JP2022523008A - 単位燃料電池、燃料電池スタックおよびバイポーラプレートアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料電池スタック（１）に関するものであって、各バイポーラプレート（１００）が少なくとも陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）を有する、複数のバイポーラプレート（１００）と、各膜電極アセンブリ（１０）が少なくとも膜（１３）によって分離される陽極（１１）および陰極（１２）を有する、前記バイポーラプレート（１００）によって挟まれている複数の膜電極アセンブリ（１０）とからなっており、前記バイポーラプレート（１００）は、前記膜電極アセンブリ（１０）の前記陽極（１１）が第１のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）に面し、前記同じ膜電極アセンブリ（１０）の前記陰極（１２）が第２のバイポーラプレート（１００）の前記陰極プレート（３０）に面するように、前記膜電極アセンブリ（１０）を挟んでおり、前記燃料電池スタック（１）のセルピッチは２つの隣接する膜電極アセンブリ（１０）の距離によって定義される前記燃料電池スタック（１）において、前記燃料電池スタック（１）の前記バイポーラプレート（１００）の境界において、前記挟まれた膜電極アセンブリ（１０）上で測定される、前記第１のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）と前記第２のバイポーラプレート（１００）の前記陰極プレート（３０）の間の全体距離（ｄ）が前記燃料電池スタック（１）の前記セルピッチと等しいことを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、単位燃料電池、燃料電池スタックおよびバイポーラプレートアセンブリに関する。

燃料電池スタックは、通常、複数の単位燃料電池から、より一般的には、いわゆるバイポーラプレートアセンブリによって分離される複数の膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）からなっている。バイポーラプレートアセンブリ自体は、通常、互いの上に置かれ、片側に反応物の流動場、反対側に冷却流体の流動場を有する少なくとも２枚の金属板、いわゆる流動場プレートからなっている。バイポーラプレートアセンブリにおいて、冷却流体流動場は互いに向き合っており、反応物流動場はバイポーラプレートアセンブリの、ＭＥＡに面する外面に配置されている。燃料電池スタックの運転中にＭＥＡによって生じる電流は、バイポーラプレートアセンブリ間の電位差をもたらす。それ故、個々のバイポーラプレートアセンブリまたは単位燃料電池は、短絡を避けるためにどんな状況でも互いに電気的に分離しておかなければならない。

電気的分離のために、膜電極アセンブリの周辺に配置されるかまたはそれを取り囲む絶縁層、いわゆるサブガスケットが設けられ、それによって膜電極サブガスケットアセンブリが形成される。サブガスケットは、普通、十分な短絡保護を達成するためにバイポーラプレートアセンブリの境界を越えて延在する。不都合なことに、これにより、燃料電池スタックのデザインが、例えば、ハウジング内の燃料電池スタックの適切な配置を妨げる、でこぼこの側壁を有するものとなる。

しかしながら、燃料電池スタックを組み立てる時、バイポーラプレートアセンブリおよびＭＥＡは、燃料電池スタックの機能を保証するために互いに正確に整列配置しなければならない。整列配置を容易にするために、各バイポーラプレートアセンブリに、さらに膜電極サブガスケットアセンブリにも、少なくとも１つ、好ましくは２つの特定の領域を備えることが知られており、そこではバイポーラプレート／膜電極サブガスケットアセンブリの幾何学的配列により整列具の配置が可能になる。そのような整列具はいわゆる案内棒または案内壁であってよく、これらは最終的な燃料電池スタックの外形寸法を定めるものである。

燃料電池スタックの要素の正確な整列配置のために、少なくともこれらの領域において、好ましくはいずれの場所においても、サブガスケットがバイポーラプレートアセンブリの境界を越えて延在しないことが必要である。残念なことに、これもまた、これらの領域において、不十分な電気的分離が生じることを意味しており、その結果、これらの領域は、主に曲がったバイポーラプレートおよび／または不適切なアセンブリによる、短絡の危険性がある。

