JP2021514103A - 高電圧燃料セルスタック - Google Patents
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Abstract
電気化学セルスタック接合体は、電気化学セルサブスタックを有する。第１および第２の電気化学セルサブスタックは、直列に電気的に、および、並列に流体的に接続される。第１および第２の電気化学セルサブスタックは、電気化学セルを有する。電気化学セルは、カソード触媒層、アノード触媒層、およびそれらのカソード触媒層とアノード触媒層との間の高分子膜を伴う膜電極接合体を有する。電気化学セルは、アノードプレートおよびカソードプレートであって、膜電極接合体が、それらのアノードプレートとカソードプレートとの間に介在させられる、アノードプレートおよびカソードプレートと、カソード流れ場と、アノードプレートとを有する。
Description
[001]本出願は、２０１８年２月２０日に出願された、米国仮出願第６２／６３２，９３７号の利益を主張するものであり、その米国仮出願は、その全体が参照により組み込まれている。
[002]本開示は、燃料セルスタック、より詳細には、高電圧燃料セルスタックを対象とする。
[003]普通は燃料セルまたは電解セルと分類される電気化学セルは、化学反応から電流を発生させるために、または、電流の流れを使用して化学反応を誘導するために使用されるデバイスである。例えば、燃料セルは、燃料（例えば、水素、天然ガス、メタノール、ガソリン、その他）および酸化剤（空気または酸素）の化学エネルギーを、電気、ならびに、熱および水の廃棄生成物へと変換し得る。基本的な燃料セルは、負帯電アノードと、正帯電カソードと、電解質と呼ばれるイオン伝導材料とを備え得る。
[004]異なる燃料セル技術は、異なる電解質材料を利用する。プロトン交換膜（ＰＥＭ）燃料セルは、例えば、電解質として高分子イオン伝導膜を利用する。水素ＰＥＭ燃料セルにおいて、水素原子が、アノードにおいて電子およびプロトン（水素イオン）へと電気化学的に分けられる。電子は、次いで、回路を通ってカソードに流れ、電気を発生させ、一方で、プロトンは、電解質膜を通ってカソードに拡散する。カソードにおいて、水素プロトンは、電子および酸素（カソードに供給される）と組み合わさって、水および熱を生成する。
[005]電解セルは、逆に動作させられる燃料セルを表す。基本的な電解セルは、外部電位が付与されるときに、水を水素および酸素ガスへと分解することにより、水素発生器として機能し得る。水素燃料セルまたは電解セルの基本的な技術は、電気化学的水素圧縮、精製、または膨張などの電気化学的水素操作に応用され得る。電気化学的水素操作は、水素管理に対して従前から使用される機械的システムに対する存立可能な代替案として出現した。エネルギー担体としての水素の成功裏の商業化、および、「水素経済」の長期の持続可能性は、主として、燃料セル、電解セル、および他の水素操作／管理システムの、効率およびコスト有効度に依存し得る。
[006]動作において、単一の燃料セルは、一般的には、負荷を負わないと（すなわち、電流を電気的負荷に供給しないとき）約１ボルトを、または、負荷を負うと（すなわち、電流を電気的負荷に供給するとき）約０．７５ボルトを発生させることができる。各々の燃料セルは、カソードと、電解質膜と、アノードとを含み得る。カソード／膜／アノード接合体は、典型的にはバイポーラプレートにより両方の側で支持される、「膜電極接合体」すなわち「ＭＥＡ」の構成物である。ＭＥＡの１平方センチメートルの活性区域は、一般的には、１アンペアの電流を持続させ得る。所望される量の電力を発生させるために、個々の燃料セルは、燃料セルスタックを形成するために組み合わされ得るものであり、燃料セルは、順次的に一体に積層される。発生させられる電力の量は、一般的には、積層される燃料セルの数、および、使用されるＭＥＡの活性区域に比例し得る。積層される燃料セルの数は、一般的には、燃料セルスタックにより発生させられる電圧に比例し得る。使用されるＭＥＡの活性区域は、一般的には、燃料セルスタックが持続させ得る電流に比例し得る。反応物ガス、すなわち、燃料（例えば、水素）および酸化剤（例えば、空気または酸素）が、流れ場を通してＭＥＡの電極に供給される。機械的支持を提供することに加えて、バイポーラプレート（さらには流れ場プレートまたはセパレータプレートとして知られている）は、スタック内の個々のセルを物理的に分離し、一方で、それらのセルを電気的に接続する。典型的には、燃料セルスタックは、燃料および酸化剤を、アノードおよびカソード流れ場それぞれに導くための、マニホールドおよび入口ポートを含む。燃料セルスタックは、さらには、過剰燃料および酸化剤を駆逐するための、排気マニホールドおよび出口ポートを含む。燃料セルスタックは、さらには、燃料セルスタックにより発生させられる熱を駆逐する助けとなる冷却剤流体を循環させるためのマニホールドを含み得る。
[007]一部の燃料セル用途において、高い量の電力を電気的負荷に送達することが望ましくあり得る。このことは、高い電位、高い電流、または両方において電力を送達することにより達成され得る。一部の用途において、高い電位において、ただし低い電流を伴って、高い電力を送達することが望ましくあり得る。そのようにすることは、電流を搬送する電気伝導体のサイズを減少し、以て、燃料セルスタックを使用する機構またはデバイスのサイズを減少し得る。それゆえに、燃料セルを積層して、燃料セルスタックにより発生させられる電位を増大することが望ましくあり得る。しかしながら、燃料セルを積層することは、燃料、酸化剤、および冷却剤を搬送するマニホールドの長さを増大し得る。マニホールドの長さを増大することは、それらのマニホールド内を進行する流体の速度を増大し、燃料セルによる流体の不均一な利用を結果的に生じさせ得る。燃料セルによる流体の不均一な利用は、ＭＥＡ活性区域の不均一な使用、および、減少される効率を結果的に生じさせ得る。マニホールドのサイズを増大して、流体速度を減少することは、より大きい燃料セルスタックを結果的に生じさせ得る。さらに、他のものより実質的に長い１つの寸法を伴う燃料セルスタックは、望ましくなくあり得るものであり、なぜならば、そのような燃料セルスタックを収納するために現在利用可能な既存のハウジングは、ほとんど存しないことがあるからである。それゆえに、高電圧燃料セルスタックの設計を改善しようとする継続的な挑戦が存する。
[008]開示される高電圧燃料セルスタック設計は、上記で論述された１つもしくは複数の問題、および／または、既存の技術に関する他の問題を克服することを対象とする。
