JP2020529721A5

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Publication number: JP2020529721A5
Application number: JP2020506803A
Authority: JP
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2021-08-26
Anticipated expiration: 2038-08-02

Claims

外側表面（１０１）、内側表面（１０２）、およびアノードフレーム開口（１０３）を有するアノードフレーム部材（１００）と、
外側表面（２０２）、内側表面（２０１）、およびカソードフレーム開口（２０３）を有するカソードフレーム部材（１００）と、
アノード表面（３０１）およびカソード表面（３０２）を有するフロープレート（３００）とを有し、
上記カソードフレーム部材（２００）および上記アノードフレーム部材（３００）は、それらの内側表面（１０２／２０１）に沿って相互に係合し、上記アノード表面（３０１）の一部が上記アノードフレーム部材の上記内側表面（１０２）と接触し、かつ、上記カソードフレーム部材（３０２）の一部が上記カソードフレーム部材の上記内側表面（１０１）と接触する状態で、上記内側表面（１０２／２０１）の間に上記フロープレート（３００）を保持して包囲することを特徴とするフロープレート・フレーム・アセンブリ。
上記フロープレート（３００）は複数のアノードフローチャネル（３０４）を具備するアノード表面（３０１）および複数のカソードフローチャネル（３０５）を具備するカソード表面（３０２）を有する請求項１記載のフロープレート・フレーム・アセンブリ。
上記アノードフレーム部材（１００）が、１または複数のアノード流体入口（１６０）、１または複数の冷却剤流体入口（１７０）、１または複数のカソード流体入口（１５０）、１または複数のアノード排気出口（１８０）、および１または複数のカソード排気出口（１９０）を有し、
上記カソードフレーム部材（２００）が、１または複数のアノード流体入口（２６０）、１または複数の冷却剤流体入口（２７０）、１または複数のカソード流体入口（２５０）、１または複数のアノード排気出口（２８０）、および１または複数のカソード排気出口（２９０）を有し、
上記アノードフレーム部材における、上記アノード流体入口、上記冷却剤流体入口、上記カソード流体入口、上記アノード排気出口、および上記カソード排気出口の各々は、上記カソードフレーム部材における、上記アノード流体入口、上記冷却剤流体入口、上記カソード流体入口、上記アノード排気出口、および上記カソード排気出口のそれぞれに整合される請求項１または２のいずれかに記載のフロープレート・フレーム・アセンブリ。
上記フレームプレート（３００）は、上記フロープレート（３００）の一部（３０３）が上記フロープレート（３０２）の上記カソード表面（３０２）の上に折り畳まれた、上記フロープレートの折り返し縁部によって形成される一体型冷却剤流路容積を有し、
上記フロープレートは、上記一体型冷却剤流路容積から出て上記カソード表面（３０２）へ流れる冷却剤流体の流れを提供するように構成された開放冷却剤流体搬送端（３０９）をさらに有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のフロープレート・フレーム・アセンブリ。
上記アノードフレーム部材（１００）、上記カソードフレーム部材（２００）、および上記フロープレート（３００）は、流体的に接続されたアノード流体経路を提供するように構成され、
上記アノード流体経路は、１または複数のアノード流体入口（１６０）、アノード流体フロー領域（８００）によって形成される外側表面（１０１）の一部、上記アノードフレーム部材（１００）を通り抜けて上記外側表面（１０１）を上記内側表面（１０２）に連結する１または複数のアノード流体導管（１６１）、上記アノードフレーム部材（１００）の上記内側表面（１０２）および上記フロープレート（３００）の上記アノード表面（３０１）の間の容積、および１または複数のアノードフローチャネル（３０４）を有し、
上記アノード流体フロー領域は、ステップダウン端部８０５と流体分配突起８１０によって規形成される請求項１〜４のいずれか１項に記載のフロープレートとフレームとのアセンブリ。
上記アノードフレーム部材（１００）、上記カソードフレーム部材（２００）、および上記フロープレート（３００）は、流体的に接続されたカソード流体経路を提供するように構成され、
上記カソード流体経路は、１または複数のカソード流体入口（２５０）、上記カソードフレーム部材（２００）の上記内側表面（２０１）の第１の部分、上記フロープレート（３００）の上記内側表面（２０１）および上記カソード表面（３０２）の間の容積、および１または複数のカソードフローチャネル（３０５）を有し、
上記第１の部分は、上記カソード流体入口（２５０）および上記カソードフレーム部材開口（２０３）の間に配置される請求項１〜５のいずれか１項に記載のフロープレートとフレームとのアセンブリ。
上記アノードフレーム部材（１００）、上記カソードフレーム部材（２００）、および上記フロープレート（３００）は、流体接続された冷却剤流体経路を提供するように構成され、