したがって、電気的障害が排除されるように調整された幾何学的形状を有する燃料電池スタックを提供することが、本発明の目的である。

本目的は、請求項１に記載の燃料電池スタック、並びに請求項９に記載の単位燃料電池および請求項１０に記載のバイポーラプレートアセンブリによって解決される。

以下において、燃料電池スタックであって、各バイポーラプレートが少なくとも陽極プレートおよび陰極プレートを有する、複数のバイポーラプレートと、各膜電極アセンブリが少なくとも膜によって分離される陽極および陰極を有する、バイポーラプレートによって挟まれている複数の膜電極アセンブリとからなっており、バイポーラプレートは、膜電極アセンブリの陽極が第１のバイポーラプレートの陽極プレートに面し、同じ膜電極アセンブリの陰極が第２のバイポーラプレートの陰極プレートに面するように、膜電極アセンブリを挟んでいる、燃料電池スタックが提供される。さらに、燃料電池スタックのセルピッチは２つの隣接する膜電極アセンブリの距離によって定義される。短絡の危険性を減少させた燃料電池スタックを提供するために、燃料電池スタックのバイポーラプレートの境界において、挟まれた膜電極アセンブリ上で測定される、第１のバイポーラプレートの陽極プレートと第２のバイポーラプレートの陰極プレートの間の全体距離を燃料電池スタックのセルピッチと等しくすることが提案されている。

好ましい実施形態によれば、燃料電池スタックのバイポーラプレートの境界において、第１のバイポーラプレートの陽極プレートは膜電極アセンブリに対して第１の距離を有し、第２のバイポーラプレートの陰極プレートは膜電極アセンブリに対して第２の距離を有しており、第１の距離は第２の距離と異なっている。このことにより、いかなる短絡の危険性をもさらに回避することができる。

本発明のさらなる態様によれば、この特徴は単位燃料電池においても実施することができる。単位燃料電池は、通常、膜電極アセンブリを挟んでいる陽極および陰極プレートからなっている。たとえそのような単位燃料電池を独立型の燃料電池としても用いることができたとしても、そのような単位燃料電池によって供給される電圧は極めて小さい。それ故、燃料電池スタックを形成するためにこれらの単位燃料電池が積み重ねられて、１つ１つの単位燃料電池によって生じる電圧がほとんどの用途のために十分な大きさの電圧まで合計される。このことにより、２つの単位燃料電池の陽極および陰極プレートの裏側は互いに接触して設置され、それによってバイポーラプレートアセンブリを形成する。

単位燃料電池または燃料電池スタックの単位燃料電池の少なくとも１つは、少なくとも膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を挟んでいる陽極プレートおよび陰極プレートを有しており、ＭＥＡは、少なくとも膜によって分離される陽極および陰極を有している。このことにより、陽極は陽極プレートに面し、陰極は陰極プレートに面している。いかなる短絡をも回避するのに上記したように、陽極プレートはＭＥＡに対して第１の距離を有し、陰極プレートはＭＥＡに対して第２の距離を有することが提案されており、第１及び第２の距離は異なっている。このことにより、第１および第２の距離は同じ場所で決定または測定されることに留意されたい。

通常、陰極および陽極プレートは同一のデザインを有しており、安定性の理由から、プレートおよびＭＥＡ間の距離が極めて小さくなるように、境界は互いから分離されている。これもまた、ＭＥＡにおける対称配置、したがってＭＥＡに対する同一距離をもたらすことになる。上記のように、短絡の危険性はこの距離をセルピッチまで増大させることによって回避することができる。しかしながら、これは安定性の喪失を引き起こしかねない。異なる距離の提案によって、プレートのうちの１枚が曲がっていたり、アセンブリの精度が不適切であったりする場合であっても、短絡の危険性を回避することができる。

異なる距離は、大きな距離の場所において溶接線にとって十分なスペースを設けることができるというさらなる利点を有する。これにより、以下にさらに詳述するように、バイポーラプレートアセンブリを形成するための２つの異なる単位燃料電池の陽極および陰極プレートの接合を容易にすることができる。