[009]１つの態様において、本開示は、電気化学セルスタック接合体を対象とする。電気化学セルスタック接合体は、複数の電気化学セルサブスタックを備え得る。第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、直列に電気的に接続され、並列に流体的に接続され得る。第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、複数の電気化学セルを備え得る。電気化学セルは、カソード触媒層、アノード触媒層、およびカソード触媒層とアノード触媒層との間に介在させられる高分子膜を備え得る膜電極接合体を備え得る。第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、アノードプレートおよびカソードプレートであって、膜電極接合体が、それらのアノードプレートとカソードプレートとの間に介在させられる、アノードプレートおよびカソードプレートを備え得る。第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、カソードプレートとカソード触媒層との間に配置されるカソード流れ場を備え得る。電流が、第１の電気化学セルサブスタックから第２の電気化学セルサブスタックに通過し得る。第１の電気伝導性構造が、第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設され得るものであり、第２の電気伝導性構造が、第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設され得る。第１の電気伝導性構造は、第２の電気伝導性構造に電気的に結合され得る。電気伝導性構造が、第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設され得る。電気伝導性構造が、第１または第２の電気化学セルサブスタックのうちの少なくとも１つの第１の端部に配設され得る。電気伝導性構造は、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームに電気的に結合され得る。電気伝導性構造は、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームとともに、共通の電位にあり得る。第１の電流コレクタが、第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設され得るものであり、第２の電流コレクタが、第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設され得る。第１の電流コレクタは、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより高い電位にあり得る。第２の電流コレクタは、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより低い電位にあり得る。第１の電流コレクタは、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトの電位にあり得るものであり、第２のコレクタは、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトの電位にあり得る。電子が、（ｉ）第１の電流コレクタから、第１の電気化学セルサブスタックの第２の端部への第１の方向において、および、（ｉｉ）第２の電気化学セルサブスタックの第２の端部から、第２の電流コレクタへの第２の方向において流れ得る。第１の方向は、第２の方向に対して反対であり得る。電気絶縁体が、第１の電気化学セルサブスタックと第２の電気化学セルサブスタックとの間に配設され得る。燃料、酸化剤、または冷却剤のうちの少なくとも１つの供給が、並列に流体接続される、第１の電気化学セルサブスタックと第２の電気化学セルサブスタックとの間で分けられ得る。マニホールド分配プレートが、第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に接続され得る。マニホールド分配プレートは、燃料、酸化剤、または冷却剤のうちの少なくとも１つの供給を、第１および第２の電気化学セルサブスタックに対して流体的に分け得る。カソード流れ場は、多孔質構造を含み得る。複数の電気化学セルサブスタックは、約０アンペアから約１０００アンペアの電流を発生させ得る。
[010]別の態様において、本開示は、電気化学セルスタック接合体を配置構成する方法を対象とする。方法は、第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックを、直列に電気的に接続するステップを含み得る。方法は、第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックを、並列に流体的に接続するステップをさらに含み得る。第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、複数の電気化学セルを備え得る。電気化学セルは、カソード触媒層、アノード触媒層、およびカソード触媒層とアノード触媒層との間に介在させられる高分子膜を備える膜電極接合体を備え得る。電気化学セルは、アノードプレートおよびカソードプレートであって、膜電極接合体が、それらのアノードプレートとカソードプレートとの間に介在させられる、アノードプレートおよびカソードプレートと、カソード流れ場と、アノード流れ場とを備え得る。方法は、第１の電気伝導性構造を、第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、第２の電気伝導性構造を、第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、第１の電気伝導性構造を、第２の電気伝導性構造に電気的に結合するステップとをさらに含み得る。方法は、電気伝導性構造を、第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップをさらに含み得る。方法は、電気伝導性構造を、第１または第２の電気化学セルサブスタックのうちの少なくとも１つの第１の端部に配設するステップをさらに含み得る。電気伝導性構造は、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームに電気的に結合され得る。電気伝導性構造は、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームとともに、共通の電位にあり得る。方法は、第１の電流コレクタを、第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、第２の電流コレクタを、第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップとをさらに含み得る。第１の電流コレクタは、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより高い電位にあり得る。第２の電流コレクタは、電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより低い電位にあり得る。方法は、電気絶縁体を、第１の電気化学セルサブスタックと第２の電気化学セルサブスタックとの間に配設するステップをさらに含み得る。
