JP2023537782A - 燃料電池スタックのためのバイポーラプレートアセンブリ - Google Patents

Abstract

バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）は、カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）と、アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）とを含んでよい。カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）は、酸化剤のための経路として機能する第１の複数のリブ（５００）の間に画定された第１の複数の流路（５０２、２１０６）と、冷却剤のための経路として機能する第２の複数のリブ（４０４）定義された第２の複数の流路（４０６）とを有する。アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）は、燃料のための経路として機能する第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の間に画定された第３の複数の流路（４１２、２２０４）と、冷却剤のための経路として機能する第４の複数のリブ（６１２）の間に画定された第４の複数の流路（６１４、２１１０）とを有する。第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）は、酸化剤、冷却剤、または両方を受け、第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）は燃料を受ける。

Description

本発明は、一般に、燃料電池スタックに関し、より詳細には、燃料電池スタックのための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複数の燃料電池を含み、燃料電池の中では、燃料と酸化剤との間で化学反応が発生し得る。化学反応は、燃料および酸化剤の化学エネルギーを電気エネルギーへと変換し得る。化学反応は、各燃料電池のアノードおよびカソードにおいて発生する。燃料電池スタックは、燃料および酸化剤を燃料電池に提供するためのバイポーラプレートアセンブリを含む。バイポーラプレートアセンブリは、一方の側面にカソード流路を、反対側の側面にアノード流路を含んでよい。バイポーラプレートアセンブリは、２つの隣接する電池の間に位置決めされてよく、カソード流路は、一方の燃料電池のカソードに酸化剤を提供し得、アノード流路は、隣接する燃料電池のアノードに燃料を提供し得る。したがって、バイポーラプレートアセンブリは、２つの隣接する燃料電池を分離し得る。

燃料電池スタックは、燃料電池スタックの隣接する燃料電池の間に位置決めされたバイポーラプレートアセンブリを含んでよい。バイポーラプレートアセンブリは、一方の燃料電池に酸化剤を提供するために一方の側面にカソード流路と、隣接する燃料電池に燃料を提供するために反対側の側面にアノード流路とを有してよい。

運輸適用例においてなど、燃料電池スタックのいくつかの適用例では、バイポーラプレートアセンブリは、その高い耐食性、高い化学的安定性、および高い熱伝導率により、グラファイトから作製される。しかしながら、グラファイトは、大きい厚さをもつ場合のみ、より良い機械的性質を示すので、グラファイトから作製されたバイポーラプレートアセンブリは、比較的高い厚さになり得る。厚さの増加は、燃料電池スタックのサイズおよび重量を増加させ得る。さらに、増加したサイズおよび重量により、燃料電池スタックの構成要素を組み立てることは困難である。

燃料電池は、満足な性能を保証するために、特定の温度範囲で維持されなければならない。しかしながら、各燃料電池内で発生する化学反応は熱を放出させ、それにより、燃料電池の温度が増加される。燃料電池の温度を維持するために、冷却剤フローフィールドプレートは、いくつかの燃料電池に隣接する燃料電池スタック内に設けられてよい。冷却剤フローフィールドプレートは、冷却剤を循環させる流路を含む。しかしながら、冷却剤フローフィールドプレートの提供は、燃料電池スタックの重量を増加させる。さらに、燃料電池の数が増加するにつれて、冷却剤フローフィールドプレートの数も増加する。これは、燃料電池スタックの増加したサイズをもたらすことがある。さらに、いくつかの燃料電池に隣接する冷却剤フローフィールドプレートの構成は、いくつかの燃料電池の冷却、およびいくつかの燃料電池を冷却されないままにすることをもたらす。燃料電池スタックにわたるこの不均一な冷却は、燃料電池スタックの性能を低下させる。

いくつかのシナリオでは、空気は、冷却剤と酸化剤の両方として使用されることがあり、共通マニホールドが酸化剤ならびに冷却剤に提供される。したがって、冷却剤および酸化剤は、同じ流量をもつ燃料電池スタックへと提供されなければならないことがある。いくつかのシナリオでは、酸化剤および冷却剤は、燃料電池スタック内で異なる流量で提供されなければならないことがある。特に、燃料電池の温度が増加するとき、冷却剤流量は、酸化剤の流量を増加させることなく燃料電池の温度を減少させるために、増加されなければならないことがある。酸化剤と冷却剤の両方のための共通マニホールドを有することは、異なる流量での酸化剤および冷却剤の提供を防止することがあり、これは、燃料電池スタックの性能を低下させ得る。共通マニホールドによる燃料電池の性能に対する影響を防止するために、冷却剤のためのマニホールドおよび酸化剤のためのマニホールドが別々に設けられる。しかしながら、そのような場合、酸化剤および冷却剤のための別個のダクトが使用されるべきである。酸化剤および冷却剤のための別個のダクトの使用は、燃料電池の製造および維持のコストを増加させる。

本発明は、燃料電池スタックのためのバイポーラプレートアセンブリに関する。

本発明の実施形態を用いて、バイポーラプレートアセンブリの重量および燃料電池スタックの重量が減少され得る。さらに、別個の冷却剤フローフィールドプレートの使用が排除され得る。そのうえ、均一な冷却は、燃料電池スタックにわたって生み出され、それによって、燃料電池の性能を増加させ得る。

本発明の一実施形態による燃料電池スタックの斜視図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの側面図である。 本は対明の一実施形態による燃料電池スタックの分解組立図である。 本発明の一実施形態による第１の燃料電池およびバイポーラプレートアセンブリの分解組立図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリの分解組立図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリの斜視図である。 本発明の一実施形態による、図５ａの断面Ａ－Ａに沿ったバイポーラプレートアセンブリの断面図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートの斜視図である。 本発明の一実施形態による、図６ａに示される図の部分の拡大図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートの背面図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートを示す図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートの背面図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートを示す図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードガスケットを示す図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのカソードフローフィールドプレートを示す図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのカソードフローフィールドプレートの斜視図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのカソードガスケットを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの膜電極接合体（ＭＥＡ）を示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの第１の集電板を示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの入口端板を示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池システムを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池システムの分解組立図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの分解組立図である。 本発明の一実施形態による、第１の燃料電池と第２の燃料電池との間に配置されたバイポーラプレートアセンブリの分解組立図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートの斜視図である。 本発明の一実施形態による、図２２に示される図の一部分の拡大図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックのＭＥＡを示す図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの第１の集電板の正面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの第１の集電板の背面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの入口端板の正面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの入口端板の断面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの出口端板の正面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの出口端板の断面図である。 本発明の一実施形態による燃料電池スタックの再循環ユニットを示す図である。 本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリを製造する方法を示す図である。

詳細な説明が、添付の図を参照しながら提供される。図では、参照番号の左端の数字は、参照番号が最初に出現する図を識別する。同じ数は、同様の特徴および構成要素を参照するために図面全体を通じて使用される。

例示的な一実施形態によれば、燃料電池スタックのためのバイポーラプレートアセンブリは、カソードフローフィールドプレートと、アノードフローフィールドプレートとを含む。カソードフローフィールドプレートは、第１のカソード表面と、第２のカソード表面とを含んでよい。第２のカソード表面は、第１のカソード表面の反対側であってよい。第１のカソード表面は、第１の複数のリブを有してよい。流路が、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。流路は、燃料電池スタックの第１の燃料電池のための酸化剤のための経路として機能する。第１のカソード表面上の流路は、第１の複数の流路と呼ばれることがある。酸化剤は、たとえば、空気であってよい。第２のカソード表面は、第２の複数のリブを有してよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。流路は、冷却剤のための経路として機能する。第２のカソード表面上の流路は、第２の複数の流路と呼ばれることがある。冷却剤は、たとえば、空気であってよい。

第２の複数の流路は、第１の複数のリブと相補的であってよく、第２の複数のリブは、第１の複数の流路と相補的であってよい。たとえば、第１のカソード表面上のリブの形成は、第２のカソード表面上の流路の形成を引き起こす。同様に、第１のカソード表面上の流路の形成は、第２のカソード表面上のリブの形成を引き起こす。

カソードフローフィールドプレートと同様に、アノードフローフィールドプレートは、第１のアノード表面と、第２のアノード表面とを含んでよい。第２のアノード表面は、第１のアノード表面の反対側であってよい。第１のアノード表面は、第３の複数のリブを有してよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。流路は、燃料電池スタックの第２の燃料電池のための燃料のための経路として機能する。第１のアノード表面上の流路は、第３の複数の流路と呼ばれることがある。燃料は、たとえば、水素であってよい。第２のアノード表面は、第４の複数のリブを有してよい。第２のアノード表面上の流路は、冷却剤のための経路として機能する。第２のアノード表面上の流路は、第４の複数の流路と呼ばれることがある。第４の複数の流路は、第３の複数のリブと相補的であってよく、第４の複数のリブは、第３の複数の流路と相補的であってよい。すなわち、第１のアノード表面上のリブの形成は、第２のアノード表面上の流路の形成を引き起こす。第１のアノード表面上の流路の形成は、第２のアノード表面上のリブの形成を引き起こす。カソードフローフィードプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、第２のカソード表面が第２のアノード表面に面し得、これと接触し得るように、一緒に結合されてよい。一例では、カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、レーザ溶接によって一緒に結合されてよい。

一例では、フローフィールドプレートは、金属から作製されてよい。フローフィールドプレートの所定の機械的強度を得るために、金属フローフィールドプレートは、グラファイトフローフィールドプレートよりも比較的小さい厚さを有してよい。金属フローフィールドプレートの低い厚さは、流路およびリブの賞賛的（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ）な構造を容易にし得る。

バイポーラプレートアセンブリは、第１の入口マニホールドと、第２の入口マニホールドとをさらに含んでよい。第１の入口マニホールドは、第１の供給源から、酸化剤、冷却剤、または両方を受けてよい。一例では、第１の入口マニホールドは、ブロアなどの供給源から、酸化剤と冷却剤の両方を受けてよい。第２の入口マニホールドは、第２の供給源から燃料を受けてよい。

本発明は、カソードフローフィールドプレート上およびアノードフローフィールドプレート上に冷却剤流路を有することによって、別個の冷却剤フローフィールドプレートの使用を排除する。したがって、燃料電池スタックのサイズが小さくなる。さらに、冷却剤流路のそのような構成を有することによって、本発明は、燃料電池スタックにわたる均一な冷却を保証する。したがって、本発明は、燃料電池の性能を強化する。また、バイポーラプレートアセンブリの厚さはより小さいので、本発明は、燃料電池スタックの重量を減少させ、燃料電池スタックの構成要素の簡単な組み立てを容易にする。本発明の実施形態を用いて、共通マニホールドは、酸化剤および冷却剤に使用可能である。したがって、本発明は、それぞれ酸化剤および冷却剤のための別個のダクトなどの追加の構成要素の使用を防止し、燃料電池スタックの製造のコストを減少させる。

本発明は、図１ａ～図３０を参照しながらさらに説明される。説明および図は、本発明の原理を示しているにすぎないことが留意されるべきである。さまざまな構成は、本明細書では明示的に説明または図示されていないが、本発明の原理を包含することが考案され得る。さらに、本発明の原理、態様、および例、ならびにその具体的な例を記載する本明細書におけるあらゆる記述は、その等価物を包含することを意図するものである。

図１ａは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００の斜視図を示す。燃料電池スタック１００は、複数の燃料電池１０２を含んでよい。燃料電池スタック１００は、たとえば、低温高分子電解質膜燃料電池スタック（ＬＴＰＥＭＦＣスタック）または高温高分子電解質膜燃料電池スタック（ＨＴＰＥＭＦＣスタック）であってよい。各燃料電池では、化学反応が、燃料と酸化剤との間で発生し得る。化学反応は、燃料および酸化剤の化学エネルギーを電気エネルギーへと変換し得る。したがって、燃料および酸化剤は、各燃料電池に供給され得る。燃料は、たとえば、水素であってよい。酸化剤は、たとえば、空気であってよい。さらに、燃料電池スタック１００の温度は、燃料電池スタック１００の満足な性能のための温度範囲内で維持されなければならないことがある。燃料電池スタック１００の性能は、所定の量の燃料および酸化剤のための燃料電池スタック１００によって生み出される電気エネルギーによって測定され得る。最適な性能を提供するために、ＬＴＰＥＭＦＣスタックは、３０℃から８０℃の温度範囲で維持されなければならないことがあり、ＨＴＰＥＭＦＣスタックは、８０℃から１６０℃の温度範囲で維持されなければならないことがある。しかしながら、各燃料電池内で発生する化学反応は、燃料電池の温度を増加させ得る。燃料電池スタック１００の温度を維持するために、冷却剤が、燃料電池スタック内で循環される。冷却剤は、たとえば、空気であってよい。