好ましい実施形態によれば、単位燃料電池の膜電極アセンブリは、少なくとも部分的に陽極と陰極の周囲を取り囲むようにして配置されるサブガスケットをさらに有し、第１および第２の距離はそれぞれ、陽極プレートとサブガスケット、陰極とサブガスケットの間で決定される。このことにより、サブガスケットが陽極および陰極をフレーム状に取り囲むとすれば、特に好ましい。このデザインにより、膜電極アセンブリの陽極および陰極の良好な電気的絶縁が可能になる。

さらに好ましい実施形態によれば、第１および第２の距離が決定および／または測定される場所は、単位燃料電池の境界に配置される。プレートの境界は、プレート自体が通常は極めて薄く、およそ０．０５～０．１ｍｍの範囲であるので曲げの影響が強く、境界が単位燃料電池の整列配置に用いられることで、境界領域においてプレートが破損する危険性が増加することになる。１セルピッチの距離によって、プレートが互いに多少接触し、安定性を向上させる。異なる距離の好ましいケースでは、安定性がさらに向上するが、それでもなお短絡の危険性が回避される。

陽極プレートおよび／または陰極プレートは、第１の構造を有する第１の領域と、第２の構造を有する第２の領域を有しており、第１の領域においては、陽極および陰極プレートの第１の構造は凹部と凸部からなる同一のチャネル状構造であり、第２の領域においては、第２の構造もまたチャネル状構造を形成し得る場合であっても、陽極プレートの第２の構造は陰極プレートの第２の構造と異なっている。少なくとも第１の領域のチャネル状構造は、膜電極アセンブリの陽極および／または陰極に分配されることになる反応物のための流体流動場を形成する。第１および第２の構造のデザインが異なることにより、第１の構造によって第１の領域内での流体分布を最適化することができ、他方では、第２の構造によって第２の領域内での安定性を最適化することができる。

したがって、第１の領域が単位燃料電池の活性領域に形成され、第２の領域が単位燃料電池の境界領域に形成される場合が特に好ましく、陽極側では、活性領域が陽極の延長部分によって定義され、陰極側では、活性領域が陰極の延長部分によって定義され、境界領域は陽極および／または陰極を取り囲むサブガスケットの延長部分によって定義される。これにより、活性領域の最大化と同時に、単位燃料電池の安定性の向上が可能になる。

本発明のさらなる態様は、上記のように少なくとも第１および第２の単位燃料電池からなる燃料電池スタックに関しており、第１の単位燃料電池および第２の単位燃料電池は、第１の単位燃料電池の陰極プレートが第２の単位燃料電池の陽極プレートに面しかつ／または接するように互いの上に配置され、それによって陰極プレートおよび陽極プレートがバイポーラプレートアセンブリを形成する。

陽極および陰極プレートの上述した新たなデザインは、燃料電池スタックにおけるバイポーラプレートアセンブリを提供するものであり、これは、より安定的であり、サブガスケットが、例えば製造の不正確さや公差によって、十分な絶縁を提供しない場合であっても、燃料電池スタックにおける他の隣接するバイポーラプレートアセンブリから電気的に絶縁することが可能である。バイポーラプレートアセンブリの新たなデザインは、第２の領域において、隣接するバイポーラプレートアセンブリ間の距離が増大するので、燃料電池スタックにおける隣接するバイポーラプレートアセンブリ間のより良好な短絡保護も可能にする。