[011]上述の全体的な説明、および、後に続く詳細な説明の両方は、請求される際、本開示について、単に例示的および解説的であり、限定的ではないということが理解されるべきである。
[012]本明細書に組み込まれ、本明細書の部分の構成物である、添付図面は、本開示の実施形態を例解し、説明とともに、本開示の原理を解説するように働く。
[020]本開示の例示的な実施形態に対する言及が、今から詳細に為されることになり、それらの実施形態の例が、添付図面において例解される。可能である場合はいつでも、同じ参照番号が、同じまたは類する部分を指すために、図面の全体を通して使用されることになる。電気を発生させるための電気化学燃料セルスタックとの関係において説明されるが、本開示のデバイスおよび方法は、電解セル、水素精製器、水素エキスパンダ、および水素ポンプを含むが、それらに制限されない、様々なタイプの燃料セルまたは電気化学セルによって用いられ得るということが理解される。
[021]図１は、例示的な実施形態による、燃料セルスタック１１の少なくとも一部分を形成するために、長手方向軸５に沿って一体に積層される複数の電気化学セル、例えば、燃料セル１０の側面概略側面図である。燃料セル１０は、一括して膜電極接合体（ＭＥＡ）１８と呼称され得る、さらには本明細書においてカソードと呼称され得るカソード触媒層１２と、さらには本明細書においてアノードと呼称され得るアノード触媒層１４と、カソード触媒層１２とアノード触媒層１４との間に配設されるプロトン交換膜（ＰＥＭ）１６とを備えることができる。ＰＥＭ１６は、純粋な高分子膜、または、他の材料を伴う複合膜を含むことができる。例えば、シリカ、ヘテロポリ酸、層状金属リン酸塩、リン酸塩、およびリン酸ジルコニウムが、高分子マトリクス内に埋め込まれ得る。ＰＥＭ１６は、プロトンに対して透過性であり得るものであり、一方で、電子を伝導しない。カソード触媒層１２およびアノード触媒層１４は、触媒を内包する多孔質炭素電極を含むことができる。触媒材料、例えば白金が、酸素および燃料の反応を増大することができる。一部の実施形態において、カソード触媒層１２およびアノード触媒層１４は、約１μｍの平均孔サイズを有し得る。
[022]燃料セル１０は、２つのバイポーラプレート、例えば、カソードプレート２０およびアノードプレート２２を備えることができる。カソードプレート２０は、カソード触媒層１２に近接して配置され得るものであり、アノードプレート２２は、アノード触媒層１４に近接して配置され得る。ＭＥＡ１８は、カソードプレート２０とアノードプレート２２との間に介在させられ、それらのプレートの間で囲繞され得る。カソード区画１９が、ＭＥＡ１８とカソードプレート２０との間に形成され得るものであり、アノード区画２１が、ＭＥＡ１８とアノードプレート２２との間に形成され得る。カソードプレート２０およびアノードプレート２２は、電流コレクタの役割を果たし、それぞれの電極表面（例えば、アノード触媒層１４およびカソード触媒層１２）への燃料および酸化剤に対するアクセス流れ通路を提供し、燃料セル１０の動作の間に形成される水の除去のための流れ通路を提供することができる。異なる１つまたは複数の伝導性構造が、カソードプレート２０およびアノードプレート２２の代わりに、または、それらのプレートに加えて、電流コレクタとして機能し得る。カソードプレート２０およびアノードプレート２２は、さらには、冷却剤流体（例えば、水、グリコール、または、水グリコール混合物）に対する流れ通路を規定することができる。例えば、近接する燃料セル１０のカソードプレート２０とアノードプレート２２との間に、冷却剤区画２３が形成され得るものであり、その冷却剤区画２３は、近接する燃料セル１０の間で冷却剤流体を循環させるように構成される。燃料セル１０により発生させられる熱は、冷却剤流体に伝達され、冷却剤流体の循環により別のところに搬送され得る。カソードプレート２０およびアノードプレート２２は、例えば、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、チタン、銅、Ｎｉ−Ｃｒ合金、グラファイト、または、任意の他の適した電気伝導性材料から作製され得る。
[023]一部の実施形態において、例えば、図１において例解されるように、燃料セル１０は、さらには、ＭＥＡ１８の各々の側で、燃料セル１０の中に、電気伝導性ガス拡散層（例えば、カソードガス拡散層２４およびアノードガス拡散層２６）を含み得る。ガス拡散層２４、２６は、セルの中でのガスおよび液体の輸送を可能にする拡散媒体として働き、カソードプレート２０、アノードプレート２２と、ＭＥＡ１８との間の電気的伝導を提供し、燃料セル１０からの熱およびプロセス水の除去において助力となり、一部の事例において、ＰＥＭ１６に対する機械的支持を提供し得る。ガス拡散層２４、２６は、ＰＥＭ１６に面する側にコーティングされるカソード触媒層１２およびアノード触媒層１４を伴う、織布または不織布の炭素布を含むことができる。一部の実施形態において、カソード触媒層１２およびアノード触媒層１４は、近接するＧＤＬ２４、２６またはＰＥＭ１６のいずれか上へとコーティングされ得る。一部の実施形態において、ガス拡散層２４、２６は、約１０μｍの平均孔サイズを有し得る。
[024]燃料セル１０は、ＭＥＡ１８の各々の側に配置される流れ場をさらに含み得る。流れ場は、ＭＥＡ１８の各々の側の燃料および酸化剤が、場を通って流れる、および、ＭＥＡ１８に達することを可能にするように構成され得る。これらの流れ場は、カソードおよびアノード触媒層１２、１４への、燃料および酸化剤の均一な分配を手助けし得る。触媒層１２、１４への、燃料および酸化剤の均一な分配は、燃料セル１０の性能を増大し得る。一部の実施形態において、燃料セル１０は、カソードプレート２０とＧＤＬ２４との間に配置される多孔質構造を含むカソード流れ場２８を含み得る。一部の実施形態において、別個の多孔質構造よりむしろ、燃料セル１０は、カソードプレート２０内に形成されるカソード流れ場を備え得る。一部の実施形態において、燃料セル１０は、図２に関して本明細書においてさらに説明されるように、アノードプレート２２により形成され得るアノード流れ場３０を含み得る。一部の実施形態において、燃料セル１０は、アノードプレート２２とＧＤＬ２６との間に配置される多孔質構造を含むアノード流れ場を含み得る。燃料セル１０の様々な実施形態において、上記で説明された流れ場の任意の組合せが利用され得るということが思索される。ＧＤＬ２４は、カソード流れ場２８からのカソード触媒層１２の機械的保護を提供し得る。
[025]図１においての１つの燃料セル１０のみが、カソード触媒層１２、アノード触媒層１４、プロトン交換膜１６、膜電極接合体（ＭＥＡ）１８、カソード区画１９、カソードプレート２０、アノード区画２１、アノードプレート２２、冷却剤区画２３、ガス拡散層２４、ガス拡散層２６、カソード流れ場２８、およびアノード流れ場３０に対する参照番号を含むが、スタック１１の他の燃料セル１０は、同じ要素を含み得るということが理解されるべきである。