燃料電池スタック１００は、燃料電池スタック１００の第１の端に位置決めされる入口端板１０３と、燃料電池スタック１００の別の端に位置決めされた出口端板１０４とを含んでよい。燃料電池１０２は、入口端板１０３と出口端板１０４との間に位置決めされてよい。入口端板１０３は、燃料電池スタック１００への燃料、酸化剤、および冷却剤の侵入を容易にし得る。したがって、入口端板１０３は、それを通って燃料が燃料電池スタック１００に提供される第１の入口１０６－１と、それを通って酸化剤および冷却剤が燃料電池スタック１００に提供される第２の入口１０６－２と第３の入口１０６－３とを含んでよい。さらに、第１の入口１０６－１は、入口端板１０７の中心に対して第２の入口１０６－２から、および入口端板１０７の中心に対して第３の入口１０６－３から垂直な方向に、変位されてよい。出口端板１０４は、燃料、酸化剤、および冷却剤の除去を容易にし得る。したがって、出口端板１０４は、それを通って余分な燃料が燃料電池スタック１００から除去される第１の出口１０８－１と、それを通って余分な酸化剤および冷却剤が燃料電池スタック１００から除去される第２の出口１０８－２と第３の出口１０８－３とを含んでよい。出口端板１０４上の出口の位置は、入口端板１０３上の入口の位置に類似していてよい。すなわち、第２の出口１０８－２および第３の出口１０８－３は、互いに隣接して位置決めされてよい。さらに、第１の出口１０８－１は、出口端板１０４の中心（図１ａに図示されず）に対して垂直な方向に第２の出口１０８－２および第３の出口１０８－３から変位されてよい。

燃料電池スタック１００は、燃料電池スタック１００の構成要素を組み立てるためにタイロッド１０９とボルト１１０とをさらに含んでよい。一例では、燃料電池スタック１００は案内具１１１を含んでよく、案内具１１１は、燃料電池スタック１００の構成要素の組み立てを１緒に容易にし得る。

図１ｂは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００の側面図を示す。燃料電池スタック１００は、複数の集電板を含んでよく、集電板は、各燃料電池から電流を収集し得る。たとえば、燃料電池スタック１００は、第１の集電板１１２－１と、第２の集電板１１２－２とを含んでよい。第１の集電板１１２－１は、入口端板１０３に隣接して配置されてよく、第２の集電板１１２－２は、出口端板１０４に隣接して配置されてよい。一例では、ワイヤなどの構成要素は、燃料電池スタック１００から電気エネルギーを取り出すために第１の集電板１１２－１と第２の集電板１１２－２との間に接続されてよい。

図２は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００の分解組立図を示す。複数の燃料電池１０２は、第１の燃料電池２０２－１、第２の燃料電池２０２－２、および第３の燃料電池２０２－３などの燃料電池を含む。燃料電池２０２－２は、燃料電池スタック１００の１つの端部に配置され、燃料電池２０２－３は、燃料電池スタック１００の反対側の端部に配置される。燃料および酸化剤を各燃料電池に提供するために、燃料電池スタック１００は、酸化剤または燃料を燃料電池に提供するために、２０４－１、２０４－２、２０４－３などの複数のバイポーラプレートアセンブリを含んでよい。たとえば、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１は、酸化剤を第１の燃料電池２０２－１に、燃料を第２の燃料電池２０２－２に提供してよい。したがって、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１は、２つの隣接する燃料電池の間に、すなわち、第１の燃料電池２０２－１と第２の燃料電池２０２－２との間に位置決めされ得る。バイポーラプレートアセンブリ２０４－１、２０４－２、２０４－３は、バイポーラプレートアセンブリ２０４と呼ばれることがある。各バイポーラプレートアセンブリ２０４は、ある燃料電池に酸化剤を提供するカソードフローフィールドプレート（図２に図示されず）と、別の燃料電池に燃料を提供するアノードフローフィールドプレート（図２に図示されず）とを有してよい。

一例では、燃料電池２０２－２、２０２－３は、隣接するバイポーラプレートによって酸化剤または燃料が提供されるので、燃料電池スタック１００の端にある燃料電池２０２－２、２０２－３は、燃料または酸化剤のどちらかが提供されなければならないことがある。たとえば、燃料電池２０２－３は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－２によって酸化剤が提供され、燃料電池２０２－３で化学反応が発生するために燃料が提供されなければならないことがある。同様に、第２の燃料電池２０２－２は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１によって燃料が提供され、第２の燃料電池２０２－２で化学反応が発生するために酸化剤が提供されなければならないことがある。したがって、燃料電池スタック１００の端において燃料電池２０２－２、２０２－３に燃料または酸化剤のどちらかを提供するために、燃料電池スタック１００は、単極カソードフローフィールドプレート２１０および単極アノードフローフィールドプレート２１２などの単極フローフィールドプレートを含んでよい。たとえば、単極カソードフローフィールドプレート２１０は、第１の集電板１１２－１と第２の燃料電池２０２－２との間に配置されてよく、第２の燃料電池２０２－２に酸化剤を提供してよい。単極アノードフローフィールドプレート２１２は、第２の集電板１１２－２と第３の燃料電池２０２－３との間に配置されてよく、第３の燃料電池２０２－３に燃料を提供してよい。

一例では、単極フローフィールドプレートおよびバイポーラプレートアセンブリの一部が、燃料電池の一部を形成することがある。たとえば、単極カソードフローフィールドプレート２１０およびバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレートが、第２の燃料電池２０２－２の一部を形成することがある。同様に、単極アノードフローフィールドプレート２１２およびバイポーラプレートアセンブリ２０４－２のカソードフローフィールドプレートが、燃料電池２０２－３の一部を形成することがある。

先に言及したように、燃料電池スタック１００は、燃料電池スタック１００の構成要素を留めることを容易にするために、タイロッド１０９と、案内具１１１とを含んでよい。タイロッド１０９は、燃料電池スタック１００の構成要素を一緒に保持してよく、燃料電池スタック１００のバイポーラプレートアセンブリを通過させることなく入口端板１０３から出口端板１０４まで延びてよい。したがって、タイロッド１０９の挿入を容易にするために、入口端板１０３は、開口２１４などの設備（ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）を含んでよく、出口端板１０４は、タイロッド１０９の挿入を容易にする開口２１６などの設備を含んでよい。タイロッドは、入口端板１０３上の開口と出口端板１０４上の対応する開口との間に延びてよく、ボルトを用いて留められてよい。一例では、入口端板１０３および出口端板１０４の寸法は、バイポーラプレートアセンブリ、燃料電池１０２、集電板１１２－１、１１２－２、および単極フローフィールドプレート２１０、２１２の寸法よりも大きいことがある。理解されるように、バイポーラプレートアセンブリ、燃料電池、および単極フローフィールドプレート２１０、２１２の寸法は、実質的に類似してよい。入口端板１０３および出口端板１０４上でタイロッド１０９が通過する開口は、タイロッド１０９が単極フローフィールドプレート２１０、２１２、集電板１１２－１、１１２－２、バイポーラプレートアセンブリ、および燃料電池を通過しないことを保証するために単極フローフィールドプレート２１０、２１２と接触しない端板１０３、１０４の一部分の上に設けられてよい。さらに、案内具１１１の挿入を容易にするために、入口端板１０３は案内具穴２１８を含んでよく、出口端板１０４は案内具穴（図２に図示されず）を含んでよい。案内具は、入口端板１０３上の案内具穴から延び、燃料電池スタック１００の構成要素を通過して、出口端板１０４上の対応する案内具穴まで延びてよい。案内具１１１は、組み立て中にバイポーラプレートアセンブリおよびＭＥＡを位置合わせすることができる。理解されるように、燃料電池スタック１００内のいくつかの燃料電池は、あるバイポーラプレートアセンブリから燃料を、隣接するバイポーラプレートアセンブリから酸化剤を受け得る。

図３は、本発明の一実施形態による第１の燃料電池２０２－１およびバイポーラプレートアセンブリ２０４－１、３０２－１の分解組立図である。ここで、第１の燃料電池２０２－１は、バイポーラプレートアセンブリ３０２－１とバイポーラプレートアセンブリ２０４－１との間に位置決めされる。バイポーラプレートアセンブリ２０４－１は、第１の燃料電池２０２－１に酸化剤を提供してよく、バイポーラプレートアセンブリ３０２－１は、第１の燃料電池２０２－１に燃料を提供してよい。

先に言及したように、バイポーラプレートアセンブリ２０４は、カソードフローフィールドプレートと、アノードフローフィールドプレートとを含んでよい。たとえば、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１の一部であってよく、カソードフローフィールドプレート３１０およびアノードフローフィールドプレート３１２は、バイポーラプレートアセンブリ３０２－１の一部であってよい。カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、互いに面し、互いと接触してよい。

アノードフローフィールドプレート３０８は、第２の燃料電池２０２－２（図３に図示されず）に面してよく、第２の燃料電池２０２－２に燃料を提供してよい。カソードフローフィールドプレート３０６は、第１の燃料電池２０２－１に面してよく、第１の燃料電池２０２－１に酸化剤を提供してよい。アノードフローフィールドプレート３１２は、第１の燃料電池２０２－１に燃料を提供するために第１の燃料電池２０２－１に面してよく、カソードフローフィールドプレート３１０は、別の燃料電池に酸化剤を提供するためにその燃料電池（図３に図示されず）に面してよい。

理解されるように、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１の一部およびバイポーラプレートアセンブリ３０２－１の一部は、第１の燃料電池２０２－１の一部を形成し得る。すなわち、アノードフローフィールドプレート３１２およびカソードフローフィールドプレート３０６は、第１の燃料電池２０２－１の一部であってよい。第１の燃料電池２０２－１は、膜電極接合体３１４を含んでよく、そこでは、燃料と酸化剤との間の化学反応が発生する。ＭＥＡ３１４は、第１の側面上にカソード３１６を、第１の側面と反対側の側面上にアノードを含んでよい。本明細書で示される図では、アノードは、カソード３１６の後ろにあり得る。カソード３１６は、カソードフローフィールドプレート３０６から酸化剤を受けてよく、アノードは、アノードフローフィールドプレート３１２から燃料を受けてよい。したがって、アノードは、バイポーラプレートアセンブリ３０２－１に面してよく、カソード３１６は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１に面してよい。さらに、ＭＥＡ３１４は、カソード３１６とアノードとの間に位置決めされた高分子電解質膜（ＰＥＭ）（図３に図示されず）を含んでよい。ＭＥＡ３１４は、複数のガス拡散層（図３に図示されず）も含んでよい。ガス拡散層は、カソードフローフィールドプレート３０６とカソード３１６との間に位置決めされてよく、ガス拡散層は、アノードフローフィールドプレート３１２とアノードとの間に位置決めされてよい。ガス拡散層は、カソード３１６の表面にわたっての、およびアノードの表面にわたっての化学反応を容易にするために、アノードおよびカソード３１６それぞれにわたって、燃料および酸化剤などの反応ガスを拡散し得る。

動作中に、アノードでは、アノードフローフィールドプレート３１２によって提供された水素は、水素イオンおよび電子に分割され得る。水素イオンは、ＰＥＭを通過して、カソード３１６に到達し得る。一方、電子は、ＰＥＭを通ることが可能にされないことがある。各燃料電池のアノードからの電子は、第１の集電板１１２－１（図３に図示されず）に到達し得る。第１の集電板１１２－１から、これらの電子は、外部回路を通って第２の集電板１１２－２（図３に図示されず）に流れ得る。これは、外部回路に電力を供給する。第２の集電板１１２－２から、電子は、各燃料電池のカソードに到達し得る。カソード３１６では、水素イオン、電子、および酸化剤からの酸素が、水を形成し、熱エネルギーを放出するために反応し得る。

一例では、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８は、一緒に溶接されてよい。溶接は、たとえば、アノードフローフィールドプレート上で行われてよい。ここで、溶接シーム３１８は、アノードフローフィールドプレート３０８の上にあってよく、溶接シーム３２０は、アノードフローフィールドプレート３１２の上にあってよい。

さらに、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１は、燃料の漏洩を防止する、アノードフローフィールドプレート３０８上のガスケット（アノードガスケットと呼ばれる）３２２と、酸化剤の漏洩を防止するカソードフローフィールドプレート３０６上のガスケット３２４（カソードガスケットと呼ばれる）とを含んでよい。同様に、バイポーラプレートアセンブリ３０２－１は、アノードフローフィールドプレート３１２上のアノードガスケット３２６と、カソードフローフィールドプレート３１０上のカソードガスケット３２８とを含んでよい。

バイポーラプレートアセンブリは、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１に関して説明されることがある。しかしながら、バイポーラプレートアセンブリは、燃料電池スタック１００の他のバイポーラプレートアセンブリに関して説明されてよいことが理解されよう。

図４は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１の分解組立図を示す。カソードフローフィールドプレート３０６は、第１のカソード表面（図４に図示されず）と、第２のカソード表面４０２とを含んでよい。第２のカソード表面４０２は、第１のカソード表面の反対側であってよい。第１のカソード表面は、第１の複数のリブ（図４に図示されず）を有してよい。流路（図４に図示されず）は、第１の燃料電池２０２－１のための酸化剤のための経路として機能するために、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第１のカソード表面上の流路は、第１の複数の流路と呼ばれることがある。第２のカソード表面４０２は、第２の複数のリブ４０４を有してよい。流路は、冷却剤のための経路として機能するために、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第２のカソード表面４０２上の流路４０６－１、４０６－２、および４０６－３などの流路は、第２の複数の流路４０６と総称されることがある。第１のカソード表面上のリブの形成は、第２のカソード表面４０２上の流路の形成を引き起こす。第１のカソード表面上の流路の形成は、第２のカソード表面４０２上のリブの形成を引き起こす。したがって、第２の複数の流路４０６は、第１の複数のリブと相補的であってよく、第２の複数のリブ４０４は、第１の複数の流路と相補的であってよい。

