JP4745611B2 - プリント回路基板の構造様式を有する燃料電池システム - Google Patents
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Description
複数のセグメント(例えば、金や、ニッケル金)を、複数の電極1の領域に有するプラスチック繊維として設計されてよい。適切なポリアミドやナイロンを備えたプラスチック繊維は、その領域において、20μmから100μmの間のスレッド直径を有し、かつ、メッシュの幅が30μmから500μmであって、スクリーン印刷繊維として利用される。このような細かいプラスチック繊維に対する永久的な金属化処理の方法が幾つか知られているが、このセグメント構造は、金属化に先立ってプラスチック繊維にマスク処理やフォトリソグラフィー処理を行うことで達成されてもよい。
Claims (26)
- 同一平面上に配置された少なくとも2つの燃料電池と、
前記少なくとも2つの燃料電池のうちの第1燃料電池と第2燃料電池とを電気的に直列に接続する接続部材と
を備え、
前記第1燃料電池および前記第2燃料電池のそれぞれは、
アノード側プリント回路基板と、
カソード側プリント回路基板と、
前記アノード側プリント回路基板の表面に金属膜で形成されたアノード側の集電器と、
前記アノード側の集電器に電気的に接続されたアノード側の接続導体と、
前記アノード側プリント回路基板の前記表面に対向する前記カソード側プリント回路基板の表面に金属膜で形成されたカソード側の集電器と、
前記カソード側の集電器に電気的に接続されたカソード側の接続導体と、
前記アノード側の集電器と前記カソード側の集電器との間に設けられた高分子電解質膜と
を有し、
前記第1燃料電池の前記アノード側プリント回路基板と前記第2燃料電池の前記アノード側プリント回路基板とは、1つのプリント回路基板で形成されており、前記第1燃料電池の前記カソード側プリント回路基板と前記第2燃料電池の前記カソード側プリント回路基板とは、1つのプリント回路基板で形成されており、
前記第1燃料電池の前記カソード側の接続導体の一部と、前記第2燃料電池の前記アノード側の接続導体の一部とは、前記高分子電解質膜より外側の領域に位置し、
前記接続部材は、前記高分子電解質膜より外側に設けられており、前記第1燃料電池の前記カソード側の接続導体と、前記第2燃料電池の前記アノード側の接続導体とを電気的に接続する、平面型燃料電池システム。 - 前記アノード側の接続導体は、前記アノード側プリント回路基板の前記表面に配置されており、前記カソード側の接続導体は、前記カソード側プリント回路基板の前記表面に配置されている、請求項1に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記接続部材は、前記カソード側プリント回路基板および前記アノード側プリント回路基板に対して垂直に設けられた少なくとも1つの垂直接触要素を含む、請求項1または2に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つの垂直接触要素は、導電性材料で満たされた導孔を含む、請求項3に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記導電性材料は、半田または導電性接着剤である、請求項4に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つの垂直接触要素は、導孔の内側に形成された金属層を含む、請求項3に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記少なくとも1つの垂直接触要素は、リベットを含む、請求項3に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記アノード側プリント回路基板に組み込まれた複数のガス分配構造
をさらに備える、請求項1から7のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記カソード側プリント回路基板に組み込まれた複数のガス分配構造
をさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記カソード側プリント回路基板に組み込まれた、外部へ向かう複数の空気開口部
をさらに備える、請求項1から8のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記第1燃料電池および前記第2燃料電池のそれぞれは、
前記アノード側プリント回路基板の前記表面に設けられた高段部と、
前記カソード側プリント回路基板の前記表面に設けられた高段部と、
複数の前記高段部で囲まれており、電力を発生させるための電気化学反応が行われる反応空間と
をさらに有する、請求項1から10のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記第1燃料電池および前記第2燃料電池のそれぞれは、
前記集電器の上に配置されており、ガス分配構造から反応物質が供給される拡散層
をさらに有する、請求項1から11のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記拡散層は、プラスチック繊維で形成された織物であり、前記集電器に対応する領域が金属化されている、請求項12に記載の平面型燃料電池システム。