[026]燃料セルスタック１１は、さらには、燃料セル１０の積層されるカソードプレート２０およびアノードプレート２２の系列により規定される長手方向軸５に沿って延びる複数の流体マニホールド３１ａ、３１ｂを含み得る。流体マニホールド３１ａ、３１ｂは、燃料（例えば、水素）および酸化剤（例えば、酸素）を各々の燃料セル１０のＭＥＡ１８にフィードし、反応物生成物（例えば、未反応の燃料、未反応の酸化剤、および水）を各々の燃料セルのＭＥＡ１８から排出するために構成され得る。流体マニホールド３１Ａ、３１Ｂは、さらには、冷却剤流体をフィードおよび排出するために構成され得る。流体マニホールド３１ａ、３１ｂを通る流れの方向は変動し得る。例えば、一部の実施形態において、マニホールドおよび区画を通る流れは並流であり得るものであり、一方で、他の実施形態において、流れ経路のうちの１つまたは複数は向流であり得る。例えば、一部の実施形態において、アノードフィードマニホールド３２ａ、３２ｂ（図３に関して下記で論考される）を通る燃料の流れは、カソードフィードマニホールド４４ａ、４４ｂ（図３に関して下記で論考される）を通る酸化剤の流れに対して向流であり得る。流体マニホールド３１ａ、３１ｂは、通路およびポートを介してＭＥＡ１８に流体接続し得る。特定のマニホールド、通路、およびポートが、本明細書において「フィード」、「排出」、「入口」または「出口」として識別されることがあるが、これらの名称は、流れの方向に基づいて決定され得るものであり、流れの方向は、切り替えられ得るということが理解されるべきである。流れの方向を変化させることは、これらの名称を変化させ得る。
[027]図２は、例示的な実施形態による、アノードプレート２２の正面図である。図２において可視の側は、ＭＥＡ１８のアノード側（すなわち、アノード触媒層１４およびガス拡散層２６）に面し、アノード区画２１の１つの側を規定するように構成される側である（例えば、図１を確認されたい）。アノードプレート２２は、いろいろなセクションを含み得る。これらのセクションは、例えば、第１のマニホールドセクション３１Ａおよび第２のマニホールドセクション３１Ｂ、第１のアノード分配チャネル６９および第２のアノード分配チャネル７１などの分配チャネルセクション、ならびに、アノード流れ場３０を含み得る。図２において示されるように、アノードプレート２２は、第１のマニホールドセクション３１Ａ内に、アノードフィードマニホールド３２と、カソード排出マニホールド５４と、冷却剤フィードマニホールド５６とを含み得るものであり、一方で、第２のマニホールドセクション３１Ｂは、アノード排出マニホールド４２と、カソードフィードマニホールド４４と、冷却剤排出マニホールド６２とを含み得る。各々のマニホールドに対する入口および出口の名称は、例えば、燃料セル１０を通る燃料、酸化剤、または冷却剤流体流れの、それぞれの流れ方向を切り替えることにより切り替えられ得るということが理解されるべきである。
[028]図２において示されるように、第１および第２のマニホールドセクション３１Ａ、３１Ｂとアノード流れ場３０との間に配設されるのが、第１および第２のアノード分配チャネル６９、７１である。第１のアノード分配チャネル６９は、アノードフィードマニホールド３２から供給される燃料を、アノード入口ポート３５を経て、アノード流れ場３０に分配するように構成され得る。第２のアノード分配チャネル７１は、アノード流れ場３０からの燃料（例えば、未反応の燃料）を収集し、燃料を、アノード出口ポート３７を通し、アノード排出マニホールド４２に導くように構成され得る。第１のアノード分配チャネル６９および第２のアノード分配チャネル７１は、ＭＥＡ１８とアノードプレート２２との間のサンドイッチであり、ＭＥＡ１８およびアノードプレート２２により規定され得る。第１のアノード分配チャネル６９および第２のアノード分配チャネル７１の周辺部は、図２において例解されるように、表面ガスケット４３により封止され得る。一部の実施形態において、第１のアノード分配チャネル６９の幅、および、第２のアノード分配チャネル７１の幅は、アノード流れ場３０の幅に全体的に等しくあり得る。
[029]図３は、長さ３４、幅３６、および高さ３８の燃料セルスタック１１の線図を示す。燃料セルスタック１１は、積層されるセルを備え得るものであり、それらのセルの面積は、燃料セルスタック１１の正面端部３９の面積と実質的に同様である。燃料セルスタック１１は、概念的に２つに分割され得るセルを備え得るものであり、各々のセルの半分体は、第１および第２のサブスタック４０、４１を成り立たせる。サブスタック４０は、サブスタック４１のそばにあり得る。サブスタック４１などのサブスタックは、流体マニホールドのセットを有し得る。サブスタック４０、４１内のマニホールド３１ａは、アノードフィードマニホールド３２ａ、３２ｂそれぞれと、カソード排出マニホールド５４ａ、５４ｂそれぞれと、冷却剤フィードマニホールド５６ａ、５６ｂそれぞれとを備え得る。サブスタック４０、４１内のマニホールド３１ｂは、アノード排出マニホールド４２ａ、４２ｂそれぞれと、カソードフィードマニホールド４４ａ、４４ｂそれぞれと、冷却剤排出マニホールド６２ａ、６２ｂそれぞれとを備え得る。各々のマニホールドに対する入口および出口の名称は、例えば、燃料セル１０を通る燃料、酸化剤、または冷却剤流体流れの、それぞれの流れ方向を切り替えることにより切り替えられ得るということが理解されるべきである。
[030]各々のマニホールドの断面積は変動し得る。例えば、図３において示されるように、カソードフィードおよび排出マニホールド４４ａ、４４ｂ、５４ａ、５４ｂは、冷却剤フィードおよび排出マニホールド５６ａ、５６ｂ、６２ａ、６２ｂより大きい断面積を有し得る。冷却剤フィードおよび排出マニホールド５６ａ、５６ｂ、６２ａ、６２ｂは、アノードフィードおよび排出マニホールド３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂより大きい断面積を有し得る。
[031]サブスタック４０、４１内のマニホールドの配置構成は変動し得る。図３において示されるように、マニホールドの配置構成は、マニホールドセクション３１ａ、３１ｂの間で異なり得る。１つの例解的な例において、図３において示されるように、冷却剤フィードマニホールド５６ａは、アノードフィードマニホールド３２ａと、カソード排出マニホールド５４ａとの間に配置され得るものであり、冷却剤排出マニホールド６２ａは、アノード排出マニホールド４２ａと、カソードフィードマニホールド４４ａとの間に配置され得る。一部の実施形態において、カソード排出マニホールド５４ａは、冷却剤フィードマニホールド５６ａの左であり得るものであり、アノードフィードマニホールド３２ａは、冷却剤フィードマニホールド５６ａの右であり得るものであり、一方で、カソードフィードマニホールド４４ａは、冷却剤排出マニホールド６２ａの右であり得るものであり、アノード排出マニホールド４２ａは、冷却剤排出マニホールド６２ａの左であり得る。第１のマニホールドセクション３１ａと、第２のマニホールドセクション３１ｂとの間で、冷却剤マニホールドに相対的なアノードおよびカソードマニホールドの配置を取り替えることは、直線的横断流れよりむしろ、対角線交差向流の流れ、すなわち「ｚ流れ」を助長し得る。対角線交差向流の流れは、活性区域にわたって、燃料および酸化剤の改善された一様な分配を提供し得るものであり、そのことは、燃料セル性能を改善し得る。性能は、対角線交差向流の流れが、利用される活性区域を最大化し得るので、改善され得る。