アノードフローフィールドプレート３０８は、第１のアノード表面４０８と、第２のアノード表面（図４に図示されず）とを含んでよい。第２のアノード表面は、第１のアノード表面４０８の反対側であってよい。第１のアノード表面４０８は、第３の複数のリブ４１０を有してよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第１のアノード表面４０８上の、４１２－１、４１２－２、および４１２－３などの流路は、第３の複数の流路４１２と呼ばれることがある。第３の複数の流路４１２は、第２の燃料電池２０２－２のための燃料のための経路として機能し得る。第２のアノード表面は、第４の複数のリブ（図４に図示されず）を有してよい。流路は、冷却剤のための経路として機能するために、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第２のアノード表面上の流路は、第４の複数の流路（図４に図示されず）と呼ばれることがある。一例では、第１の複数の流路および第２の複数の流路４０６は、第３の複数の流路４１２および第４の複数の流路に垂直な方向であってよい。

第１のアノード表面４０８上のリブの形成は、第２のアノード表面上の流路の形成を引き起こす。第１のアノード表面４０８上の流路の形成は、第２のアノード表面上のリブの形成を引き起こす。したがって、第４の複数の流路は、第３の複数のリブ４１０と相補的であってよく、第４の複数のリブは、第３の複数の流路４１２と相補的であってよい。

先に言及したように、カソードフローフィールドプレート０６およびアノードフローフィールドプレート３０８は、互いに面してよく、互いと接触してよい。特に、第２のカソード表面４０２は、第２のアノード表面に面してよく、これと接触してよい。

フローフィールドプレートの所定の機械的強度を得るために、各フローフィールドプレートは、小さい厚さを有することがある。たとえば、５０ミクロンから１００ミクロンの厚さ範囲をもつ金属シートは、０．３ｍｍから１ｍｍの厚さをもつフローフィールドプレートを形成するように打ち抜かれることがある。一例では、各フローフィールドプレートは、０．８ｍｍの厚さを有することがある。したがって、カソードフローフィールドプレートとアノードフローフィールドプレートとを有する各バイポーラプレートアセンブリ２０４は、１．６ｍｍの厚さを有することがある。小さい厚さをもつ金属から作製されるフローフィールドプレートは、小さい厚さとともに、高い機械的強度、高い導電率、高い熱伝導率、および高いガス不透過性などの性質を所有し得る。金属フローフィールドプレートの小さい厚さは、流路およびリブの賞賛的な構造を容易にし得る。すなわち、フローフィールドプレートの別の表面上のリブの形成によるフローフィールドプレートの１つの表面上の流路の形成は、低い厚さのフローフィールドプレートを使用することによって達成される。したがって、一例では、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８は、金属から作製されてよい。

さらに、各燃料電池では、化学反応による燃料電池の温度の増加を防止するために、冷却剤が、燃料電池スタックを循環しなければならないことがある。本主題では、バイポーラプレートアセンブリは、第２の複数の流路４０６を通る、および第４の複数の流路を通る、冷却剤の流れを容易にし得る。したがって、本主題は、燃料電池スタックを通る冷却剤の流れを容易にするために燃料電池スタックが別個の冷却剤板を使用するシナリオと比較されるとき、燃料電池スタック１００のサイズおよび重量を減少させる。

さらに、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８が組み付けられるとき、カソードフローフィールドプレート３０６の第１の開口４２２およびアノードフローフィールドプレート３０８の第２の開口４２４は、第１の入口マニホールド４２６を形成する。第１の入口マニホールド４２６は、第２の入口１０６－２（図４に図示されず）および第３の入口１０６－３（図４に図示されず）を通して、ブロアなどの第１の供給源（図４に図示されず）から酸化剤、冷却剤、または両方を受け得る。したがって、酸化剤および冷却剤を提供するために、第１の入口マニホールド４２６は、第１の複数の流路に、第２の複数の流路４０６に、および第４の複数の流路に結合されてよい。

さらに、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８が組み付けられるとき、カソードフローフィールドプレート３０６の第３の開口４２８およびアノードフローフィールドプレート３０８の第４の開口４３０は一緒に、第２の入口マニホールド４３２を形成し得る。第２の入口マニホールド４３２は、第２の供給源から燃料を受け得る。たとえば、第２の入口マニホールド４３２は、第１の入口１０６－１（図４に図示されず）を通して燃料源から燃料を受け得る。したがって、燃料を提供するために、第２の入口マニホールド４３２は、第３の複数の流路４１２に結合されてよい。特に、第４の開口４３０は、第３の複数の流路４１２の入口に結合されてよい。

第１の入口マニホールド４２６および第２の入口マニホールド４３２は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１の中心から見たとき、互いに垂直に配置されてよい。たとえば、第１の開口４２２は、カソードフローフィールドプレート３０６の中心（図４に図示されず）に対してカソードフローフィールドプレート３０６上の第２の開口４２４から変位されてよく、第２の開口４２４は、アノードフローフィールドプレート３０８の中心に対してアノードフローフィールドプレート３０８上の第４の開口４３０から変位されてよい。第２の入口マニホールド４３２に垂直な第１の入口マニホールド４２６の設置は、燃料および酸化剤の混合を防止し得る。

第２の入口１０６－２および第３の入口１０６－３を通って燃料電池スタック１００に入る酸化剤および冷却剤は、燃料電池２０２－１（図４に図示されず）に供給されるために、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１内の第１の入口マニホールド４２６を介して各燃料電池に到達し得る。第１の入口１０６－１を通って燃料電池スタック１００に入る燃料は、燃料電池２０２－１（図４に図示されず）に供給されるために、第２の入口マニホールド４３２を通って各バイポーラプレートアセンブリ２０４－１に到達し得る。

さらに、組み付けられた状態では、すなわち、カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８が一緒に組み付けられているとき、カソードフローフィールドプレート３０６の第５の開口４３８およびアノードフローフィールドプレート３０８の第６の開口４４０は一緒に、第１の出口マニホールド４４１を形成し得る。同様に、カソードフローフィールドプレート３０６の第７の開口（図４に図示されず）およびアノードフローフィールドプレート３０８の第８の開口４４２は一緒に、第２の出口マニホールド４４３を形成し得る。第１の出口マニホールド４４１は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１から酸化剤および冷却剤を除去し得る。第２の出口マニホールド４４３は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１から余分な燃料を除去し得る。

カソードフローフィールドプレート３０６およびアノードフローフィールドプレート３０８は、第１のアノード表面４０８上で溶接によって一緒に結合されてよい。溶接は、たとえば、第１のアノード表面４０８上で行われる連続溶接であってよい。第１のアノード表面４０８上で行われる連続溶接は、燃料電池スタック１００内の圧力の増加により引き起こされ得る漏洩を防止し得る。溶接は、第１のアノード表面４０８上の第１のアノード溝４４４上で行われてよい。溶接の結果、溶接シーム３１８は、第１のアノード溝４４４の上に形成されてよい。アノードガスケット３２２は、燃料の漏洩を防止するために溶接シーム３１８の上に位置決めされてよい。たとえば、液体密閉剤が溶接シームの上に注がれ、第１のアノード表面４０８上でアノードガスケット３２２を形成するために凝固することが可能にされてよい。アノードフローフィールドプレート３０８と同様に、カソードフローフィールドプレート３０６は、第１のカソード溝（図４に図示されず）を含んでよい。カソードガスケット３２４は、酸化剤の漏洩を防止するために第１のカソード溝上に位置決めされてよい。バイポーラプレートアセンブリ２０４－１の溶接が損なわれていないことを保証するために、連続溶接が、アノードフローフィールドプレート３０８の縁に隣接して、ならびに第２の入口マニホールド４３２および第２の出口マニホールド４４３の周りに行われてよい。さらに、第２の複数の流路４０６および第４の複数の流路への冷却剤侵入およびこれらからの除去を容易にするために、溶接が、第１の入口マニホールド４２６および第１の出口マニホールド４４１の周りで行われてよい。特に、連続溶接は、第１の入口マニホールド４２６の３つの側面の周りおよび第１の出口マニホールド４４１の３つの側面の周りでそれぞれ行われてよい。さらに、溶接は、第１の入口マニホールドの第４の側面４４５上および第１の出口マニホールド４４１の第４の側面４４６上で行われないことがある。溶接は、第２のアノード表面および第２のカソード表面４０２からの冷却剤の漏洩を防止し得る。したがって、溶接は、アノードフローフィールドプレートとカソードフローフィールドプレートとの間のガスケットの使用を防止し得る。第１の入口マニホールド４２６の３つの側面の周りでの溶接点の提供と、第４の側面の周りに溶接点を設けないことは、第２のアノード表面と第２のカソード表面４０２との間に間隙を生じさせる。第２のアノード表面と第２のカソード表面４０２との間の間隙は、冷却剤の流れを流線形にする。

一例では、アノードフローフィールドプレート３０８上で溶接を行う代わりに、溶接が、カソードフローフィールドプレート３０６上でなされることがある。たとえば、溶接は、第１のカソード溝の上でなされることがある。これは、第１のカソード溝の上での溶接シーム（図４に図示されず）の形成を引き起こす。そのような例では、カソードガスケット３２４は、溶接シームの上に配置されることがある。たとえば、液体密閉剤が溶接シームの上に注がれ、第１のカソード表面上でカソードガスケット３２４を形成するために凝固することが可能にされることがある。そのような例では、アノードガスケット３２２は、第１のアノード溝４４４の上に配置されることがある。本発明では、単一の溝（すなわち、第１のアノード溝４４４または第１のカソード溝のどちらか）が、溶接目的と密閉目的の両方に使用されてよい。したがって、本主題は、燃料および酸化剤のためのフローフィールド面積を増加させ、バイポーラプレートアセンブリの製造性を単純化し得る。

図５ａは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００のバイポーラプレートアセンブリ２０４－１の斜視図を示す。第１のカソード表面は、第１の複数のリブ５００－１、５００－２、５００－３と、第１の複数の流路５０２－１、５０２－２、５０２－３とを含んでよい。複数のリブ５００－１、５００－２、５００－３は、第１の複数のリブ５００と総称されることがある。第１の複数の流路５０２－１、５０２－２、５０２－３は、第１の複数の流路５０２と総称されることがある。第１の複数の流路５０２は、燃料電池２０２－１（図５に図示されず）のための酸化剤のための経路として機能し得る。さらに、第１の入口マニホールド４２６を通って、酸化剤は、第１の複数の流路５０２に入り得る。したがって、第１の複数の流路５０２の入口は、第１の入口マニホールド４２６に結合されてよい。さらに第１の出口マニホールド４４１を通って、余分な酸化剤が、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１を出得る。したがって、第１の複数の流路５０２の出口は、第１の出口マニホールド４４１に結合されてよい。第２の入口マニホールド４３２を通って、燃料が、第３の複数の流路４１２に入り得る。したがって、第３の複数の流路４１２の入口は、第２の入口マニホールド４３２に結合されてよい。さらに第２の出口マニホールド４４３を通って、余分な燃料が、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１を出得る。したがって、第３の複数の流路４１２の出口は、第２の出口マニホールド４４３に結合されてよい。特に、第８の開口４４２は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１からの余分な燃料の除去を容易にするために、第３の複数の流路４１２の出口に結合されてよい。

図５ｂは、本発明の一実施形態による、図５ａの断面Ａ－Ａに沿ったバイポーラプレートアセンブリ２０４－１の断面図を示す。本明細書に示される図では、アノードフローフィールドプレート３０８は、カソードフローフィールドプレート３０６の上にある。ここで、拡大図５０４、５０５は、断面図の一部分を示す。

拡大図５０４では、第１の複数のリブ５００は、第２の複数の流路４０６に対して賞賛的であり、第１の複数の流路５０２は、第２の複数のリブ４０４に対して賞賛的である。流路５０２－１、５０２－２、５０２－３は、本明細書における図に示されている。理解されるように、断面図は、第１の複数の流路と平行な方向である断面Ａ－Ａに沿っているので、本明細書に示される図では、第３の複数の流路４１２および第４の複数の流路は見えない。

拡大図５０５に示されるように、アノードガスケット３２２は、第１のアノード表面４０８の溶接シーム３１８上に配置される。アノードガスケット３２２は、燃料の漏洩を防止し得る。同様に、カソードガスケット３２４は、第１のカソード表面５１２の第１のカソード溝５１０の上に配置されてよい。カソードガスケット３２４は、酸化剤の漏洩を防止し得る。

図６ａは、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレート３０８の斜視図を示す。第３の複数のリブ４１０は、蛇行パターンであってよい。したがって、第３の複数の流路４１２は、蛇行パターンであってよい。さらに、第４の複数のリブ（図６に図示されず）および第４の複数の流路（図６に図示されず）はそれぞれ、第３の複数の流路４１２および第３の複数のリブ４１０と相補的であるので、第４の複数のリブおよび第４の複数の流路は、蛇行パターンであってよい。

第２の入口マニホールド４３２を通って第３の複数の流路４１２の入口に入る燃料は、蛇行経路を通り得、アノードフローフィールドプレート３０８に隣接して位置決めされたガス拡散層に到達し得る。理解されるように、本明細書示される図では、ガス拡散層は、アノードフローフィールドプレート３０８の上に配置されてよい。ガス拡散層に到達しない燃料は、第３の複数の流路４１２の出口に到達し得、第２の出口マニホールド４４３を通ってバイポーラプレートアセンブリ２０４－１を出得る。