上記冷却流体経路は、１または複数の冷却剤流体入口（２７０）、冷却剤フロー領域（８３０）、上記カソードプレート（２００）の上記内側表面（２０１）の一部）、冷却剤マニホールド穴（２７２）、部分（３０３）に形成された冷却剤流路容積入力口導管（３１２）上記一体型冷却剤流路体積、開放冷却剤流体搬送縁部（３０９）、および１または複数のカソードフローチャネル（３０５）を有し、かつ
冷却剤フロー領域は、ステップダウンされたエッジ８０５によって形成される請求項４に記載のフロープレートとフレームとのアセンブリ。
上記アノードフレーム部材、上記カソードフレーム部材、またはそれらの双方は、２つの異なる材料を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のフロープレートとフレームのアセンブリ。
上記２つの異なる材料は、硬質プラスチック材料から作られた剛性フレーム要素（８００）と、圧縮性シーリング材料の選択領域（８０１／８０２）とを有する請求項８に記載のフロープレートとフレームとのアセンブリ。
上記アノードフレーム、上記カソードフレーム部材、またはそれらの双方は、２Ｋ成形プロセスで形成される請求項８〜９のいずれか１項に記載のフロープレート・フレーム・アセンブリ。
膜電極アセンブリをさらに有する請求項１〜１０のいずれか１項に記載のフロープレート・フレーム・アセンブリ。
複数の同一の請求項１〜１１のいずれか１項に記載のフロープレート・フレーム・アセンブリを有し、上記同一のフロープレート・フレーム・アセンブリの各々は、一緒に係合する隣接するフロープレート・フレーム・アセンブリの外側表面（１０１／２０２）と整合させられる燃料電池スタックアセンブリ。
１または複数のアノード流体入力口導管（１６５）が、上記フレーム部材の上記表面（１０１／１０２／２０１／２０２）に垂直な列を形成する隣接するアノード流体入口（１６０／２６０）の配列から、形成され、
１または複数のカソード流体入力口導管（２５５）が、上記フレーム部材の上記表面（１０１／１０２／２０１／２０２）に垂直な列を形成する隣接するカソード流体入口（１５０／２５０）の配列から、形成され、
１または複数の冷却剤入力口導管（２７５）が、上記フレーム部材の上記表面（１０１／１０２／２０１／２０２）に垂直な列を形成する隣接する冷却剤入口（１７０／２７０）の配列から、形成され、
１または複数のアノード流体出力口導管（１６６）が、上記フレーム部材の上記表面（１０１／１０２／２０１／２０２）に垂直な列を形成する隣接するアノード排気出口（１８０／２８０）の配列から、形成され、
１または複数のカソード流体出力口導管（２５６）が、上記フレーム部材の上記表面（１０１／１０２／２０１／２０２）に垂直な列を形成する隣接するカソード排気出口１９０／２９０の配列から形成される請求項１２に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
請求項１２または１３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックを有する燃料電池システム。
外側表面（１０１）、内側表面（１０２）、およびアノードフレーム開口（１０３）を有するアノードフレーム部材（１００）を形成するステップと、
外側表面（２０２）、内側表面（２０１）、およびカソードフレーム開口（２０３）を有するカソードフレーム部材（２００）を形成するステップと、
アノード表面（３０１）およびカソード表面（３０２）を有するフロープレート（３００）を形成するステップと、
上記カソード表面（３０２）が上記内側表面（２０１）と接触した状態で、上記フロープレート（３００）を上記カソードフレーム部材（２００）上に配置するステップと、
上記内側表面（１０２）が上記内側表面（２０１）および上記アノード表面（３０１）に接触した状態で、上記アノードフレーム部材（１００）を上記フロープレート（３００）およびカソードフレーム部材（２００）上に配置するステップとを有し、
上記カソードフレーム部材、上記アノードフレーム部材、またはそれらの双方の形成は、２Ｋ成形プロセスを介して実行されることを特徴とするフロープレート・フレーム・アセンブリを組み立てる方法。
上記アノードフレーム部材、上記カソードフレーム部材、またはそれらお双方が、２つの別個の材料を有する請求項１５に記載のフロープレート・フレーム・アセンブリを組み立てる方法。
上記２つの別個の材料は、硬質プラスチック材料（８００）から作られた剛性フレーム要素と、圧縮性シール材料（８０１／８０２）の選択領域とを含む、請求項１６に記載の方法。
上記アノードフレーム部材（１００）および上記カソードフレーム部材（２００）の上記流体入口および出口を位置合わせするステップをさらに有する請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の方法。
上記アノードフレーム部材（１００）および上記カソードフレーム部材（２００）を一緒に保持するステップをさらに有する請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の方法。
上記カソード表面が複数のアノードフローチャネル（３０４）を有し、上記カソード表面（３０２）が複数のカソードフローチャネル（３０５）を有する請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の方法。