- 複数の前記集電器および複数の前記接続導体は、腐食防止の為に、単層または多層の電気伝導層によってコーティングされている、請求項1から13のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記高分子電解質膜は、膜電極一体構造(MEA)である、請求項1から14のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記アノード側プリント回路基板の前記表面または前記カソード側プリント回路基板の前記表面に配置された電子回路
をさらに備える、請求項1から15のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。 - 前記第1燃料電池の前記カソード側の接続導体と、前記第2燃料電池の前記アノード側の接続導体とは、前記接続部材を介して、溶接接合によって取り外せないように接続されており、また電気的に接続されている、請求項1から16のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。
- 同一平面上に配置された少なくとも2つの燃料電池と、
前記少なくとも2つの燃料電池のうちの第1燃料電池と第2燃料電池とを電気的に直列に接続する接続部材と
を備え、
前記第1燃料電池および前記第2燃料電池のそれぞれは、
アノード側プリント回路基板と、
カソード側プリント回路基板と、
前記アノード側プリント回路基板の表面に金属膜で形成されたアノード側の集電器と、
前記アノード側プリント回路基板の前記表面に対向する前記カソード側プリント回路基板の表面に金属膜で形成されたカソード側の集電器と、
前記アノード側の集電器と前記カソード側の集電器と間に設けられた高分子電解質膜と
を有し、
前記第1燃料電池の前記アノード側プリント回路基板と前記第2燃料電池の前記カソード側プリント回路基板とは、1つのプリント回路基板で形成されており、前記第1燃料電池の前記カソード側プリント回路基板と前記第2燃料電池の前記アノード側プリント回路基板とは、1つのプリント回路基板で形成されており、
前記接続部材は、前記第1燃料電池の前記カソード側の集電器と、前記第2燃料電池の前記アノード側の集電器とを電気的に接続する、平面型燃料電池システム。 - 前記アノード側の集電器の表面から前記アノード側プリント回路基板に向けて、反応物質の経路となる複数の凹部のそれぞれの側面が形成される、請求項1から18のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システム。
- 前記複数の凹部のそれぞれの側面は、前記アノード側の集電器を貫通して前記アノード側プリント回路基板にまで形成される、請求項19に記載の平面型燃料電池システム。
- 請求項1から20のいずれか一項に記載の平面型燃料電池システムの製造方法であって、
プリント回路基板の表面に金属フィルムまたは金属薄板を積層すること、または、スパッタリング法若しくは蒸着法でプリント回路基板の前記表面を金属でコーティングすることによって、前記プリント回路基板の前記表面に金属被膜を形成する段階と、
前記金属被膜を選択的にエッチ除去またはミリングして、前記プリント回路基板の表面に前記金属被膜により複数の前記集電器を形成する段階と、
前記プリント回路基板に複数のガス分配構造を組み込む段階と、
第1の前記プリント回路基板に形成された前記集電器および第2の前記プリント回路基板に形成された前記集電器のそれぞれの上に拡散層を堆積させる段階と、
前記第1のプリント回路基板の前記拡散層と前記第2のプリント回路基板の前記拡散層との間に膜電極一体構造(MEA)を配置する段階と、
前記第1のプリント回路基板と前記第2のプリント回路基板と連結する段階と、
前記第1のプリント回路基板に形成された前記集電器と、前記第2のプリント回路基板に設けられた前記集電器とを電気的に接続する段階と
を備える、製造方法。 - 表面全体に渡って触媒でコーティングされた前記膜電極一体構造(MEA)を用意する段階と、
前記第1のプリント回路基板の前記拡散層と前記第2のプリント回路基板の前記拡散層との間に膜電極一体構造(MEA)を配置する前に、前記膜電極一体構造(MEA)の前記表面にコーティングされた触媒を複数の部分に分割する段階と
をさらに備える、請求項21に記載の製造方法。 - 前記触媒を複数の部分に分割する段階は、レーザ切断または反応イオンエッチングによって前記触媒を分割する段階を有する、請求項22に記載の製造方法。
- 前記複数のガス分配構造を組み込んだ後に、前記拡散層および前記膜電極一体構造(MEA)が配置される凹部を形成する高段部を、前記プリント回路基板の前記表面に堆積する段階
をさらに備える、請求項21から23のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記複数のガス分配構造を組み込む段階は、前記集電器の表面から当該集電器が形成された前記プリント回路基板に向けて、反応物質の経路となる複数の凹部のそれぞれの側面を形成する段階を有する、請求項21から24のいずれか一項に記載の製造方法。
- 前記反応物質の経路となる複数の凹部のそれぞれの側面を形成する段階は、前記集電器を貫通して当該集電器が形成された前記プリント回路基板にまで、前記複数の凹部のそれぞれの側面を形成する段階を有する、請求項25に記載の製造方法。
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