さらに、アノードフローフィールドプレート３０８の第２の開口４２４および第４の開口４３０は、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４から見たとき、互いに垂直に配置されてよい。同様に、アノードフローフィールドプレート３０８の第６の開口４４０および第８の開口４４２は、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４から見たとき、互いに垂直に配置されてよい。このことは、燃料マニホールドおよび酸化剤マニホールドが互いに垂直であることを容易にし得る。したがって、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１内の燃料および酸化剤の混合が防止され得る。

第１の入口マニホールド４２６および第２の入口マニホールド４３２は、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１の中心から見たとき、互いに垂直に配置されてよい。先に言及されたように、案内具１１１（図６ａに図示されず）は、燃料電池スタック１００のさまざまな構成要素の組み立てを容易にし得る。したがって、アノードフローフィールドプレート３０８は、案内具１１１の挿入を容易にする複数の案内具穴６０８を有してよい。

図６ｂは、本発明の一実施形態による、図６ａに示される図の部分の拡大図を示す。第２のアノード表面（図６ｂに図示されず）上での燃料の流れを防止するために、リブおよび流路の無い区域６０９が、第１のアノード表面４０８上に形成されてよい。区域６０９は、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４（図６ｂに図示されず）よりも第４の開口４３０に近くてよい。区域６０９は、第１の平坦区域と呼ばれることがある。第１の平坦区域６０９は、第４の開口４３０の近くに所定の長さにわたって設けられてよい。さらに、第３の複数のリブ４１０の一部であるリブ４１０－１は、第１の平坦区域６０９から延びてよい。第１の平坦区域６０９およびリブ４１０－１の位置決めは、図６ｃを参照しながら説明されるように、第４の開口４３０から第３の複数の流路４１２に入る燃料が第２のアノード表面（図６ｂに図示されず）を流れないことを保証し得る。

図６ｃは、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレート３０８の背面図を示す。ここには、第２のアノード表面６１０が示されている。第４の複数のリブ６１２は、第３の複数の流路４１２（図６ｃに図示されず）と相補的であってよく、第４の複数の流路６１４は、第３の複数のリブ４１０（図６ｃに図示されず）と相補的であってよい。第２の入口マニホールド４３２からのリブ４１０－１の変位は、第２の入口マニホールド４３２からある距離に第４の複数の流路６１４の路６１４－１を変位し得る。第１の平坦区域６０９（図６ｃに図示されず）は、第２のアノード表面６１０上に形成された対応する区域６１６を有する。区域６１６は、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４（図６ｃに図示されず）よりも第２の入口マニホールド４３２に近くてよい。区域６１６は、リブおよび流路が無いことがあり、以下では、第２の平坦区域と呼ばれることがある。区域６１６は、代替的に、アノード平坦区域と呼ばれることがある。

アノードフローフィールドプレート３０８と同様に、カソードフローフィールドプレート３１０（図６ｃに図示されず）は、第１のカソード表面５１２上に区域を含んでよい。第１のカソード表面５１２上の区域は、カソードフローフィールドプレート３１０の中心よりも第３の開口４２８に近くてよい。区域は、リブおよび流路が無いことがあり、第３の平坦区域と呼ばれることがある。カソードフローフィールドプレート３１０は、第２のカソード表面４０２上の区域（図６ｃに図示されず）を含んでよい。第２のカソード表面４０２上の区域は、カソードフローフィールドプレート３１０の中心よりも第３の開口４２８に近くてよい。さらに、第２のアノード表面４０２上の区域は、リブおよび流路が無いことがあり、第４の平坦区域と呼ばれることがある。第４の平坦区域は、代替的に、カソード平坦区域と呼ばれることがある。理解されるように、第３の平坦区域の形成は、第４の平坦区域の形成を引き起こし得る。第４の平坦区域は、アノードフローフィールドプレート３１２上の第２の平坦区域６１６の位置に対応するカソードフローフィールドプレート３１０上の位置に配置されてよい。したがって、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１は、第２の平坦区域６１６が、第２のカソード表面４０２の第４の平坦区域と面し、これと接触するように、溶接され得る。燃料は第２の入口マニホールド４３２から入るので、溶接は、燃料が第２のアノード表面６１０上を流れるのを防止し得る。すなわち、第２の入口マニホールド４３２に到達する燃料は、第１のアノード表面４０８に入り得、溶接により第２のアノード表面６１０に到達しないことがある。したがって、本発明は、燃料および冷却剤の混合を防止する。

いくつかの場合では、アノードフローフィールドプレート３０８に隣接するガス拡散層は、温度の増加、燃料電池スタックの構成要素の組み立て中の過剰圧縮などの要因により、破損されることがある。さらに、いくつかの場合では、水素燃料が、燃料電池の性能を改善する目的でＭＥＡの水和を維持するために加湿されることがある。その結果、第３の複数の流路４１２内の水詰まりが発生することがある。水詰まりは、水素燃料のための経路を閉塞させることを招き得る。したがって、そのような例では、燃料アノードフローフィールドプレート３０８の閉塞を防止するために、以下で説明されるように、アノードフローフィールドプレート３０８は、燃料のための追加の経路を含んでよい。

図７は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレート３０８を示す。アノードフローフィールドプレート３０８内の燃料の遮断を防止するために、アノードフローフィールドプレートは、第３の複数のリブ４１０の隣接するリブの間のバイパス路７００を備えてよい。たとえば、第１のリブ７０２－１および第２のリブ７０２－２は、接続されておらず、互いから変位されてよく、変位された部分において、バイパス路７００が第１のリブ７０２－１と第２のリブ７０２－２との間に形成されてよい。バイパス路７００は、燃料のための追加の経路として機能し得る。第３の複数の流路４１２の１つまたは複数の流路が閉塞される場合、燃料は、閉塞されないことがある別の路に流れるバイパス路７００に入り得る。たとえば、燃料が流路７０６－１を流れており、流路７０６－２に向かって移動していると考える。さらに、流路７０６－２が閉塞されていると考える。流路７０６－１から流れる燃料は、流路７０６－３に到達するためにバイパス路７００を通過し得る。これは、流路７０６－２の閉塞による燃料流れの妨害を防止し得る。

図８は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレート３０８の背面図を示す。ここには、第２のアノード表面６１０が図示されている。一例では、第１のアノード表面４０８（図８に図示されず）上のリブは、第２の入口マニホールド４３２とリブとの間の平坦区域なしで第２の入口マニホールド４３２に隣接して配置されてよい。理解されるように、リブは、第３の複数のリブ４１０（図８に図示されず）の一部であってよい。第３の複数の流路４１２（図８に図示されず）は、第２の入口マニホールド４３２から延びてよい。第２の入口マニホールド４３２から延びる第３の複数のリブ４１０の形成により、第４の複数の流路６１４は、第２のアノード表面６１０上の第２の入口マニホールド４３２から延びてよい。第４の複数の流路６１４は第２の入口マニホールド４３２から延びるので、第２の入口マニホールド４３２に到達する燃料は、第１のアノード表面４０８（図８に図示されず）上の第４の複数の流路６１４に入り得る。理解されるように、第２の入口マニホールド４３２からの第３の複数のリブ４１０の延長は、第２のアノード表面６１０上の燃料の侵入を防止し得る。したがって、燃料は、第１のアノード表面４０８上を流れることがあり、第２のアノード表面６１０上を流れないことがある。

しかしながら、いくつかの例では、燃料が依然として第２のアノード表面６１０に入ることがある。第２のアノード表面６１０上の燃料の流れを防止するために、第１のアノード表面４０８（図８に図示されず）上の第２の入口マニホールド４３２から延びるリブは、不連続にされることがある。第１のアノード表面４０８上の第２の入口マニホールド４３２から延びるリブは、第３のリブと呼ばれることがある。第３のリブは、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４（図８に図示されず）よりも第２の入口マニホールド４３２に近い不連続点を有してよい。理解されるように、不連続点は、リブおよび流路が無い。不連続点は、第５の平坦区域と呼ばれることがある。いくつかの例では、第５の平坦区域も、第１のアノード表面４０８上の燃料の流れのための追加の経路として機能し得る。

第３のリブの不連続点により、第２の入口マニホールド４３２から延びる流路８０２は、不連続点８０４を有することがある。流路８０２は、第４の複数の流路６１４の一部であってよく、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４よりも第２の入口マニホールド４３２に近い不連続点を有してよい。流路８０２は、第１の流路と呼ばれることがある。第１の流路８０２は、第３のリブと相補的であってよい。第１の流路８０２内の不連続点８０４は、リブおよび流路が無いことがあり、第６の平坦区域と呼ばれることがある。第６の平坦区域８０４は、第２のアノード表面６１０上の燃料のさらなる流れを防止し得る。たとえば、第１の流路８０２を通って第２のアノード表面６１０に入る燃料は、第６の平坦区域８０４によって遮断されることがある。すなわち、第１の流路８０２の部分８０５－１に入る燃料は、第６の平坦区域８０４によって遮断されることがあり、第１の流路８０２の部分８０５－２に流れないことがある。したがって、燃料および冷却剤の混合が防止される。

図９は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードフローフィールドプレート３０８を示す。いくつかの例では、バイパス路７００と第２の入口マニホールド４３２から延びる不連続なリブの両方が設けられないことがある。先に言及されたように、第５の平坦区域９０２は、第３のリブ９０４の部分９０５－１と第３のリブ９０４の部分９０５－２との間で第３のリブ９０４内に形成される。第１のアノード表面４０８上の第５の平坦区域９０２の形成は、第２のアノード表面６１０（図９に図示されず）上の第６の平坦区域８０４（図９に図示されず）を形成し得る。したがって、そのような例では、先に図８を参照して言及されたように、燃料移動の妨害が、バイパス路７００により防止され得、第２のアノード表面６１０（図９に図示されず）上の燃料の流れは、アノードフローフィールドプレート３０８の中心６０４よりも第２の入口マニホールド４３２に近い不連続なリブの形成により防止され得る。

図１０は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のアノードガスケット３２２を示す。一例では、アノードガスケット３２２を形成するために、液体密閉剤は、第１のアノード表面４０８（図１０に図示されず）上の溶接シーム３１８（図１０に図示されず）上に与えられてよい。液体密閉剤の凝固が、アノードガスケット３２２を形成する。液体密閉剤は、たとえば、アクリル化ウレタン、ＲＴＶシリコーン、Ｌｏｃｔｉｔｅ５８８３（ポリアクリレート）、Ｌｏｃｔｉｔｅ５９１０（オキシムシリコーン）、またはそれらの任意の組み合わせであってよい。一例では、燃料の漏洩を防止するために、アノードガスケット３２２は、アノードフローフィールドプレート３０８の異なる部分を取り囲む、１００２－１～１００２－６などの異なるセグメントを有してよい。たとえば、セグメント１００２－１は第１の入口マニホールド４２６を取り囲み、セグメント１００２－２はアノードフローフィールドプレート３０８の縁に隣接して延び、セグメント１００２－３は第２の入口マニホールド４３２を取り囲み、セグメント１００２－４は第３の複数の流路４１２を取り囲み、セグメント１００２－５は第１の出口マニホールド４４１を取り囲み、セグメント１００２－６は第２の出口マニホールド４４３を取り囲む。

図１１は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のカソードフローフィールドプレート３０６を示す。ここでは、第１のカソード表面５１２が図示されている。ここでは、第２のカソード表面４０２は、第１のカソード表面５１２の後ろにある。

第１の複数のリブ５００の各々および第１の複数の流路５０２の各々は、第１のカソード表面５１２上の第１の入口マニホールド４２６と第１の出口マニホールド４４１との間を通ってよい。したがって、第１の複数のリブ５００の各々および第１の複数の流路５０２の各々は、互いと平行であってよい。第１の入口マニホールド４２６は、酸化剤が第１の複数の流路５０２に入るように、第１の複数の流路５０２の入口に結合されてよい。たとえば、カソードフローフィールドプレート３０６の第１の開口４２２は、第１の複数の流路５０２の入口に結合されてよい。

さらに、フローフィールドプレートの１つの表面上のリブおよび流路はそれぞれ、フローフィールドプレートの反対側の表面上の流路およびリブと相補的であるので、第２の複数のリブ４０４（図１１に図示されず）および第２の複数の流路４０６（図１１に図示されず）も、第２のカソード表面４０２（図１１に図示されず）上の第１の入口マニホールド４２６から第１の出口マニホールド４４１まで通ってよい。第１の入口マニホールド４２６は、冷却剤が第２の複数の流路４０６に入るように、第２のカソード表面４０２上の第２の複数の流路４０６の入口に結合されてよい。たとえば、第１の開口４２２は、第２の複数の流路４０６の入口に結合されてよい。

一例では、第２の複数の流路４０６の各々は互いと平行であることがあり、第４の複数の流路６１４は蛇行することがある。したがって、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１に入る冷却剤は、蛇行する流れと、平行な流れの両方を有することがある。これは、冷却剤の流れによるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１内部の圧力損失がより小さくあり得ることを保証し得る。減少した圧力損失は、燃料電池の性能を強化し得る。

