領域において最大の距離で互いから離間される請求項1に記載の電気化学システム。
- 請求項1に記載の電気化学システムにおいて利用されるバイポーラプレートであって、基準平面(11)を備え、前記基準平面から突出するチャネル構造(8)および媒質の供給および除去用の開口が設けられ、前記チャネル構造および前記開口は、外側を境界壁(7)によって取り囲まれ、少なくとも1つの制限部材(10)が、前記境界壁と前記チャネル構造の外側端縁との間の領域に設けられ、前記境界壁(7)と前記チャネル構造との間の境界領域に前記媒質がバイパスしないようにするバイポーラプレート。
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