[032]第１の流体マニホールド３１ａおよび第２の流体マニホールド３１ｂの中央においての冷却剤マニホールド５６ａ、６２ａの配置は、冷却剤区画の中央領域が、最も多い冷却剤流体流れを受けることを結果的に生じさせ得る。冷却剤区画の中央領域は、燃料セル１０の活性区域の中央領域に対応し得る。燃料セル１０の活性区域の中央領域は、増大される熱発生に遭遇し得る。一部の実施形態において、最も多い熱を発生させ得る燃料セルスタック１１の中の燃料セルの領域は、最も多い冷却剤流体流れを受ける領域と対応し得る。
[033]電位が、燃料セルスタック１１の正面端部３９と背面端部６６との間で発生させられ得る。燃料セルスタック１１が負荷を負う（例えば、電流を外部電気的負荷に送達している）とき、電流は、より高い電位を伴う燃料セルスタック１１上の点から、負荷を通り、より低い電位を伴う燃料セルスタック１１上の点に流れ得る。例えば、電流は、正面端部３９から、外部負荷（図示せず）を通り、背面端部６６に流れ得る。このことが起こるとき、電子は、正面端部３９から背面端部６６への方向において、燃料セル１０にわたって流れ得る。
[034]燃料セルスタック１１は、電力を発生させ得る。発生させられる電力の量は、燃料セルスタック１１にわたって発生させられる電位、および、燃料セルスタック１１を通過する電流により決定され得る。燃料セルスタック１１の代替の構成は、より高い電位を発生させ、より小さい電流を通過させることにより、同じ量の電力を送達する能力があり得る。例えば、図４は、例示的な実施形態による、燃料セルスタック１１の別の構成の線図である。図３において例解されるような燃料セルスタック１１のセルが、各々のセルの面積が各々のサブスタック４０の正面端部の面積と実質的に同様であるように２つに分割される（例えば、半分に分割される）ならば、サブスタック４１の中のセルは、サブスタック４０の中のセルの背後に配置され得る（すなわち、サブスタック４１は、サブスタック４０の背後のポジションであり得る）。一部の実施形態において、サブスタック４１は、サブスタック４０の前方に配置され得る。これらの配置構成のいずれにおいても、発生させられる電位は、図３において例解される実施形態においてより高くあり得るものであり、なぜならば、直列に電気的に接続される、より多いセルが存するからである。通過させられる電流は、図３において例解される実施形態においてより低くあり得るものであり、なぜならば、活性区域は、サブスタック４０およびサブスタック４１の両方内のセルの面積よりむしろ、サブスタック４０内のセルの面積に制限されるからである。図４において例解される実施形態において、マニホールド５４ａ、５６ａ、３２ａ、４２ａ、６２ａ、および４４ａの長さは、燃料、冷却剤、および酸化剤を、より大である距離で、サブスタック４１に送達するために、図３において例解される実施形態の長さから増大され得る。これらのマニホールドの長さを増大することは、燃料セルスタック１１を通る燃料、冷却剤、または酸化剤のうちの少なくとも１つの速度を増大し得る。増大される速度は、これらの物質のうちの１つまたは複数の不均一な消費を結果的に生じさせ得る。速度を減少し、これらの物質の消費の一様性を増大するために、マニホールドのサイズが増大され得る。しかしながら、マニホールドのサイズを増大することは、燃料セルスタック１１の総体的なサイズを増大し得る。サブスタック４１を収納するために長さ３４を増大することは、長さ６８を、高さ３８および／または幅７０より実質的に大きくし得る。一部の実施形態において、燃料セルスタック１１が、互いと同様な２つ以上の寸法を有することが好ましくあり得る。例えば、一部の実施形態において、燃料セルスタック１１が、長さ６８を、高さ３８の３０．４８ｃｍ（１フィート）の範囲内にすることが好ましくあり得る。一部の実施形態において、燃料セルスタック１１が、長さ６８を、幅７０の３０．４８ｃｍ（１フィート）の範囲内にすることが好ましくあり得る。一部の実施形態において、寸法の間の関係性と関連付けられる好ましさは存しないことがある。
[035]図５は、例示的な実施形態による、燃料セルスタック１１の別の構成の線図である。サブスタック４０、４１は、互いのそばに配置構成され得る。一部の実施形態において、サブスタック４０の正面端部３９ａは、サブスタック４１の背面端部６６ｂに近接し得る。この様式において、電位が、サブスタック４０の正面端部３９ａと、サブスタック４０の背面端部６６ａとの間で確立され得るものであり、電位が、サブスタック４１の正面端部３９ｂと、サブスタック４１の背面端部６６ｂとの間で確立され得る。電位を、サブスタック４０の正面端部３９ａと、サブスタック４１の背面端部６６ｂとの間で確立するために、サブスタック４０の背面端部６６ａ、および、サブスタック４１の正面端部３９ｂが、電気的に結合され得る。例えば、サブスタック４０の背面端部６６ａ、および、サブスタック４１の正面端部３９ｂは、一体にハード配線され得る。一部の実施形態において、電気伝導材料（例えば、金属プレート）が、サブスタック４０の背面端部６６ａの少なくとも一部分、および、サブスタック４１の正面端部３９ｂの少なくとも一部分にわたって設置され得る。図６において例解されるように、電気伝導金属プレート１０４が、サブスタック４０の背面端部６６ａ、および、サブスタック４１の正面端部３９ｂにわたって設置され得る。この配置構成によって、サブスタック４０およびサブスタック４１は、直列に電気的に接続されると考えられ得る。サブスタック４０の正面端部３９ａにおいての電位は、サブスタック４１の背面端部６６ｂより高い電位にあり得る。一部の実施形態において、サブスタック４０の正面端部３９ａにおいての電位は、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトであり得る。一部の実施形態において、サブスタック４１の背面端部６６ｂにおいての電位は、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトであり得る。燃料セルスタック１１が電気的負荷を負うとき、電流は、サブスタック４０の正面端部３９ａから電気的負荷を通り、電気的負荷からサブスタック４１の背面端部６６ｂに流れ得る。電子は、サブスタック４０の正面端部３９ａからサブスタック４０の背面端部６６ａへの方向において、サブスタック４０内のセルにわたって流れ得る。この方向は、矢印１０６ａにより指示される。電子は、矢印１０６ｂにより指示される方向において、電気伝導材料を越えるなどして、サブスタック４０の背面端部６６ａからサブスタック４１の正面端部３９ｂに渡り得る。電子は、サブスタック４１の正面端部３９ｂからサブスタック４１の背面端部６６ｂへの方向において、サブスタック４１内のセルにわたって流れ得る。この方向は、矢印１０６ｃにより指示される。サブスタック４０、４１は、約０アンペアから約１０００アンペアの電流を発生させ得る。