アノードフローフィールドプレート３０８（図１１に図示されず）と同様に、カソードフローフィールドプレート３０６も、燃料電池スタック１００のさまざまな構成要素を組み立てるように案内具１１１の挿入を容易にするために複数の案内具穴１１０２を含んでよい。

ここでは、第１のカソード溝５１０が示されている。先に言及されたように、第１のカソード溝５１０の上に、カソードガスケット３２４が配置されてよい。明瞭にするために、カソードガスケット３２４は、この図に示されない。いくつかの例では、溶接が、溶接シームを形成するためにカソードフローフィールドプレート３０６上でなされることがある。第１の入口マニホールド４２６は、その周りに溶接点を備える。そのような例では、カソードガスケット３２４が、溶接シームの上に配置されることがある。

図１２は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のカソードフローフィールドプレート３０６の斜視図を示す。第１の入口マニホールド４２６は、酸化剤と冷却剤の両方をバイポーラプレートアセンブリ２０４－１に提供し得る。単一の供給源（図１２に図示されず）から提供される酸化剤および冷却剤は、第１の入口マニホールド４２６に入り得る。第１の入口マニホールド４２６から、空気が、第１の複数の流路５０２および第２の複数の流路４０６（図１２に図示されず）に入り得る。

図１３は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２０４－１のカソードガスケット３２４を示す。一例では、カソードガスケット３２４を形成するために、液体密閉剤が、第１のカソード溝５１０（図１３に図示されず）の上に与えられてよい。液体密閉剤の凝固が、カソードガスケット３２４を形成する。液体密閉剤は、たとえば、アクリル化ウレタン、ＲＴＶシリコーン、Ｌｏｃｔｉｔｅ５８８３（ポリアクリレート）、Ｌｏｃｔｉｔｅ５９１０（オキシムシリコーン）、またはそれらの任意の組み合わせであってよい。

酸化剤の漏洩を防止するために、カソードガスケット３２４は、カソードフローフィールドプレート３０６（図１２に図示されず）のさまざまな構成要素を取り囲む、１３０２－１および１３０２－２などの異なるセグメントを有してよい。たとえば、セグメント１３０２－１は、第１の複数の流路５０２、第１の入口マニホールド４２６、第１の出口マニホールド４４１、第２の入口マニホールド４３２、および第２の出口マニホールド４４３を取り囲み、セグメント１３０２－２は、カソードフローフィールドプレート３０６の縁に隣接して延びてよい。図１４は、本主題の一実装形態による燃料電池スタック１００のＭＥＡ３１４を示す。ＭＥＡ３１４は、アノード１４０２と、アノード１４０２の後ろのカソード３１６とを含んでよい。ＰＥＭは、カソードとアノードとの間に位置決めされてよい。ＭＥＡ３１４は、案内具１１１（図１４に図示されず）の挿入を容易にする複数の案内具穴１４０４を含んでよい。ＭＥＡ３１４は、燃料の入口が隣接するバイポーラプレートアセンブリ３０２－１（図１４に図示されず）まで通過するための開口１４０６、酸化剤および冷却剤が隣接するバイポーラプレートアセンブリ３０２－１まで通過するための開口１４０８などの、開口も含んでよい。同様に、開口１４１０、１４１２は、燃料電池スタック１００からの、隣接するバイポーラプレートアセンブリ３０２－１（図１４に図示されず）から除去された燃料および酸化剤の退出を容易にする。

図１５は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００の第１の集電板１１２－１を示す。先に言及されたように、各バイポーラプレートのアノードから流れる電子は、第１の集電板１１２－１に到達し得、第１の集電板１１２－１と第２の集電板１１２－２との間に接続されたワイヤなどの外部回路を通って、第１の集電板１１２－１から第２の集電板１１２－２（図１５に図示されず）まで流れ得、これは、燃料電池スタック１００を通る電流となり得る。この点に関して、電子の流れを伝導するために、第１の集電板１１２－１は、突出部１５０２を含んでよい。突出部１５０２は、それを通ってワイヤが結合され得る開口１５０４をさらに含んでよい。

さらに、第１の集電板１１２－１は、燃料の流れを容易にするための開口１５０６、酸化剤および冷却剤の流れを容易にするための開口１５０８、開口１５１０などの、開口を含んでよい。さらに、第１の集電板１１２－１は、案内具１１１（図１５に図示されず）の挿入を容易にする案内具穴１５１２も含んでよい。

第２の集電板１１２－２は、第１の集電板１１２－１と類似した構成を有してよい。たとえば、第２の集電板１１２－２も、開口を含む突出部を含んでよい。ワイヤが、第１の集電板１１２－１上の開口１５０４と第２の集電板１１２－２上の開口との間に接続されてよい。燃料電池スタック１００の組み立てられた状態では、第１の集電板１１２－１および第２の集電板１１２－２の突出部は、燃料電池スタック１００の他の構成要素を越えて延びてよい。

図１６は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１００の入口端板１０３を示す。入口端板１０３は、燃料の入口のための１６０２、酸化剤と冷却剤の両方として使用される空気の入口のための開口１６０４、１６０６などの、開口を含んでよい。さらに、入口端板１０３は、タイロッドの挿入を容易にする開口２１４と、案内具１１１（図１６に図示されず）の挿入を容易にする案内具穴２１８も含んでよい。一例では、入口端板１０３の寸法は、燃料電池スタック１００の他の構成要素よりも高くてよい。

上記の例では、端板は、入口端板１０３に関して説明されているが、端板は、出口端板１０４に関して説明されてもよい。したがって、出口端板１０４は、各々が燃料電池スタック１００からの燃料の除去のための、酸化剤の除去のための、および冷却剤の除去のための、開口を含んでよい。さらに、出口端板１０４は、タイロッド１０９のための開口と、案内具１１１のための案内具穴とを含んでよい。いくつかの例では、以下で説明されるように、燃料電池スタック１００はケーシングに密封されてよい。

図１７ａは、本発明の一実施形態による燃料電池システム１７００を示す。一例では、燃料電池スタック１００（図１７ａに図示されず）は、ケーシング１７０２内に密封されてよく、燃料電池システム１７００と呼ばれることがある。ケーシング１７０２は、たとえば、金属ケーシングであってよい。燃料電池スタック１００の内部で発生する化学反応は、ケーシング１７０２内の圧力を増加させ得る。圧力が特定の値を超えて増加する場合、燃料電池システム１７００が爆発することがある。ケーシング１７０２内の圧力増大を回避するため、および爆発を防止するために、燃料電池システム１７００は、ケーシング１７０２内に設けられた圧力リリーフ弁１７０４を含んでよい。さらに、開口１７０６－１は、第１の入口１０６－１に対する燃料源の結合を容易にし得、開口１７０６－２、１７０６－３は、第２の入口１０６－２および第３の入口１０６－３との空気源の結合を容易にし得る。

図１７ｂは、本発明の一実施形態による燃料電池システム１７００の分解組立図を示す。ケーシング１７０２は、セグメント１７０８－１、１７０８－２、１７０８－３、および１７０８－４などの、複数のセグメントを含んでよい。セグメントは、たとえば、燃料電池スタック１００を取り囲むエンクロージャを形成する留め具（図１７ｂに図示されず）を使用して、一緒に留められてよい。ケーシング１７０２は、それを通って圧力リリーフ弁１７０４がケーシング１７０２に結合され得る開口１７０９を含んでよい。燃料電池システム１７００は、水素漏洩を検出する水素センサ１７１０を含んでよい。水素センサ１７１０は、ケーシング１７０２内に設けられてよい。

いくつかの例では、以下で説明されるように、空気源などの、酸化剤および冷却剤の供給源は、燃料電池スタック１００の上に位置決めされてよい。

図１８は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００を示す。いくつかの例では、酸化剤および冷却剤の供給源は、燃料電池スタック１８００の上部に結合されてよい。燃料電池スタック１８００は、燃料電池スタック１００に類似してよい。

燃料電池スタック１００と同様に、燃料電池スタック１８００は、それぞれの供給源からの燃料、酸化剤、および冷却剤の供給を容易にするための入口端板１８０２を含んでよい。入口端板１８０２は、第１の入口（図１８に図示されず）と、第２の入口１８０４とを含んでよい。第１の入口は、第１の供給源１８０６から燃料電池スタック１８００に酸化剤と冷却剤の両方を供給し得、第１の供給源１８０６は、たとえば、ブロアであってよい。以下では、第１の供給源は、ブロアに関して説明され得る。第１の入口は、ブロア１８０６に結合されてよい。たとえば、第１の入口は、ブロアの第１のダクト１８０８に結合されてよい。一例では、ブロア１８０６は、入口端板１８０２によって支持されることがある。たとえば、ブロア１８０６は、ブロアブラケット１８１０を使用して入口端板１８０２の上部表面に結合されてよい。第２の入口１８０４は、燃料源（図１８に図示されず）から燃料電池スタック１８００に燃料を提供し得る。したがって、第２の入口１８０４は、燃料源に結合されてよい。燃料電池スタック１８００は、出口端板１８１２をさらに含んでよい。燃料電池スタック１８００からの余分な燃料、余分な酸化剤、および余分な冷却剤は、出口端板１８１２を通って除去されてよい。したがって、出口端板１８１２は、第１の出口１８１４と、第２の出口１８１６とを含んでよい。第１の出口１８１４は、燃料電池スタック１８００から余分な水素を除去し得、第２の出口１８１６は、燃料電池スタック１８００から余分な空気を除去し得る。さらに、一例では、燃料電池スタック１８００から除去された余分な空気は、燃料電池スタック１８００の再循環ユニット１８１８を通って燃料電池スタック１８００へと再循環されてよい。

上記の例では、単一の入口（第１の入口）が、酸化剤と冷却剤の両方のために設けられているが。いくつかの例では、別個の入口が、酸化剤と冷却剤の両方のために設けられてよい。さらに、上記の例では、酸化剤および冷却剤は、単一のダクト（第１のダクト１８０８）を通って提供されることがあり、いくつかの例では、ブロア１８０６からの別個のダクトから酸化剤および冷却剤は、提供されることがある。

図１９は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００を示す。ブロア１８０６は、第２のダクト１９０２を含んでよい。そのような例では、入口端板１８０２は、第３の入口（図１９に図示されず）を含んでよい。第２の入口（図１９に図示されず）は、燃料電池スタック１８００に酸化剤を提供し得、第３の入口は、燃料電池スタック１８００に冷却剤を提供し得る。燃料電池スタック１８００に冷却剤を提供するために、第１のダクト１８０８は第１の入口に結合されてよく、第２のダクト１９０２は第３の入口に結合されてよい。

出口端板１８１２は、第３の出口（図１９に図示されず）を含む。第１の出口は、燃料電池スタックから余分な酸化剤を除去し得、第３の出口は、余分な冷却剤を除去し得る。さらに、空気を再循環させるために、再循環ユニット１８１８の端は第３の出口に結合されてよく、再循環ユニットの別の端は第２のダクト１９０２に結合されてよい。

図２０は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の分解組立図を示す。燃料電池スタック１８００は、第１の燃料電池２００２－１および第２の燃料電池２００２－２などの、複数の燃料電池を含んでよい。燃料電池スタック１８００は、バイポーラプレートアセンブリ２００４と、第１の集電板２００６－１と、第２の集電板２００６－２とを含んでよい。第１の集電板２００６－１は第１の集電板１１２－１に類似してよく、第２の集電板２００６－２は第２の集電板１１２－２に類似してよい。

バイポーラプレートアセンブリ２００４は、第１の燃料電池２００２－１と第２の燃料電池２００２－２との間に位置決めされてよい。バイポーラプレートアセンブリ２００４は、第１の燃料電池２００２－１に酸化剤を提供し得、第２の燃料電池２００２－２に燃料を提供し得る。したがって、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、第１の燃料電池２００２－１に酸化剤を提供し得るカソードフローフィールドプレート２００８と、第２の燃料電池２００２－２に燃料を提供し得るアノードフローフィールドプレート２０１０とを含んでよい。カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、たとえば、ステンレス鋼などの金属から作製されてよい。カソードフローフィールドプレート２００８およびアノードフローフィールドプレート２０１０は、互いに面してよく、互いと接触してよい。バイポーラプレートアセンブリ２００４は、燃料の漏洩を防止するためのアノードフローフィールドプレート２０１０上のアノードガスケット２０１２および酸化剤の漏洩を防止するためのカソードフローフィールドプレート２００８上のカソードガスケット２０１４などの、複数のガスケットを含んでよい。さらに、一例では、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、バイポーラプレートアセンブリ２００４内の冷却剤の流れの提供を含んでよい。第３のガスケット２０１６は、カソードフローフィールドプレート２００８およびアノードガスケット２０１２が互いに面する部分においてカソードフローフィールドプレート２００８とアノードガスケット２０１２との間に配置されてよい。第３のガスケット２０１６は、冷却剤の漏洩を防止し得る。さらに、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、カソードフローフィールドプレート２００８の縁に沿って配置されたカソード縁ガスケット（図２０に図示されず）と、アノードフローフィールドプレート２０１０の縁に沿って配置されたアノード縁ガスケット２０１７とを含んでよい。縁ガスケットは、燃料電池スタック１８００の圧縮中のバイポーラプレートアセンブリ２００４の破損を防止し得る。