したがって、本発明のさらなる態様によれば、一般に、各々が前側および裏側を有しており、裏側が互いに面している、第１および第２の流動場プレート、すなわち陽極プレートおよび陰極プレートを有するバイポーラプレートアセンブリが好ましい。さらに、両プレートは、例えば裏側に第１の構造を有する第１の領域と、例えば裏側に第２の構造を有する第２の領域とを有する。このことにより、第１の領域においては、第１の構造は凹部および凸部からなるチャネル状構造であり、陽極および陰極プレートの凸部は互いに面しかつ接するように配置され、陽極および陰極プレートの凹部は互いの反対側に配置され、それによってバイポーラプレートの冷却流体流動場チャネルを形成する。これに対して、第２の領域においては、プレートのうちの一方、陽極または陰極プレートのどちらかの第２の構造は、第１の組の凸部および第２の組の凸部を備えているが、それぞれの他方のプレートの第２の構造は、凹部および凸部を備えており、第１の組の凸部の凸部はそれぞれの他方のプレートの凸部に面しかつ接するように配置され、第２の組の凸部の凸部は他方のプレートの凹部に面するように配置されている。よって、第２の領域においては、陽極プレートの第２の組の凸部が陰極プレートの凹部に収容されるか、または反対に、陰極プレートの第２の組の凸部が陽極プレートの凹部に収容されるかである。

このことにより、第２の領域において、バイポーラプレートアセンブリは、２枚のプレートが互いに支持し合うことで、単一プレートだけよりも強くなるので、より安定的である。したがって、それらはいかなる曲げ力にもより一層耐えることができる。一方、この配置によって、２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリの全体距離が増大するので、バイポーラプレートの接触による短絡の危険性が低下または回避される。加えて、このデザインによって、第２の領域において陽極および陰極プレートを接続する可能性が複数になり得る。特に、例えば、超音波溶接によって、プレート同士を溶接することが可能である。新たなデザインよって拡大されたＭＥＡまでの距離において、溶接線を収容することが可能であるので、バイポーラプレートアセンブリを膜電極アセンブリと結合するとき、膜電極アセンブリが平坦なままとなり、溶接線を越えて曲がったり膨らんだりすることはない。

燃料電池スタックまたはバイポーラプレートアセンブリのさらに好ましい実施形態によれば、上記したように、第２の領域は陽極および陰極プレートの外側領域または境界領域に配置される。前述したように、燃料電池または燃料電池スタックにおいて、隣接するバイポーラプレートアセンブリの外側領域は、通常、膜電極アセンブリを取り囲むサブガスケットによって互いに分離される。好ましくは、このサブガスケットは、バイポーラプレートアセンブリと同じ延長部分を有するべきであるが、製造の不正確さや公差によって、サブガスケットはバイポーラプレートアセンブリと同じ延長部分を必ずしも有してはいない。したがって、バイポーラプレートアセンブリが互いに十分に電気的に絶縁されない領域になる可能性があるので、短絡の危険性が増大する。これは通常バイポーラプレートアセンブリの外側または境界領域におけることなので、この境界領域における第２の領域の配置は好ましい。

既に述べたように、第２の領域が第１の領域をフレーム状に取り囲むとすると、２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリ間の距離がバイポーラプレートアセンブリの完全な外側領域において増大されるので、さらに好ましい。

さらに好ましい実施形態では、陽極プレートおよび陰極プレートが前側に反応物流動場を有しており、さらに各反応物流動場は凹部および凸部を有している。このことにより、反応物流動場の凹部は冷却流体流動場の凸部によって形成され、反応物流動場の凸部は冷却流体流動場の凹部によって形成される。

これによって、陽極／陰極プレートは単一のコイニングまたはスタンピング工程によって製造することができ、陽極／陰極プレートの全厚はさらに減少させることができ、反応物流動場および冷却流体流動場の両方に対して単一プレートを提供することができる。これにより、バイポーラプレートアセンブリの全厚の減少と、スタッキング工程の円滑化が可能になる。

別の好ましい実施形態によれば、第１の領域において、反応物流動場の活性領域が第１および第２の流動場プレートの各前側に形成され、反応物流動場の境界領域は第２の領域内に形成される。このデザインによって、流動場プレートの活性領域を膜電極アセンブリの電極に、境界領域を、膜電極アセンブリを取り囲むサブガスケットに適応させることが可能である。このデザインにより、活性領域の拡大と、短絡保護の向上とが可能になる。