[036]一部の実施形態において、電気絶縁材料７２が、サブスタック４０、４１の間に配設され得る。絶縁材料７２は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのプラスチックであり得る。絶縁材料７２は、短絡がサブスタック４０、４１の間で確立されることを防止し得る。
[037]一部の実施形態において、サブスタック４１の背面端部６６ｂは、例えば、サブスタック４１の背面端部６６ｂを、サブスタック４１の背面端部６６ｂが保持されることになる電位にある、別の点にハード配線または結合することにより、１つまたは複数の電位に保持され得る。この電位は、例えば、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレーム（例えば、乗物シャーシ）の電位であり得る。一部の実施形態において、サブスタック４０、４１が互いに接続される点は、１つまたは複数の電位に保持され得る。この電位は、例えば、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレーム（例えば、乗物シャーシ）の電位であり得る。そのような接続を為すことは、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレームの電位より下の、サブスタック４１の背面端部６６ｂにおいての電位を強制し得る。そのような接続を為すことは、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレームの電位より上の、サブスタック４０の正面端部３９ａにおいての電位を強制し得る。そのような接続を、サブスタック４１の背面端部６６ｂをフレームに接続することの代わりに為すことは、燃料セルスタック１１上の一部またはすべての場所が、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレーム（例えば、乗物シャーシ）の電位に、より近くなることを許し得る。例えば、燃料セルスタック１１にわたる電位が５６０Ｖであり、サブスタック４０の正面端部３９ａと背面端部６６ａとの間の電位が、サブスタック４１の正面端部３９ｂと背面端部６６ｂとの間の電位と同じであるならば、サブスタック４０、４１が互いに接続される点を、燃料セルスタック１１を収容する乗物のシャーシに接続することは、燃料セルスタック１１上の点と乗物シャーシとの間の、電位においての最も大である差を、２８０Ｖ（２で除算された５６０Ｖ）に実質的に等しくし得る。この例において、サブスタック４０の正面端部３９ａにおいての電位は、乗物シャーシより２８０Ｖ上であり得るものであり、サブスタック４１の背面端部６６ｂにおいての電位は、乗物シャーシより２８０Ｖ下であり得る。サブスタック４１の背面端部６６ｂが、サブスタック４０、４１が互いに接続される点が乗物シャーシに接続されることの代わりに、乗物シャーシに接続されるならば、燃料セルスタック１１上の点と乗物シャーシとの間の、電位においての最も大である差は、５６０Ｖであり得る。この例において、サブスタック４０の正面端部３９ａにおいての電位は、乗物シャーシより５６０Ｖ上であり得る。燃料セルスタック１１上の一部またはすべての場所を、燃料セルスタック１１を収容する機構のフレーム（例えば、乗物シャーシ）の電位に、より近くすることは、燃料セルスタック１１と、フレームと同じ電位に保持される構成要素、または、他のより低い電位においての構成要素との間の短絡の事象において、損傷または傷害の程度を減少し得る。
[038]一部の実施形態において、マニホールド４４ａ、４４ｂは、酸化剤をサブスタック４０、４１それぞれに送達し得る。マニホールド５４ａ、５４ｂは、酸化剤をサブスタック４０、４１それぞれから受け得る。マニホールド３２ａ、３２ｂは、燃料をサブスタック４０、４１それぞれに送達し得る。マニホールド４２ａ、４２ｂは、燃料をサブスタック４０、４１それぞれから受け得る。マニホールド６２ａ、６２ｂは、冷却剤をサブスタック４０、４１それぞれに送達し得る。マニホールド５６ａ、５６ｂは、冷却剤をサブスタック４０、４１それぞれから受け得る。一部の実施形態において、サブスタック４０、４１は、各々、酸化剤、燃料、および／または冷却剤の、それらのサブスタック自体のストリームを受け得る。この配置構成において、サブスタック４０、４１は、流体的に並列に接続されると考えられ得る。
[039]図５において例解される実施形態において、燃料セルスタック１１は、互いと同様な２つ以上の寸法を有し得る。例えば、幅７０および長さ３４は、互いの３０．４８ｃｍ（１フィート）の範囲内にあり得る。
[040]図７は、マニホールド分配プレート７４の例示的な実施形態の線図である。マニホールド分配プレート７４は、図５の燃料セルスタック１１に対して、燃料、冷却剤、および酸化剤をそれぞれのフィードマニホールドに分配し、燃料、冷却剤、および酸化剤をそれぞれの排出マニホールドから受け得る。マニホールド分配プレート７４は、プレート背面端部７６上のポートが燃料セルスタック１１のマニホールドと位置合わせするように、図５において例解される燃料セルスタック１１の、サブスタック４０の背面端部６６ａ、および、サブスタック４１の正面端部３９ｂに対して設置され得る。一部の実施形態において、マニホールド分配プレート７４は、電気伝導金属プレート１０４に対して設置され得る。一部の実施形態において、電気絶縁材料（図示せず）が、マニホールド分配プレート７４とサブスタック４０、４１との間に、および／または、マニホールド分配プレート７４と電気伝導金属プレート１０４との間に介在させられ得る。プレート正面端部７８上のポートが、実線によって例解され、プレート背面端部７６上のポートが、破線によって例解される。マニホールド分配プレート７４は、単一の流体源接続（例えば、燃料源接続）が、流体を複数個のマニホールドに供給することを許し得る。マニホールド分配プレート７４は、プレート正面端部７８上の、流体を受けるための単一のポートと、流体を放出するための、プレート背面端部７６上の２つのポートとを有し得るものであり、流体を受けるための単一のポートは、流体を放出するための２つのポートに流体結合される。例えば、プレート正面端部７８上に位置するアノード受けポート８０は、燃料を受け、その燃料を、プレート背面端部７６上に位置するアノード放出ポート８４ａ、８４ｂに導き得る。燃料は、アノード放出ポート８４ａ、８４ｂから、燃料セルスタック１１のマニホールド３２ａ、３２ｂ内へと導かれ得る。