一例では、燃料電池スタック１８００の端で、フローフィールドプレートは、その側面のうちの１つのみの上の燃料電池に面しなければならないことがあり、その燃料電池に燃料または酸化剤を提供しなければならないことがある。したがって、燃料電池スタック１８００の端において、燃料電池スタック１８００は、単極アノードフローフィールドプレート２０１８－１および単極カソードフローフィールドプレート２０１８－２などの、単極フローフィールドプレートを含んでよい。たとえば、単極アノードフローフィールドプレート２０１８－１は、第１の集電板２００６－１に隣接して配置されてよく、燃料電池２００２－１に燃料を提供し得る。単極カソードフローフィールドプレート２０１８－２は、第２の集電板２００６－２に隣接して配置されてよく、燃料電池２００２－２に酸化剤を提供し得る。

一例では、単極フローフィールドプレートおよびバイポーラプレートアセンブリ２００４の一部は、各燃料電池の一部を形成し得る。たとえば、バイポーラプレートアセンブリ２００４のカソードフローフィールドプレート２００８および単極アノードフローフィールドプレート２０１８－１は、第１の燃料電池２００２－１の一部であってよい。同様に、単極カソードフローフィールドプレート２０１８－２およびバイポーラプレートアセンブリ２００４のアノードフローフィールドプレート２０１０は、第２の燃料電池２００２－２の一部を形成してよい。

各燃料電池はＭＥＡを含んでよく、ＭＥＡでは、化学エネルギーを機械的エネルギーに変換する化学反応が発生する。ここで、ＭＥＡ２０１９－１は第１の燃料電池２００２－１の一部であり、ＭＥＡ２０１９－２は第２の燃料電池２００２－２の一部である。各ＭＥＡは、アノードと、カソードと、ＰＥＭとを含んでよい。

図２１は、本発明の一実施形態による、第１の燃料電池２００２－１と第２の燃料電池２００２－２との間に配置されたバイポーラプレートアセンブリ２００４の分解組立図を示す。各ＭＥＡは、カソードに隣接するガス拡散層（図２１に図示されず）、およびアノードに隣接するガス拡散層（図１２に図示されず）も含んでよい。ガス拡散層は、カソードおよびアノードにわたって均一な化学反応を有するようにアノードまたはカソードにわたって燃料または酸化剤を広げ得る。

カソードフローフィールドプレート２００８は、第１のカソード表面２１０４と、第２のカソード表面（図２１に図示されず）とを含んでよい。第２のカソード表面は、第１のカソード表面２１０４の反対側であってよい。第１のカソード表面２１０４は、第１の複数のリブを含んでよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第１のカソード表面２１０４上の流路は、第１の複数の流路２１０６と呼ばれることがある。第１の複数の流路２１０６は、酸化剤のための経路として機能し得る。一例では、第１のカソード表面２１０４は、カソードに酸化剤を提供するためにＭＥＡ２０１９－１のカソード（図２１に図示されず）に面することがある。第２のカソード表面は、第２の複数のリブ（図２１に図示されず）を含んでよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第２のカソード表面上の流路は、第２の複数の路と呼ばれることがある。第２の複数の流路は、冷却剤のための経路として機能し得る。

アノードフローフィールドプレート２０１０は、第１のアノード表面（図２１に図示されず）と、第２のアノード表面２１０８とを含んでよい。第２のアノード表面２１０８は、第１のアノード表面の反対側であってよい。第１のアノード表面は、第３の複数のリブを含んでよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第１のアノード表面上の流路は、第３の複数の路と呼ばれることがある。第３の複数の流路は、燃料のための経路として機能し得る。一例では、第１のアノード表面は、アノードに燃料を提供するためにＭＥＡ２０１９－２のアノード２１０２に面することがある。第２のアノード表面２１０８は、第４の複数のリブ（図２１に図示されず）を含んでよい。流路は、２つの隣接するリブの間に画定されてよい。第２のアノード表面２１０８上の流路は、第４の複数の流路２１１０と呼ばれることがある。第４の複数の流路２１１０は、冷却剤のための経路として機能し得る。

カソードフローフィールドプレート２００８およびアノードフローフィールドプレート２０１０は、小さい厚さの金属から作製され、１つの側面上の流路は、反対側の表面上のリブに対して賞賛的であってよい。すなわち、第１の複数のリブは第２の複数の流路と相補的であってよく、第１の複数の流路２１０６は第２の複数のリブと相補的であってよく、第３の複数のリブは第４の複数の流路２１１０と相補的であってよく、第３の複数の流路は第４の複数のリブと相補的であってよい。

さらに、先に言及したように、アノード縁ガスケット２０１７およびカソード縁ガスケット２１１２は、燃料電池スタック１８００の構成要素を一緒に圧縮する間、アノードフローフィールドプレート２０１０およびカソードフローフィールドプレート２００８が破損するのを防止し得る。

図２２は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２００４－１のアノードフローフィールドプレート２０１０の斜視図を示す。ここには、第１のアノード表面２２００が図示されている。理解されるように、第２のアノード表面２１０８は、第１のアノード表面２２００の後ろにあってよい。第１のアノード表面２２００は、２２０２－１、２２０２－２、２２０２－３などの第３の複数のリブと、第３の複数の流路２２０４－１、２２０４－２、２２０４－３とを含んでよい。第３の複数のリブは、第３の複数のリブ２２０２と総称されることがあり、第３の複数の流路は、第３の複数の流路２２０４と総称されることがある。一例では、第３の複数のリブ２２０２、第３の複数の流路２２０４は、三重蛇行形状である。１つの表面上のリブは、反対側の表面上の流路と相補的であり、１つの表面上の流路は、反対側の表面上のリブと相補的であるので、第４の複数のリブおよび第４の複数の流路２１１０は蛇行形状であり得る。同様に、第１の複数のリブ（図２２に図示されず）、第１の複数の流路２１０６（図２２に図示されず）は、三重蛇行形状であり得る。リブおよび流路の相補性により、第２の複数のリブ（図２２に図示されず）および第２の複数の流路は、三重蛇行形状であり得る。

バイポーラプレートアセンブリ２００４は、ブロア１８０６（図２２に図示されず）から酸化剤および冷却剤を提供する第１の入口マニホールド２２０６と、燃料源（図２２に図示されず）から燃料を提供する第２の入口マニホールド２２０８とを含んでよい。カソードフローフィールドプレート２００８の第１の開口（図２２に図示されず）およびアノードフローフィールドプレート２０１０の第２の開口２２１０は一緒に、第１の入口マニホールド２２０６を形成し得る。カソードフローフィールドプレート２００８の第３の開口（図２２に図示されず）およびアノードフローフィールドプレート２０１０の第４の開口２２１２は一緒に、第２の入口マニホールド２２０８を形成し得る。一例では、第１の入口マニホールド２２０６は、酸化剤を提供するために第１の複数の流路２１０６（図２０に図示されず）の入口に結合されてよく、第２の入口マニホールド２２０８は、第３の複数の流路２２０４の入口に結合されてよい。一例では、冷却剤を提供するために、第１の入口マニホールド２２０６は、第２の複数の流路（図２４に図示されず）の入口および第４の複数の流路２１１０の入口に結合されてよい。さらに、バイポーラプレートアセンブリ２００４から余分な燃料を除去するために、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、第１の出口マニホールド２２１４を含んでよい。同様に、バイポーラプレートアセンブリ２００４から余分な酸化剤および冷却剤を除去するために、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、第２の出口マニホールド２２１６を含んでよい。カソードフローフィールドプレート２００８の第５の開口（図２２に図示されず）およびアノードフローフィールドプレート２０１０の第６の開口２２１８は一緒に、第１の出口マニホールド２２１４を形成し得る。カソードフローフィールドプレート２００８の第７の開口（図２２に図示されず）およびアノードフローフィールドプレート２０１０の第８の開口２２２０は一緒に、第２の出口マニホールド２２１６を形成し得る。

いくつかの例では、冷却剤および酸化剤は別々に提供される。そのような例では、酸化剤は、第１の入口マニホールド２２０６を使用して提供されてよく、余分な酸化剤は、第１の出口マニホールド２２１４を使用して出得る。さらに、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、それを通って冷却剤がバイポーラプレートアセンブリ２００４に提供され得る第３の入口マニホールド２２２１－１と、それを通って余分な冷却剤がバイポーラプレートアセンブリ２００４を出得る第３の出口マニホールド２２２１－２とを含んでよい。

一例では、カソードフローフィールドプレート２００８およびアノードフローフィールドプレート２０１０は、溶接によって一緒に結合されてよい。たとえば、フローフィールドプレートは、第２のアノード表面２１０８（図２２に図示されず）および第２のカソード表面が互いに面し得、互いと接触し得るように、溶接されてよい。溶接は、たとえば、スポット溶接であってよく、第１のアノード表面２２００上でなされてよい。溶接は、アノードフローフィールドプレート２０１０およびカソードフローフィールドプレート２００８の結合が損なわれていないこと、ならびに冷却剤が第２のアノード表面２１０８および第２のカソード表面上で流れるのに十分な間隙があることを保証しなければならないことがある。したがって、一例では、スポット溶接は、溶接スポット２２２６によって示され、第１の縁２２２２および第２の縁２２２４などのアノードフローフィールドプレート２０１０の縁に隣接して、ならびに第３の入口マニホールド２２２１－１および第３の出口マニホールド２２２１－２の周りになされてよい。溶接スポットは、バイポーラプレートアセンブリ２００４からの冷却剤の漏洩を防止し得る。さらに、第３の入口マニホールド２２２１－１の周りに設けられる溶接スポットが、第３の入口マニホールド２２２１－１を通って入る冷却剤が第２の複数の流路および第４の複数の流路２１１０に流入するための経路を提供し得る。同様に、第３の出口マニホールド２２２１－２の周りに設けられる溶接スポットは、余分な冷却剤が第３の出口マニホールド２２２１－２を通って第２の複数の流路および第４の複数の流路２１１０から出るための経路を提供し得る。スポット溶接の提供は、動作中のバイポーラプレートアセンブリ２００４の導電率を強化し得る。いくつかの例では、アノードフローフィールドプレート２０１０およびカソードフローフィールドプレート２００８を溶接するために、溶接は、第１のアノード表面２２００上の溶接の代わりに、第１のカソード表面２１０４上でなされてよい。

アノードガスケット２０１２は、第１のアノード溝２２３０上に配置されてよい。一例では、アノードガスケット２０１２は、ガスケット３２２の形状に類似した形状にされてよい。アノード縁ガスケット２０１７は、第２のアノード溝２２３２上に配置されてよい。理解されるように、液体密閉剤は、第１のアノード溝２２３０上および第２のアノード溝２２３２上に配置されてよく、ガスケットを形成するために凝固することが可能にされてよい。アノードガスケット２０１２と同様に、カソードガスケット２０１４は、第１のカソード表面２１０４（図２２に図示されず）上で第１のカソード溝（図２２に図示されず）上に配置されてよい。カソード縁ガスケット２１１２は、第１のカソード表面２１０４上の第２のカソード溝（図２２に図示されず）上に配置されてよい。

アノードフローフィールドプレート２０１０は、案内具の挿入を容易にする複数の案内具穴２２３４を有してよく、これは、燃料電池スタック１８００のさまざまな構成要素の組み立てを容易にし得る。同様に、カソードフローフィールドプレート２００８は、案内具の挿入を容易にする複数の案内具穴を有してよい。

バイポーラプレートアセンブリ２０４－１と同様に、バイポーラプレートアセンブリ２００４は、バイパス路２２３６を含んでよく、バイパス路２２３６は、燃料のための追加の経路として機能し、燃料の遮断を防止し得る。

図２３は、本発明の一実施形態による、図２２に示される図の一部分の拡大図を示す。ここでは、第１のアノード表面２２００が図示されている。バイパス路２２３６は、互いから変位された２つの隣接するリブの間に形成されてよい。たとえば、第３の複数のリブ２２０２の第１のリブ２３０２－１および第２のリブ２３０２－２は、バイパス路２２３６を形成するために互いから変位される。

いくつかの例では、流路は、最大量の燃料および酸化剤がそれぞれのガス拡散層に到達することを保証するように燃料および酸化剤の滞留時間を増加させるために異なるパターンであってよい。

図２４は、本発明の一実施形態によるバイポーラプレートアセンブリ２００４のアノードフローフィールドプレート２０１０を示す。一例では、三重蛇行形状を有することに加えて、第３の複数のリブ２２０２の各リブは、波形を有することがある。したがって、第３の複数のリブ２２０２は、波状の三重蛇行構造の形状を有すると称されることがある。第３の複数のリブ２２０２が波状の三重蛇行形状であるので、第３の複数の流路２２０４は、波状の三重蛇行形状を有することがある。同様に、第１の複数の流路２１０６（図２４に図示されず）、第２の複数の流路（図２４に図示されず）、および第４の複数の流路２１１０（図２４に図示されず）は、波状の三重蛇行形状を有することがある。波状の三重蛇行形状は、燃料および酸化剤の滞留時間を増加させ得る。すなわち、流路の波状の三重蛇行形状は、燃料および酸化剤がそれぞれの流路内に存在する時間を増加させ得る。したがって、波状の三重蛇行形状は、燃料および酸化剤がそれぞれの出口マニホールドに到達する前に燃料電池のそれぞれのガス拡散層に到達するための、より多くの時間を与える。そのような滞留時間の増加は、反応に利用可能な燃料および酸化剤の量を増加させ得る。したがって、本主題では、燃料電池スタック１８００の効率が強化される。