燃料電池スタックのさらに好ましい実施形態によれば、第２の領域において、第１のバイポーラプレートアセンブリの陽極プレートはそのそれぞれの隣接するサブガスケットに対して第１の距離を有し、第２のバイポーラプレートアセンブリの陰極プレートはそれぞれの隣接するサブガスケットに対して第２の距離を有しており、第１の距離および第２の距離は互いに異なっている。このことにより、第１の距離および第２の距離の合計は、２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリ間、または燃料電池スタックの２枚の陽極プレートおよび２枚の陰極プレート間の全体距離に対応する。これにより、境界領域におけるバイポーラプレートアセンブリ間の距離の最大化が可能になり、ひいては、バイポーラプレートが曲がっていたり、サブガスケットが不十分に形成されたり破損したりする場合であっても、短絡の危険性が低下する。

さらに好ましい実施形態は、明細書及び図面だけでなく従属請求項にも定義されている。このことにより、他の要素と組み合わせて記載または図示される要素は、保護範囲から逸脱することなく、単独でまたは他の要素と組み合わせて存在してもよい。

以下では、本発明の好ましい実施形態は図面に関して説明されているが、図面は例示するだけであって、保護範囲を制限することを目的としない。保護範囲は、添付の請求項によってのみ定義される。

従来技術による燃料電池スタックの概略断面図である。 本発明の好ましい実施形態による燃料電池スタックの概略断面図である。 本発明のさらに好ましい実施形態による燃料電池スタックの概略断面図である。

以下において、同一または同様の機能的要素は同一参照番号によって示される。

図１および２は、各々、燃料電池スタック１の一部の概略断面図である。燃料電池スタック１は、２つのバイポーラプレートアセンブリ１００－１および１００－２の間に挟まれる膜電極アセンブリ１０を有する。膜電極アセンブリ１０は、通常、膜１３によって分離され、膜電極アセンブリ１０の活性領域を形成する陰極１１および陽極１２からなる。活性領域はサブガスケット１４によって取り囲まれる。

さらに図１および図２からわかるように、膜電極アセンブリ１０は２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリ１００－１および１００－２の間に挟まれている。各バイポーラプレートアセンブリは、膜電極アセンブリ１０のそれぞれの電極と接触している、第１の流動場プレート２０（例えば、陽極プレート）および第２の流動場プレート３０（例えば、陰極プレート）を有する。よって、第１のバイポーラプレートアセンブリ１００－１の第１の流動場プレート２０、ＭＥＡ１０、および第２のバイポーラプレートアセンブリ１００－２の第２の流動場プレート３０が単位燃料電池５０を形成する。以下では、第１の流動場プレート２０は陽極プレート２０とみなされ、第２の流動場プレート３０は陰極プレートとみなされる。しかしながら、これは本発明の範囲を逸脱することなく逆であってもよい。

各バイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００－２またはより好ましくは各流動場プレート２０，３０は、その裏側２１，３１に冷却流体流動場構造を有しており、冷却流体流動場構造は凹部２２，３２および凸部２３，３３の形態である。両裏側２１，３１は互いに面するように配置されるので、冷却流体流動場構造は冷却流体流動場チャネル４０を形成し、冷却流体はそこを通ってバイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００―２、それによって燃料電池スタック１を冷却するために案内されることになる。

前側２４，３４、すなわち電極に面する側には、これもまた同じく凹部２５，３５および凸部２６，３６を有する反応物流動場が設けられる。図示の実施形態では、冷却流体流動場の凹部２２，３２および凸部２３，３３がそれぞれ、反応物流動場の凸部２６，３６および凹部２５，３５を形成する。これにより、流動場プレート２０，３０が単一のコイニングまたはスタンピング工程によって製造することができるので、流動場プレート２０，３０の製造を簡略化することが可能になる。

さらに図１および図２からわかるように、それぞれの反応物流動場は、膜電極アセンブリ１０と、サブガスケット領域１４とによって分離されている。加えて、それらは、流動場プレート２０，３０およびサブガスケット１４の間に配置されるシーリング要素４２によって外部から封止される。