プレート正面端部７８上に位置するカソード受けポート８８は、酸化剤を受け、その酸化剤を、プレート背面端部７６上に位置するカソード放出ポート９２ａ、９２ｂに導き得る。酸化剤は、カソード放出ポート９２ａ、９２ｂから、燃料セルスタック１１のマニホールド４４ａ、４４ｂ内へと導かれ得る。プレート正面端部７８上に位置する冷却剤受けポート９６は、冷却剤を受け、その冷却剤を、プレート背面端部７６上に位置する冷却剤放出ポート９８ａ、９８ｂに導き得る。冷却剤は、冷却剤放出ポート９８ａ、９８ｂから、燃料セルスタック１１のマニホールド６２ａ、６２ｂ内へと導かれ得る。マニホールド分配プレート７４は、プレート背面端部７６上の、流体を受けるための２つのポートと、流体を放出するための、プレート正面端部７８上の１つのポートとを有し得るものであり、流体を受けるための２つのポートは、流体を放出するための単一のポートに流体結合される。例えば、プレート背面端部７６上に位置するアノード受けポート８２ａ、８２ｂは、燃料を燃料セルスタック１１のマニホールド４２ａ、４２ｂから受け、その燃料を、プレート正面端部７８上に位置するアノード放出ポート８６に導き得る。燃料は、燃料セルスタック１１から排出される燃料を受けるように構成される外部システム内へと放出され得る。プレート背面端部７６上に位置するカソード受けポート９０ａ、９０ｂは、酸化剤をマニホールド５４ａ、５４ｂから受け、その酸化剤を、プレート正面端部７８上に位置するカソード放出ポート９４に導き得る。酸化剤は、燃料セルスタック１１からの酸化剤排出を受けるように構成される外部システム内へと放出され得る。プレート背面端部７６上に位置する冷却剤受けポート１００ａ、１００ｂは、冷却剤をマニホールド５６ａ、５６ｂから受け、その冷却剤を、プレート正面端部７８上に位置する冷却剤放出ポート１０２に導き得る。冷却剤は、燃料セルスタック１１からの冷却剤排出を受けるように構成される外部システム内へと放出され得る。
[041]上述は、プレート背面端部７６上の２つのポートに結合される、プレート正面端部７８上の単一のポートの複数個のセットを有すると、マニホールド分配プレート７４を説明しているが、他の配置構成が構想され得るということが理解されるべきである。例えば、プレート背面端部７６上の、より少ないポートに結合される、プレート正面端部７８上の、より多いポートが存し得る。異なる流体が、マニホールド分配プレート７４内のポートの異なる配置構成の間で分配され得る。
[042]上述の説明は、例解の目的のために提示されたものである。その説明は、網羅的ではなく、開示される寸分違わない形式または実施形態に限定されない。実施形態の修正および適合が、本明細書の考察、および、開示される実施形態の実践から明白であろう。
[043]なおまた、例解的な実施形態が本明細書において説明されたが、範囲は、本開示に基づく均等な要素、修正、省略、組合せ（例えば、様々な実施形態にわたる態様の）、適合、および／または改変を有する一切の実施形態を含む。特許請求の範囲においての要素は、特許請求の範囲において用いられる文言に基づいて広範に解釈されるべきであり、本明細書において、または、本出願の手続処理の間に説明される例に限定されるべきではなく、それらの例は、非排他的と解されるべきである。さらに、開示される方法のステップは、ステップを並べ替えること、および／または、ステップを挿入もしくは削除することを含む、任意の様式で修正され得る。
[044]用語「約」または「近似的に」は、本明細書において使用される際、当業者により決定されるような、個別の値に対する容認可能な誤差範囲の中を意味し、その誤差範囲は、部分的には、どのように値が測定または決定されるか、例えば、測定システムの制限に依存することになる。例えば、「約」は、当技術分野においての慣例によって、１または１を超える標準偏差の中を意味することがある。代替的には、「約」は、所与の値の１０％まで、５％まで、および、１％までなど、２０％までの範囲を意味することがある。
[045]本開示の特徴部および利点は、詳細な明細書から明白であり、かくして、添付される特許請求の範囲は、本開示の真の趣旨および範囲の中に収まる、すべてのシステムおよび方法を包含するということが意図される。本明細書において使用される際、不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、「１つまたは複数の」を意味する。同様に、複数形用語の使用は、その用語が所与の文脈において曖昧さのないものでない限り、必ずしも複数を表象するとは限らない。「および」または「または」などの単語は、別段に具体的に指図されない限り、「および／または」を意味する。さらに、数多くの修正および変更が、本開示を考究することから、たやすく浮かぶことになるので、本開示を、例解および説明される、そのままの構築物および動作に限定することは所望されず、よって、本開示の範囲の中に収まる、すべての適した修正および均等物が、頼むところにされることがある。
[046]本開示の他の実施形態が、本明細書の考察、および、本明細書においての本開示の実践から、当業者には明白であろう。本明細書および例は、単に例示的と考えられ、本開示の真の範囲および趣旨は、後に続く特許請求の範囲により指示されるということが意図される。
Claims (20)
- 複数の電気化学セルサブスタック
を備えた電気化学セルスタック接合体であって、
第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックは、直列に電気的に接続され、並列に流体的に接続され、
前記第１の電気化学セルサブスタックおよび前記第２の電気化学セルサブスタックは、複数の電気化学セルを備え、該複数の電気化学セルは、
カソード触媒層、アノード触媒層、および前記カソード触媒層と前記アノード触媒層との間に介在させられる高分子膜を備える膜電極接合体と、
アノードプレートおよびカソードプレートであって、前記膜電極接合体が、前記アノードプレートと前記カソードプレートとの間に介在させられる、アノードプレートおよびカソードプレートと、
前記カソードプレートと前記カソード触媒層との間に配置されるカソード流れ場と
を備える、
電気化学セルスタック接合体。 - 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、電流が、前記第１の電気化学セルサブスタックから前記第２の電気化学セルサブスタックに通過する、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、
前記第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設される第１の電気伝導性構造と、
前記第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設される第２の電気伝導性構造と
をさらに備え、
前記第１の電気伝導性構造は、前記第２の電気伝導性構造に電気的に結合される、