図２５は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００のＭＥＡ２０１９－１を示す。ここには、ＭＥＡ２０１９－１上のガス拡散層２５００が示されている。理解されるように、アノードはガス拡散層２５００の後ろにあってよく、ＰＥＭはアノードの後ろにあってよく、カソードはＰＥＭの後ろにあってよく、第１のガス拡散層はカソードの後ろにあってよい。ＭＥＡは、燃料、酸化剤、および冷却剤の侵入および除去のための開口２５０２－１～２５０２－６などの、開口を含んでよい。さらに、ＭＥＡ２０１９－１は、複数の案内具穴２５０４も含んでよい。上記の例では、ＭＥＡはＭＥＡ２０１９－１に関して説明されているが、いくつかの例では、ＭＥＡは、ＭＥＡ２０１９－２に関して説明されることがある。

図２６ａは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の第１の集電板２００６－１の正面図を示す。

第１の集電板１１２－１と同様に、第１の集電板２００６－１からの電子は、外部回路を通って第２の集電板２００６－２（図２６に図示されず）に流れ、燃料電池スタック１８００からの電流となり得る。この点に関して、第１の集電板２００６－１は、設備２６００を含んでよく、設備２６００は、第２の集電板２００６－２内の類似の開口（図２６に図示されず）にワイヤを接続するための開口２６０２を含んでよい。さらに、第１の集電板２００６－１は、燃料、酸化剤および冷却剤の入口および出口のための、２６０４－１～２６０４－６などの開口を含んでよい。第１の集電板は、複数の案内具穴２６０６を含んでよい。

図２６ｂは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の第１の集電板２００６－１の背面図を示す。第１の集電板２００６－１は、燃料、酸化剤、および冷却剤の漏洩を防止するための複数のガスケットを含んでよい。たとえば、燃料の漏洩を防止するための燃料の入口に対応する開口２６０２－１の周りのガスケット２６０６－１、酸化剤の漏洩を防止するための酸化剤の入口に対応する開口２６０２－２の周りのガスケット２６０６－２、燃料の漏洩を防止するための燃料の出口に対応する開口２６０２－３の周りのガスケット２６０６－３、酸化剤の漏洩を防止するための酸化剤の出口に対応する開口２６０２－４の周りのガスケット２６０６－４、冷却剤の入口に対応する開口２６０２－５の周りのガスケット２６０６－５、および冷却剤の漏洩を防止するための冷却剤の出口に対応する開口２６０２－６の周りのガスケット２６０６－６。理解されるように、第２の集電板２００６－２は、第１の集電板２００６－１と類似した構成を有してよい。

図２７ａは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の入口端板１８０２の正面図を示す。入口端板１８０２は、タイロッド（図２７に図示されず）の挿入のための複数の開口２７００と、それぞれ燃料の入口、酸化剤の入口、および冷却剤の入口のための、２７０２－１～２７０２－３などの開口とを含んでよい。

図２７ｂは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の入口端板１８０２の断面図を示す。ここには、第２の入口１８０４が示されている。第２の入口１８０４を通って、水素燃料は、燃料電池スタック１８００に提供され得る。

図２８ａは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の出口端板１８１２の正面図を示す。

入口端板１８０２と同様に、出口端板１８１２は、タイロッド（図２８ａに図示されず）の挿入のための複数の開口２８００と、案内具（図２８ａに図示されず）の挿入のための複数の案内具穴２８０２とを含んでよく、冷却剤の出口のための開口２８０４－１、燃料の出口のための開口（図２８ａに図示されず）、および酸化剤の出口のための開口（図２８ａに図示されず）などの、開口を含んでよい。

図２８ｂは、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の出口端板１８１２の断面図を示す。ここには、第１の出口１８１４および第２の出口１８１６が示されている。第１の出口１８１４を通って、余分な燃料が燃料電池スタック１８００を出てよく、第２の出口１８１６を通って、余分な空気が燃料電池スタック１８００を出てよい。一例では、燃料電池スタック１８００を出る余分な空気は、再循環ユニット１８１８を通る冷却剤として燃料電池スタック１８００の内部で再循環され得る。

図２９は、本発明の一実施形態による燃料電池スタック１８００の再循環ユニット１８１８を示す。再循環ユニット１８１８は、燃料電池スタック１８００から余分な酸化剤および余分な冷却剤を受けてよい。余分な酸化剤および冷却剤を受けるために、再循環ユニット１８１８は、第１の出口１８１４に結合された酸化剤入口ダクト２９０２と、第３の出口（図２９に図示されず）に結合された冷却剤入口ダクト２９０４とを含んでよい。燃料電池スタック１８００の余分な酸化剤は、第１の入口２９０６を通って酸化剤入口ダクト２９０２に入り得、燃料電池スタック１８００の余分な冷却剤は、第２の入口２９０８を通って冷却剤入口ダクト２９０４に入り得る。したがって、酸化剤空気および冷却剤空気は、再循環ユニット１８１８のダクト２９１０内で一緒に混合され得る。さらに、冷却剤空気および酸化剤空気の温度は、燃料電池スタック１８００内の温度の増加により、最適な温度よりも高いことがある。この点に関して、再循環ユニット１８１８内の空気の温度を減少させるために、再循環ユニット１８１８は、熱交換器２９１２を含んでよい。熱交換器２９１２は、それを流れる空気を冷却し得る。一例では、熱交換器２９１２を流れる空気の温度を減少させるために、冷却剤は、熱交換器２９１２を流れることがある。理解されるように、熱交換器を流れる冷却剤は、熱交換器２９１２を流れる空気から熱エネルギーを奪い得、空気の温度を低減し得る。熱交換器２９１２を通る冷却剤の循環を容易にするために、熱交換器は、熱交換器２９１２への冷却剤の侵入を容易にする熱交換器冷却剤入口２９１４と、熱交換器２９１２からの冷却剤の除去を容易にする熱交換器冷却剤出口２９１６とを含んでよい。

さらに、熱交換器２９１２を流れると、空気は、冷却剤出口２９１８を通って再循環ユニット１８１８を出得る。冷却剤出口２９１８は、再循環された空気が冷却剤として燃料電池スタック１８００へと再び流れ得るように、第２のダクト１９０２（図２９に図示されず）に結合されてよい。再循環ユニット１８１８の使用によって、燃料電池スタック１８００の内部で循環されることになる冷却剤の量は、冷却剤を提供することになるブロア１８０６のパワーを増加させる必要なく増加され得る。

図３０は、本発明の一実施形態による、燃料電池スタックのためのバイポーラプレートアセンブリを製造するための方法３０００を示す。方法ブロックが説明される順序は、制限と解釈されるために含まれず、説明される方法ブロックのうちのいくつかは、方法３０００または代替方法を実施するために任意の順序で組み合わされてよい。さらに、個々のブロックのうちのいくつかは、本明細書で説明される発明の範囲から逸脱することなく、方法３０００から削除されることがある。

ブロック３００２では、第１の複数のリブ、および第１の複数のリブの間に画定された第１の複数の流路が、バイポーラプレートアセンブリのカソードフローフィールドプレートの第１のカソード表面上に形成されてよい。第１の複数のリブの形成は、カソードフローフィールドプレートの第２のカソード表面上の第２の複数の流路の形成を引き起こし得、第１の複数の流路の形成は、第２のカソード表面上の第２の複数のリブの形成を引き起こし得る。第２のカソード表面は、第１のカソード表面の反対側であってよい。第１の複数の流路は、酸化剤のための経路として機能し得、第２の複数の流路は、冷却剤のための経路として機能し得る。バイポーラプレートアセンブリは、バイポーラプレートアセンブリ２０４－１またはバイポーラプレートアセンブリ２００４に相当し得る。カソードフローフィールドプレートは、カソードフローフィールドプレート３０６またはカソードフローフィールドプレート２００８に相当し得る。第１の複数のリブは、第１の複数のリブ５００に相当し得る。第１の複数の流路は、第１の複数の流路５０２または第１の複数の流路２１０６に相当し得る。第２の複数のリブは、第２の複数のリブ４０４に相当し得る。第２の複数の流路は、第２の複数の流路４０６に相当し得る。

ブロック３００４では、カソードフローフィールドプレート上の第１の開口が設けられ得る。第１の開口は、第１の開口４２２に相当し得る。ブロック３００６では、第３の複数のリブ、および第３の複数のリブの間に画定された第３の複数の流路が、バイポーラプレートアセンブリのアノードフローフィールドプレートの第１のアノード表面上に形成されてよい。第３の複数のリブの形成は、アノードフローフィールドプレートの第２のアノード表面上の第４の複数の流路の形成を引き起こし得る。第３の複数の流路の形成は、第２のアノード表面上の第４の複数のリブの形成を引き起こし得る。第２のアノード表面は、第１のアノード表面の反対側であってよい。第３の複数の流路は、燃料のための経路として機能し得、第４の複数の流路は、冷却剤のための経路として機能し得る。アノードフローフィールドプレートは、アノードフローフィールドプレート３０８またはアノードフローフィールドプレート２０１０に相当し得る。第３の複数のリブは、第３の複数のリブ４１０または第３の複数のリブ２２０２に相当し得る。第３の複数の流路は、第３の複数の流路４１２または第３の複数の流路２２０４に相当し得る。第４の複数のリブは、第４の複数のリブ６１２に相当し得る。第４の複数の流路は、第４の複数の流路６１４または第４の複数の流路２１１０に相当し得る。ブロック３００８では、第２の開口が、アノードフローフィールドプレート上に設けられ得る。第２の開口は、第２の開口４２４または第２の開口２２１０に相当し得る。

ブロック３０１０では、カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、第２のカソード表面が第２のアノード表面に面し、これと接触するように、ならびに第１の開口および第２の開口が、第１の供給源から酸化剤、冷却剤、または両方を受ける第１の入口マニホールドを一緒に形成するように、一緒に溶接され得る。

方法３０００は、第１のカソード表面上に第１のカソード溝を、第１のアノード表面上に第１のアノード溝を設けることをさらに含んでよい。第１のアノード溝は、第１のアノード溝４４４または第１のアノード溝２２３０に相当し得る。第１のカソード溝は、第１のカソード溝５１０に相当し得る。さらに、カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、第１のカソード溝上での溶接によって一緒に溶接されてよい。溶接は、第１のカソード溝上で溶接シームを形成してよい。そのうえ、バイポーラプレートアセンブリのカソードガスケットは、酸化剤の漏洩を防止するために溶接シームの上に設けられてよく、バイポーラプレートアセンブリのアノードガスケットは、燃料の漏洩を防止するために第１のアノード溝上に設けられてよい。アノードガスケットは、アノードガスケット３２２またはアノードガスケット２０１２に相当し得、カソードガスケットは、カソードガスケット３２４またはカソードガスケット２０１４に相当し得る。

上記の例では、溶接は、第１のカソード表面上でなされる。しかしながら、いくつかの例では、溶接は、第１のアノード表面上でなされることがある。そのような例では、方法３０００は、第１のアノード表面上で第１のアノード溝を、第１のカソード表面上で第１のカソード溝を設けることを含んでよい。さらに、カソードフローフィールドプレートおよびアノードフローフィールドプレートは、第１のアノード溝上で溶接によって一緒に溶接されてよい。溶接は、第１のアノード溝上で溶接シームを形成し得る。そのうえ、そのような例では、アノードガスケットは、燃料の漏洩を防止するために溶接シームの上に設けられてよく、カソードガスケットは、酸化剤の漏洩を防止するために第１のカソード溝上に設けられてよい。

本発明は、カソードフローフィールドプレート上およびアノードフローフィールドプレート上に冷却剤流路を有することによって、別個の冷却剤フローフィールドプレートの使用を排除する。したがって、燃料電池スタックのサイズは減少される。さらに、冷却剤流路のそのような構成を有することによって、本発明は、燃料電池スタックにわたる均一な冷却を保証する。したがって、本主題は、燃料電池の性能を強化する。また、バイポーラプレートアセンブリの厚さはより小さいので、本発明は、燃料電池スタックの重量を減少させ、燃料電池スタックの構成要素の簡単な組み立てを容易にする。本発明の実施形態を用いて、共通マニホールドは、酸化剤および冷却剤に使用可能である。したがって、本発明は、それぞれ酸化剤および冷却剤のための別個のダクトなどの追加の構成要素の使用を防止し、燃料電池スタックの製造のコストを減少させる。

本発明は、特定の実施形態に関して説明してきたが、本明細書は、限定的な意味で解釈されることを意味するものではない。開示される実施形態のさまざまな修正形態、ならびに発明の代替実施形態は、本発明の説明を参照すれば当業者には明らかになるであろう。

Claims (20)