図１に示すような従来技術による燃料電池スタックでは、陽極プレート２０および陰極プレート３０は同一に形成されている。よって、互いに面する裏側２１，３１を有する流動場プレート２０，３０を配置する際、陽極プレート２０および陰極プレート３０の冷却流体流動場の全ての凹部２２，３２が互いに面している。このデザインには、バイポーラプレートアセンブリ１００－１の陰極プレート３０とそれぞれの隣接するサブガスケット１４の間の第１の距離ｄ１と、バイポーラプレートアセンブリ１００－２の陽極プレート２０とそれぞれの隣接するサブガスケット１４の間の第２の距離ｄ２とが非常に小さいという欠点がある。したがって、バイポーラプレートのうちの１枚が曲がっていたり、サブガスケット１４がこの領域において破損または不足していたりした場合、バイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００－２が互いに接触することになるので、短絡の危険性が高い。

これに対して、次に図２を参照すると、本発明の図示の実施形態の第１および第２の流動場プレート２０，３０は、第１の領域Iにおいてはちょうど同じである。第２の領域IIにおいては、陽極プレート２０は第１の組の凸部２７および第２の組の凸部２８を有するのに対して、陰極プレート３０はやはり凸部３７および凹部３８を有している。このことにより、第２の組の凸部２８は凹部３８に収容される。これにより、ひいては、第１のバイポーラプレートアセンブリ１００－１の陽極プレート２０と隣接するサブガスケット１４の間の距離ｄ１を拡大することが可能になるが、第２のバイポーラプレートアセンブリ１００－２の陰極プレート３０と同じサブガスケット１４の間の距離ｄ２は非常に小さく、例えば従来技術から知られているのと同じ範囲内である。加えて、全体距離は１セルピッチであって、短絡回避の向上を保証する。

この新たに開発されたデザインは、２枚のプレートが単一プレートよりも高い剛性を提供するので、バイポーラプレートアセンブリの境界領域（第２の領域）がより安定しているという利点を有する。通常、陽極／陰極プレートはおよそ０．０７５ｍｍの幅を有しており、そのため曲げやその他の損傷の影響が強い。

この強度の向上には、バイポーラプレートアセンブリが外側／境界領域において溶接することができるというさらなる利点がある。強度の向上によって、アセンブリを破損する（例えば、プレートを曲げる）ことなくバイポーラプレートアセンブリの反対側によって対向力が付加されることになる。

好ましくは、距離ｄ１はビードシールに関してはほぼ同じであるので、バイポーラプレートアセンブリとＭＥＡを組み合わせる（積み重ねる）際、ＭＥＡが平坦なままである。距離ｄ１が十分な大きさでない場合、流動場の底部－すなわち凹部－において溶接することが必要であり、膜電極アセンブリに曲げを生じさせることになる。

２枚の隣接するプレートの全体距離は１セルピッチであって、２枚のプレート間の最大限可能な距離であるため、短絡を回避することを保証する。

図３は、燃料電池スタックのさらに好ましい実施形態を示しており、隣接するバイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００－２の距離は同じく１セルピッチである。図２に示す実施形態に対して、プレートとガスケットの間の距離は異なっていないが、両方とも１セルピッチによって等間隔に設置されているので、この実施形態においても短絡を回避することができる。

要約すると、新たなデザインによって、バイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００－２の延長部分と比べて、サブガスケット部１４が十分に大きくないか、または破損していたり、不十分に整列配置されていたりする領域においても、隣接するバイポーラプレートアセンブリ１００－１，１００－２間の電気的絶縁が保証される。加えて、バイポーラプレートアセンブリおよび燃料電池の全体的な強度が向上する。

