JP2020509551A5 - - Google Patents

Description

当業者には、特許請求される主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載される実施形態に対して様々な修正および変更がなされ得ることが明らかであろう。したがって、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の修正および変更を包含することが意図されるが、そのような修正および変更が、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入ることを条件とする。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
電気化学電池であって、
内側の集電材と、
内側の反応物流路と、
外側の集電材と、
外側の反応物流路と、
イオン交換膜と、
を備え、
前記内側の反応物流路が、内側の反応物入口、内側の反応物出口、および前記内側の反応物入口および前記内側の反応物出口と流体連通している内側の反応物チャンバを含み、
前記内側の集電材が、前記内側の反応物チャンバの少なくとも一部分を形成する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の内側の電極を含み、
前記外側の集電材が、内部に開口部を形成する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の外側の電極を含み、
前記内側の集電材および前記内側の集電材の前記内部三次元容積が、前記内側の集電材の前記内部三次元容積が前記内側の集電材および前記外側の集電材の両方の内に存在するように、前記外側の集電材の前記開口部を通って、かつ前記三次元容積内で入れ子にされており、
前記内側の集電材の前記内側の電極が、前記イオン交換膜を挟んで前記外側の集電材の前記外側の電極と対向しており、
前記外側の反応物流路が、前記外側の電極によって前記イオン交換膜から分離されており、
前記内側の集電材および前記外側の集電材が、前記開口部の全周の周りに剥離可能なシール部を形成する、対向する取り付け面を含む、電気化学電池。
実施形態２
前記内側および外側の集電材の各々の前記電極が、単一の連続表面を含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態３
前記内側および外側の集電材の各々の前記電極が、複数の別個の電極表面を含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態４
前記内側および外側の集電材の各々の前記電極が、少なくとも３つの別個の電極表面を含む、実施形態３に記載の電気化学電池。
実施形態５
前記内側および外側の集電材の各々の前記電極が、少なくとも４つの別個の電極表面を含む、実施形態３に記載の電気化学電池。
実施形態６
前記内側および外側の集電材の各々の前記電極が、実質的に立方体構造を画定する、少なくとも５つの別個の電極表面を含む、実施形態３に記載の電気化学電池。
実施形態７
前記内側の収集材の前記複数の別個の電極表面の各々が、前記内側の収集材の前記複数の別個の電極表面の前記他の表面のすべてと実質的に同等にかつ実質的に同時に反応物を受け取り、一方、前記外側の収集材の前記複数の別個の電極表面の各々が、前記外側の収集材の前記複数の別個の電極表面の前記他の表面のすべてと実質的に同等にかつ実質的に同時に反応物を受け取る、実施形態３に記載の電気化学電池。
実施形態８
前記第１および外側の集電材の各々の前記電極が、流体的に多孔質の導電性媒体上に配置された電気触媒を含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態９
前記イオン交換膜が、前記内側および外側の集電材の前記電極と共に、膜電極組立体を形成するようにポリマーイオン交換膜を含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態１０
前記イオン交換膜が、前記内側の反応物チャンバを実質的に包囲する、実施形態９に記載の電気化学電池。
実施形態１１
前記イオン交換膜が、前記外側の集電材の前記内部三次元容積の実質的に全体を覆っている、実施形態９に記載の電気化学電池。
実施形態１２
前記イオン交換膜が、前記取り付け面の少なくとも１つの少なくとも一部分にわたって横方向に延びている、実施形態９に記載の電気化学電池。
実施形態１３
前記電気化学電池が、バッテリを含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態１４
前記電気化学電池が、燃料電池を含む、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態１５
前記イオン交換膜、ならびに前記内側および外側の集電材の前記電極によって形成されている膜電極組立体と流体連通している水管理導管をさらに備える、実施形態１４に記載の電気化学電池。