1. 燃料電池スタック（１００、１８００）のためのバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）であって、
   第１の複数のリブ（５００）と、前記燃料電池スタック（１００、１８００）の第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）のための酸化剤のための経路として機能するために前記第１の複数のリブ（５００）の間に画定された第１の複数の流路（５０２、２１０６）とを有する第１のカソード表面（５１２、２１０４）と、
   第２の複数のリブ（４０４）と、冷却剤のための経路として機能するために前記第２の複数のリブ（４０４）の間に画定された第２の複数の流路（４０６）とを有する、前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の反対側の第２のカソード表面（４０２）であって、前記第２の複数の流路（４０６）が前記第１の複数のリブ（５００）と相補的であり、前記第２の複数のリブ（４０４）が前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）と相補的である、第２のカソード表面（４０２）と
   を備えるカソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）と、
   第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と、前記燃料電池スタック（１００、１８００）の第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）のための燃料のための経路として機能するために前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の間に画定された第３の複数の流路（４１２、２２０４）とを備える第１のアノード表面（４０８、２２００）と、
   第４の複数のリブ（６１２）と、冷却剤のための経路として機能するために前記第４の複数のリブ（６１２）の間に画定された第４の複数の流路（６１４、２１１０）とを有する、前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の反対側の第２のアノード表面（６１０、２１０８）であって、前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）が前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と相補的であり、前記第４の複数のリブ（６１２）が前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）と相補的であり、第２のアノード表面（６１０、２１０８）が前記第２のカソード表面（４０２）に面し、これと接触する、第２のアノード表面（６１０、２１０８）と
   を備えるアノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）と、
   前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）上に提供された上に提供された第１の供給源（１８０６）から前記酸化剤および前記冷却剤のうちの少なくとも１つを受ける第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）と、
   前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）上に提供された第２の供給源から前記燃料を受ける第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）と
   を備えるバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
2. 前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）が、前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）の入口および前記第２の複数の流路（４０６）の入口に接続される、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
3. 前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）が、前記酸化剤を受けるために前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）の入口に接続され、前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）が、第３の入口マニホールド（２２２１－１）が、前記冷却剤を受けるために前記第２の複数の流路（４０６）の入口に接続される、を備える、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
4. 前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）との溶接によって前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の第１のカソード溝（５１０）上に形成された溶接シームと、
   酸化剤の漏洩を防止する、前記溶接シーム上のカソードガスケット（３２４、３２８、２０１４）と、
   前記燃料の漏洩を防止する、前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の第１のアノード溝（４４４、２２３０）上のアノードガスケット（３２２、３２６、２０１２）と
   を備える、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
5. 前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）との溶接によって前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の第１のアノード溝（４４４、２２３０）上に形成された溶接シーム（３１８、３２０）と、
   前記燃料の漏洩を防止する、前記溶接シーム（３１８、３２０）上のアノードガスケット（３２２、３２６、２０１２）と、
   前記酸化剤の前記漏洩を防止する、前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の第１のカソード溝（５１０）上のカソードガスケット（３２４、３２８、２０１４）と
   を備える、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
6. 前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）上の第１の開口（４２２）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）上の第２の開口（４２４、２２１０）によって形成され、
   前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）上の第３の開口（４２８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）上の第４の開口（４３０、２２１２）によって形成され、
   前記第１の開口（４２２）および前記第３の開口（４２８）が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）の中心に対して互いに垂直に変位され、
   前記第２の開口（４２４、２２１０）および前記第４の開口（４３０、２２１２）が、前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の中心（６０４）に対して互いに垂直に変位される、
   請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
7. 前記酸化剤および前記冷却剤を除去する第１の出口マニホールド（４４１、２２１４）を備え、前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）の各々および前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）の各々が蛇行パターンであり、前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）と前記第２の複数の流路（４０６）が互いと平行であり、前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）から前記第１の出口マニホールド（４４１、２２１４）まで延びる、
   請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
8. 前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）および前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）が金属から作製される、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
9. 前記第１の複数のリブ（５００）が、
   接続されておらず、互いから変位された第１のリブ（７０２－１）および第２のリブ（７０２－２）
   を備え、
   前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）が、
   前記燃料のための追加の経路として機能する、前記第１のリブ（７０２－１）と前記第２のリブ（７０２－２）との間のバイパス路（７００、２２３６）
   を備える、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
10. 前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）上に設けられ、
    前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）が、前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２ ２０１０）の中心（６０４）よりも前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）に近いアノード平坦区域（６１６）を備え、
    前記第２のカソード表面（４０２）が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）の中心よりも前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）に近いカソード平坦区域を備え、
    前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）および前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）が、前記アノード平坦区域（６１６）が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）上の前記燃料の流れを防止するために前記カソード平坦区域に面し、これと接触するように溶接される、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
11. 前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）が、
    前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）から延び、前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の中心（６０４）よりも前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）に近い不連続点（９０２）を有する、第３のリブ（９０４）
    を備え、
    前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）が、
    前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）から延び、前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の前記中心（６０４）よりも前記第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）に近い不連続点（８０４）を有する、第１の流路（８０２）であって、第１の流路（８０２）が前記第３のリブ（９０４）と相補的であり、第１の流路（８０２）の前記不連続点（８０４）が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）上の前記燃料流れを防止することができる、第１の流路（８０２）
    を備える、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）。
12. 第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）と、
    第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）と、
    前記第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）と前記第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）との間のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）であって、
    第１の複数のリブ（５００）と、前記第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）のための酸化剤のための経路として機能するために前記第１の複数のリブ（５００）の間に画定された第１の複数の流路（５０２、２１０６）とを有する第１のカソード表面（５１２、２１０４）と、
    第２の複数のリブ（４０４）と、前記冷却剤のための経路として機能するために前記第２の複数のリブ（４０４）の間に画定された第２の複数の流路（４０６）（４０６）とを有する、前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の反対側の第２のカソード表面（４０２）であって、前記第２の複数の流路（４０６）が前記第１の複数のリブ（５００）と相補的であり、前記第２の複数のリブ（４０４）が前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）と相補的である、第２のカソード表面（４０２）と
    を備えるカソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）と、
    第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と、前記燃料電池スタック（１００、１８００）の第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）のための燃料のための経路として機能するために前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の間に画定された第３の複数の流路（４１２、２２０４）とを備える第１のアノード表面（４０８、２２００）と、
    第４の複数のリブ（６１２）と、冷却剤のための経路として機能するために前記第４の複数のリブ（６１２）の間に画定された第４の複数の流路（６１４、２１１０）とを有する、前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の反対側の第２のアノード表面（６１０、２１０８）であって、前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）が前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と相補的であり、前記第４の複数のリブ（６１２）が前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）と相補的であり、第２のカソード表面（４０２）が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）に面し、これと接触する、第２のアノード表面（６１０、２１０８）と
    を備えるアノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）と、
    ブロア（１８０６）から前記酸化剤および前記冷却剤のうちの少なくとも１つを受ける第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）と、
    燃料源から前記燃料を受ける第２の入口マニホールド（４３２、２２０８）と、
    を備えるバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）と、
    酸化剤および冷却剤を供給する前記ブロア（１８０６）と、
    前記燃料源と
    を備える燃料電池スタック（１００、１８００）。
13. 前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）が、前記酸化剤と前記冷却剤の両方を受けることができ、前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）が、前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）の入口および前記第２の複数の流路（４０６）の入口に接続され、前記燃料電池スタック（１００、１８００）が、
    前記酸化剤および前記冷却剤を前記燃料電池スタック（１００、１８００）に提供するために、一端上の前記ブロア（１８０６）および別の端上の前記第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）に結合された第１のダクト（１８０８）
    を備える、請求項１２に記載の燃料電池スタック（１００、１８００）。
14. 第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）と、
    第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）と、
    前記第１の燃料電池（２０２－１、２００２－１）と前記第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）との間のバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）であって、
    第１の複数のリブ（５００）と、前記第１の複数のリブ（５００）の間に画定された第１の複数の流路（５０２、２１０６）とを有する第１のカソード表面（５１２、２１０４）と、
    第２の複数のリブ（４０４）と、前記第２の複数のリブ（４０４）の間に画定された第２の複数の流路（４０６）（４０６）とを有する、前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の反対側の第２のカソード表面（４０２）であって、前記第２の複数の流路（４０６）が前記第１の複数のリブ（５００）と相補的であり、前記第２の複数のリブ（４０４）が前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）と相補的である、第２のカソード表面（４０２）と
    を備えるカソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）と、
    第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と、前記燃料電池スタック（１００、１８００）の第２の燃料電池（２０２－２、２００２－２）のための燃料のための経路として機能するために前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の間に画定された第３の複数の流路（４１２、２２０４）とを備える第１のアノード表面（４０８、２２００）と、
    第４の複数のリブ（６１２）と、冷却剤のための経路として機能するために前記第４の複数のリブ（６１２）の間に画定された第４の複数の流路（６１４、２１１０）とを有する、前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の反対側の第２のアノード表面（６１０、２１０８）であって、前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）が前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）と相補的であり、前記第４の複数のリブ（６１２）が前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）と相補的であり、第２のカソード表面（４０２）が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）に面し、これと接触する、第２のアノード表面（６１０、２１０８）と
    を備えるアノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）と、
    を備えるバイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）と
    を備える燃料電池スタック（１００、１８００）と、
    前記燃料電池スタック（１００、１８００）を密封するケーシング（１７０２）と
    を備える燃料電池システム（１７００）。
15. 前記燃料電池システム（１７００）が、
    前記燃料電池スタック（１００、１８００）内の水素漏洩を検出するために前記ケーシング（１７０２）内に設けられた水素センサと、
    前記ケーシング（１７０２）内の圧力増大による爆発を回避するために前記ケーシング（１７０２）内に配置された圧力リリーフ弁（１７０４）と
    を備える、請求項１４に記載の燃料電池システム（１７００）。
16. バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）を製造するための方法であって、
    前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）のカソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）の第１のカソード表面（５１２、２１０４）上に、第１の複数のリブ（５００）、および前記第１の複数のリブ（５００）の間に画定された第１の複数の流路（５０２、２１０６）を形成することであって、前記第１の複数のリブ（５００）の形成が、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）の第２のカソード表面（４０２）上の第２の複数の流路（４０６）の形成を引き起こし、前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）の形成が、前記第２のカソード表面（４０２）上の第２の複数のリブ（４０４）の形成を引き起こし、前記第２のカソード表面（４０２）が前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）の反対側にあり、前記第１の複数の流路（５０２、２１０６）が、前記酸化剤のための経路として機能することができ、前記第２の複数の流路（４０６）が、前記冷却剤のための経路として機能することができる、形成することと、
    前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）上に第１の開口（４２２）を設けることと、
    前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）のアノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の第１のアノード表面（４０８、２２００）上に、第３の複数のリブ（４１０、２２０２）、および前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の間に画定された第３の複数の流路（４１２、２２０４）を形成することであって、前記第３の複数のリブ（４１０、２２０２）の形成が、前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）の第２のアノード表面（６１０、２１０８）上での第４の複数の流路（６１４、２１１０）の形成を引き起こし、前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）の形成が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）上での第４の複数のリブ（６１２）の形成を引き起こし、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）が前記第１のアノード表面（４０８、２２００）の反対側にあり、前記第３の複数の流路（４１２、２２０４）が、燃料のための経路として機能することができ、前記第４の複数の流路（６１４、２１１０）が、前記冷却剤のための経路として機能することができる、形成することと、
    前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）上に第２の開口（４２４）を設けることと、
    前記第２のカソード表面（４０２）が、前記第２のアノード表面（６１０、２１０８）に面し、これと接触するように、ならびに前記第１の開口（４２２）および前記第２の開口（４２４）が、第１の供給源（１８０６）から前記酸化剤および前記冷却剤のうちの少なくとも１つを受ける第１の入口マニホールド（４２６、２２０６）を一緒に形成するように、前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）を一緒に溶接することと
    を含む方法。
17. 前記第１のカソード表面（５１２、２００４）上での連続溶接またはスポット溶接の１つによって前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）を一緒に溶接すること
    を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１のアノード表面（４０８、２２００）上でのスポット溶接または連続溶接の１つによって前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）を一緒に溶接すること
    を含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）上に第１のカソード溝（５１０）を、前記第１のアノード表面（４０８、２２００）上に第１のアノード溝（４４４、２２３０）を設けることと、
    前記第１のカソード溝（５１０）上での溶接によって前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）を一緒に溶接することであって、前記第１のカソード溝（５１０）上に溶接シームを形成する、溶接することと、
    前記酸化剤の漏洩を防止するために前記溶接シームの上に前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）のカソードガスケット（３２４、３２８、２０１４）を、前記燃料の漏洩を防止するために前記第１のアノード溝（４４４、２２３０）上に前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）のアノードガスケット（３２２、３２６、２０１２）を設けることと
    を含む、請求項１６に記載の方法。
20. 前記第１のアノード表面（４０８、２２００）上に第１のアノード溝（４４４、２２３０）を、前記第１のカソード表面（５１２、２１０４）上に第１のカソード溝（５１０）を設けることと、
    前記第１のアノード溝（４４４、２２３０）上の溶接によって前記カソードフローフィールドプレート（３０６、３１０、２００８）および前記アノードフローフィールドプレート（３０８、３１２、２０１０）を一緒に溶接することであって、前記第１のアノード溝（４４４、２２３０）上に溶接シーム（３１８、３２０）を形成する、溶接することと、
    前記燃料の前記漏洩を防止するために前記溶接シーム（３１８、３２０）の上に前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）アセンブリのアノードガスケット（３２２、３２６、２０１２）を、前記酸化剤の前記漏洩を防止するために前記第１のカソード溝（５１０）上に前記バイポーラプレートアセンブリ（２０４－１、２０４－２、３０２－１、２００４）のカソードガスケット（３２４、３２８、２０１４）を設けることと
    を含む、請求項１６に記載の方法。