１ 燃料電池スタック
１０ 膜電極アセンブリ
１００ バイポーラプレートアセンブリ
I 第１の領域
II 第２の領域
１１ 陽極
１２ 陰極
１３ 膜
１４ サブガスケット
２０ 第１の（陽極）流動場プレート
３０ 第２の（陰極）流動場プレート
２１，３１ 流動場プレートの裏側
２２，３２ 裏側の凸部（第１の領域）
２３，３３ 裏側の凹部（第１の領域）
２４，３４ 前側
２５，３５ 前側の凸部（第１の領域）
２５，３６ 前側の凹部（第１の領域）
２７ 前側の第１の組の凸部（第２の領域）
２８ 前側の第２の組の凸部（第２の領域）
３７ 凸部（第２の領域）
３８ 凹部（第２の領域）
４０ 冷却流体流動場チャネル
５０ 単位燃料電池

Claims (10)

1. 燃料電池スタック（１）であって、
   各バイポーラプレート（１００）が少なくとも陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）を有する、複数のバイポーラプレート（１００）と、
   各膜電極アセンブリ（１０）が少なくとも膜（１３）によって分離される陽極（１１）および陰極（１２）を有する、前記バイポーラプレート（１００）によって挟まれている複数の膜電極アセンブリ（１０）とからなっており、
   前記バイポーラプレート（１００）は、前記膜電極アセンブリ（１０）の前記陽極（１１）が第１のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）に面し、前記同じ膜電極アセンブリ（１０）の前記陰極（１２）が第２のバイポーラプレート（１００）の前記陰極プレート（３０）に面するように、前記膜電極アセンブリ（１０）を挟んでおり、
   前記燃料電池スタック（１）のセルピッチは２つの隣接する膜電極アセンブリ（１０）の距離によって定義される前記燃料電池スタック（１）において、
   前記燃料電池スタック（１）の前記バイポーラプレート（１００）の境界において、前記挟まれた膜電極アセンブリ（１０）上で測定される、前記第１のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）と前記第２のバイポーラプレート（１００）の前記陰極プレート（３０）の間の全体距離（ｄ）が前記燃料電池スタック（１）の前記セルピッチと等しいことを特徴とする、前記燃料電池スタック（１）。
2. 前記燃料電池スタック（１）の前記バイポーラプレート（１００）の前記境界において、前記第１のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）は前記膜電極アセンブリ（１０）に対して第１の距離（ｄ１）を有し、前記第２のバイポーラプレート（１００）の前記陰極プレート（３０）は前記膜電極アセンブリ（１０）に対して第２の距離（ｄ２）を有しており、前記第１の距離（ｄ１）は前記第２の距離（ｄ２）と異なっている、請求項１に記載の燃料電池スタック（１）。
3. 前記膜電極アセンブリ（１０）は、少なくとも部分的に前記陽極（１１）と前記陰極（１２）の周囲を取り囲むようにして配置されるサブガスケット（１４）をさらに有し、前記第１（ｄ１）および第２（ｄ２）の距離は、前記陽極プレート（２０）と前記サブガスケット（１４）、前記陰極（１２）と前記サブガスケット（１４）の間で決定され、好ましくは、前記サブガスケット（１４）が前記陽極（１１）および前記陰極（１２）をフレーム状に取り囲む、請求項１または２に記載の燃料電池スタック（１）。
4. 少なくとも１枚のバイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）および／または前記陰極プレート（３０）は、第１の構造を有する第１の領域（I）と、第２の構造を有する第２の領域（II）を有しており、前記第１の領域（I）においては、前記陽極プレート（２０）および前記陰極プレート（３０）の前記第１の構造は凹部（２３，２６；３３，３６）と凸部（２２，２５；３２，３６）からなる同一のチャネル状構造であり、前記第２の領域（II）においては、前記陽極プレート（２０）および前記陰極プレート（３０）の前記第２の構造もまたチャネル状構造であり、前記陽極プレート（２０）の前記第２の構造は前記陰極プレート（３０）の前記第２の構造と異なっている、請求項１乃至３のいずれかに記載の燃料電池スタック（１）。
5. 前記第１の領域（I）が活性領域に形成され、前記第２の領域が境界領域に形成され、前記陽極側では、前記活性領域が前記陽極（１１）の延長部分によって定義され、前記陰極側では、前記活性領域が前記陰極（１２）の延長部分によって定義され、前記境界領域は前記陽極（１１）および／または前記陰極（１２）上に延在する前記サブガスケット（１４）の延長部分によって定義される、請求項４に記載の燃料電池スタック（１）。