実施形態１６
前記取り付け面の少なくとも１つに配置されたガスケットをさらに備える、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態１７
前記内側の反応物入口および前記内側の反応物出口の両方が、前記内側の集電材の一方の表面に位置付けられている、実施形態１に記載の電気化学電池。
実施形態１８
電気化学電池組立体であって、
各々が、他方とは異なる反応物を搬送するように構成された第１の部分および第２の部分を画定する反応物送出導管と、
各々が、
内側の集電材と、
内側の反応物流路と、
外側の集電材と、
外側の反応物流路と、
イオン交換膜と、を備える複数の電気化学電池と、
を備え、
前記内側の反応物流路が、内側の反応物入口、内側の反応物出口、および前記内側の反応物入口および前記内側の反応物出口と流体連通している内側の反応物チャンバを含み、
前記内側の集電材が、前記内側の反応物チャンバの少なくとも一部分を形成する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の内側の電極を含み、
前記外側の集電材が、内部に開口部を形成する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の外側の電極を含み、
前記内側の集電材および前記内側の集電材の前記内部三次元容積が、前記内側の集電材の前記内部三次元容積が前記内側の集電材および前記外側の集電材の両方の内に存在するように、前記外側の集電材の前記開口部を通って、かつ前記三次元容積内で入れ子にされており、
前記内側の集電材の前記内側の電極が、前記イオン交換膜を挟んで前記外側の集電材の前記外側の電極と対向しており、
前記外側の反応物流路が、前記外側の電極によって前記イオン交換膜から分離されており、
前記内側の集電材および前記外側の集電材が、前記開口部の全周の周りに剥離可能なシール部を形成する、対向する取り付け面を含む、電気化学電池組立体。
実施形態１９
前記反応物送出導管の部分の各々が、互いに実質的に平行に、かつ前記マニホールド内に収容されている反応物の流れに実質的に直交して延びている複数の分岐を有するマニホールドを含む、実施形態１８に記載の電気化学電池組立体。
実施形態２０
前記複数の電気化学電池が、それらが実質的に二次元の電池配列を画定するような方法で、前記反応物送出導管の平行に延びている分岐に結合されている、実施形態１９に記載の電気化学電池組立体。
実施形態２１
前記反応物送出導管の前記マニホールドが、前記二次元の電池配列の実質的に対向する縁部上で互いに平行に離間している、実施形態２０に記載の電気化学電池組立体。
実施形態２２
隣接する電気化学電池間に直列電気接続および並列電気接続の一方または他方を提供するための交差相互接続をさらに備える、実施形態１８に記載の電気化学電池組立体。
実施形態２３
電気化学電池組立体を形成する方法であって、
各々が、
内側の反応物チャンバの少なくとも一部分を形成する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の内側の電極を有する内側の集電材と、
内部に開口部を有する内部三次元容積を作り出すように寸法的に構成された１つ以上の外側の電極を有する外側の集電材と、
前記内側および外側の集電材の前記電極間に配置されたイオン交換膜と、を含む、複数の電気化学電池を提供することと、
前記組立体内の電気化学電池ごとに、前記内側の集電材の前記内部三次元容積の少なくとも一部分が、前記外側の集電材の前記三次元容積内に入れ子にされるように、前記外側の集電材の前記開口部を通して前記内側の集電材を挿入することと、
各集電材からの対向する取り付け面が、前記開口部の全周の周りに剥離可能なシール部を形成するように、前記組立体内の各電気化学電池の前記内側および外側の集電材を互いに確実に固定することと、
前記組立体内の各電気化学電池の前記内側の集電材を、内側の反応物入口、および前記内側の反応物入口と流体連通している内側の反応物出口を含む内側の反応物流路を通る反応物送出導管の第１の部分に流体結合することと、
前記組立体内の各電気化学電池の前記外側の集電材を、外側の反応物入口、および前記外側の電極の周りに形成されている間隙空間と流体連通している外側の反応物出口を含む外側の反応物流路を通る反応物送出導管の第２の部分に流体結合することと、
を含む、方法。
実施形態２４
前記組立体内のいずれの他の前記電気化学電池も乱すことなく、前記組立体から前記電気化学電池のうちの１つを除去することによって、前記組立体の保守を行うことをさらに含む、実施形態２３に記載の方法。
実施形態２５
前記組立体内のいずれの他の前記電気化学電池も乱すことなく、前記電気化学電池のうちの１つを前記組立体に追加することによって、前記組立体の電力出力能力を向上させることをさらに含む、実施形態２３に記載の方法。
実施形態２６
隣接電気化学電池間に直列または並列電気接続の一方または他方を提供するための交差相互接続を配設することをさらに含む、実施形態２５に記載の方法。