電気化学セルスタック接合体。 - 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設される電気伝導性構造をさらに備える電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、第１または第２の電気化学セルサブスタックのうちの少なくとも１つの第１の端部に配設される電気伝導性構造をさらに備え、前記電気伝導性構造は、前記電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームに電気的に結合される、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項５に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記電気伝導性構造は、前記電気化学セルスタック接合体を収容する前記機構の前記フレームと共通の電位にある、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、
前記第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設される第１の電流コレクタと、
前記第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設される第２の電流コレクタと
をさらに備える電気化学セルスタック接合体。 - 請求項７に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記第１の電流コレクタは、前記電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより高い電位にあり、前記第２の電流コレクタは、前記電気化学セルスタック接合体を収容する前記機構の前記フレームより低い電位にある、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項７に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記第１の電流コレクタは、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトの電位にあり、前記第２のコレクタは、約−１０００ボルトから約＋１０００ボルトの電位にある、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項７に記載の電気化学セルスタック接合体であって、電子が、（ｉ）前記第１の電流コレクタから、前記第１の電気化学セルサブスタックの第２の端部への第１の方向において、および、（ｉｉ）前記第２の電気化学セルサブスタックの第２の端部から、前記第２の電流コレクタへの第２の方向において流れ、前記第１の方向は、前記第２の方向と反対である、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、電気絶縁体が、前記第１の電気化学セルサブスタックと前記第２の電気化学セルサブスタックとの間に配設される、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、燃料、酸化剤、または冷却剤のうちの少なくとも１つの供給が、並列に流体接続される前記第１の電気化学セルサブスタックと前記第２の電気化学セルサブスタックとの間で分けられる、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に接続されるマニホールド分配プレートをさらに備え、前記マニホールド分配プレートは、燃料、酸化剤、または冷却剤のうちの少なくとも１つの供給を、前記第１および第２の電気化学セルサブスタックに対して流体的に分ける、電気化学セルスタック接合体。
- 請求項１に記載の電気化学セルスタック接合体であって、前記カソード流れ場は多孔質構造を含み、前記複数の電気化学セルサブスタックは、約０アンペアから約１０００アンペアの電流を発生させる、電気化学セルスタック接合体。
- 電気化学セルスタック接合体を配置構成する方法であって、
第１の電気化学セルサブスタックおよび第２の電気化学セルサブスタックを直列に電気的に接続するステップと、
前記第１の電気化学セルサブスタックおよび前記第２の電気化学セルサブスタックを並列に流体的に接続するステップと
を含み、
前記第１の電気化学セルサブスタックおよび前記第２の電気化学セルサブスタックは、
カソード触媒層、アノード触媒層、および前記カソード触媒層と前記アノード触媒層との間に介在させられる高分子膜を備える膜電極接合体と、
アノードプレートおよびカソードプレートであって、前記膜電極接合体が、前記アノードプレートと前記カソードプレートとの間に介在させられる、アノードプレートおよびカソードプレートと、
カソード流れ場およびアノード流れ場と
を備える複数の電気化学セルを備える、
方法。 - 請求項１５に記載の方法であって、
電気絶縁体を、前記第１の電気化学セルサブスタックと前記第２の電気化学セルサブスタックとの間に配設するステップと、
第１の電気伝導性構造を、前記第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、
第２の電気伝導性構造を、前記第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、
前記第１の電気伝導性構造を、前記第２の電気伝導性構造に電気的に結合するステップと
をさらに含む方法。 - 請求項１５に記載の方法であって、電気伝導性構造を、前記第１および第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップをさらに含む方法。
- 請求項１５に記載の方法であって、電気伝導性構造を、第１または第２の電気化学セルサブスタックのうちの少なくとも１つの第１の端部に配設するステップをさらに含み、前記電気伝導性構造は、前記電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームに電気的に結合される、方法。
- 請求項１８に記載の方法であって、前記電気伝導性構造は、前記電気化学セルスタック接合体を収容する前記機構の前記フレームと共通の電位にある、方法。
- 請求項１５に記載の方法であって、
第１の電流コレクタを、前記第１の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと、
第２の電流コレクタを、前記第２の電気化学セルサブスタックの第１の端部に配設するステップと
をさらに含み、
前記第１の電流コレクタは、前記電気化学セルスタック接合体を収容する機構のフレームより高い電位にあり、前記第２の電流コレクタは、前記電気化学セルスタック接合体を収容する前記機構の前記フレームより低い電位にある、方法。
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