6. 少なくとも１枚のバイポーラプレート（１００）において、前記陽極プレート（２０）または陰極プレート（３０）のどちらかの前記第２の構造は、第１の組の凸部（２７）および第２の組の凸部（２８）を備えており、それぞれの他方のプレート、すなわち前記陰極プレート（３０）または陽極プレート（２０）の前記第２の構造は、凹部（３８）および凸部（３７）を備えており、前記陽極プレート（２０）／陰極プレート（３０）の前記第１の組の凸部の前記凸部（２７）は前記陰極プレート（３０）／陽極プレート（２０）の前記凸部（３７）に面しかつ／または接するように配置され、前記陽極プレート（２０）／陰極プレート（３０）の前記第２の組の凸部の前記凸部（２８）は前記陰極プレート（３０）／陽極プレート（２０）の前記凹部（３８）に面するように配置されているので、前記陽極プレート（２０）／陰極プレート（３０）の前記第２の組の凸部の前記凸部（２８）が前記陰極プレート（３０）／陽極プレート（２０）の前記凹部（３８）に収容される、請求項４または５に記載の燃料電池スタック（１）。
7. 前記バイポーラプレート（１００）の前記陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）は、前側（２４；３４）および裏側（２１；３１）を有しており、前記第１および第２の構造は前記裏側（２１；３１）に配置されており、前記第１の領域（I）においては、前記陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）の前記裏側の前記凹部（２３；３３）は互いの反対側に配置され、それによって前記バイポーラプレート（１００）の冷却流体流動場チャネルを形成する、請求項４乃至６のいずれかに記載の燃料電池スタック（１）。
8. 少なくとも前記第１の領域（I）においては、前記陽極プレート（２０）および／または前記陰極プレート（３０）が前記前側（２４；３４）に反応物流動場を有しており、各反応物流動場は凹部（２６；３６）および凸部（２５；３５）を有しており、これらは前記裏側（２１；３１）の前記それぞれの凸部（２５；３５）および凹部（２６；３６）によって形成される、請求項７に記載の燃料電池スタック（１）。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載の燃料電池スタック（１）用の単位燃料電池（５０）。
10. 少なくとも前側（２４）および裏側（２１）を有する陽極プレート（２０）と、前側（３４）および裏側（３１）を有する陰極プレート（３０）とからなる、請求項１～８のいずれか１つに記載の燃料電池スタック（１）用のバイポーラプレート（１００）であって、陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）の裏側（２１；３１）は互いに面しており、前記陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）は、前記裏側（２１；３１）に第１の構造を有する第１の領域（I）と、前記裏側（２１；３１）に第２の構造を有する第２の領域（II）とを有しており、前記第１の領域（I）においては、前記第１の構造は凹部（２３；３３）および凸部（２２；３２）からなるチャネル状構造であり、前記陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）の前記凸部（２２；３２）は互いに面しかつ接するように配置され、前記陽極プレート（２０）および陰極プレート（３０）の前記凹部（２３；３３）は互いの反対側に配置され、それによって前記バイポーラプレート（１００）の冷却流体流動場チャネルを形成しており、前記第２の領域（II）においては、前記陽極プレート（２０）または前記陰極プレート（３０）のどちらかの前記第２の構造は、第１の組の凸部（２７）および第２の組の凸部（２８）を備えており、前記それぞれの他方のプレートの前記第２の構造は、凹部（３８）および凸部（３７）を備えており、前記第１の組の凸部（２７）は前記それぞれの他方のプレートの前記凸部（３７）に面しかつ接するように配置され、前記第２の組の凸部（２８）は前記それぞれの他方のプレートの前記凹部（３８）に面するように配置されているので、前記第２の組の凸部（２８）は前記それぞれの他方のプレートの前記凹部（３８）に収容される、前記バイポーラプレート（１００）。

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