JP5564381B2 - 燃料電池装置 - Google Patents
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Description
この出願は、2009年12月7日に出願された米国仮出願第61/267,387号の優先権の利益を主張するものであり、この仮出願の全てが、ここに参照として全体として取り込まれる。また、この出願は、上記米国仮出願第61/267,387号の優先権を主張した3つの係属中の出願に関連する。すなわち、第1に、発明の名称を「流れ場プレートアッセンブリ」とする2010年8月9日に出願された米国出願第12/853,096号、第2に、発明の名称を「平行な複数の流路を有する流れ場プレートアッセンブリ」とする2010年8月20日に出願された米国出願第12/860,421号、第3に、発明の名称を「モジュール化された燃料電池装置及び流れ場プレートアッセンブリ」とする2010年8月20日に出願された米国出願第12/860,460号である。また、この出願は、2010年3月12日に出願された台湾特許出願第099107220号の優先権の利益を主張するものであり、この出願の全てが、ここに参照として全体として取り込まれる。
11 第1マニホールド
11a 流体入口
12 第2マニホールド
12a 流体出口
20 密封部材
301 膜電極接合体
302 ガス拡散層
303 第1電流コレクタ
304 第2電流コレクタ
3041 エッジ構造
3042 平面状表面
40 キャリア
41 スロット
C 流路
F 燃料電池モジュール
K インターフェースユニット
H ホルダー
B ベース
Claims (18)
- 燃料電池反応のための膜を少なくとも1つ有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の両側に、それぞれ結合された2つのガス拡散層と、
前記2つのガス拡散層に、それぞれ結合された2つの電流コレクタと、
前記2つの電流コレクタに、それぞれ結合された2つの密封部材と、
前記2つの電流コレクタに直接または間接的に結合されたキャリアと、
前記膜電極接合体の両側面のうち第1側面において、前記膜電極接合体に、結合される流れ場プレートアッセンブリと、を有する燃料電池モジュールであって、
前記膜電極接合体は、前記流れ場プレートアッセンブリと前記膜電極接合体の前記第1側面との間に、前記2つのガス拡散層のうち対応する少なくとも1つ、前記2つの電流コレクタのうち対応する少なくとも1つ、および、前記2つの密封部材のうち少なくとも1つを有しており、
前記流れ場プレートアッセンブリは、前記膜のうちの1つの膜と結合するための露出側面を有する流路を有し、
前記膜電極接合体、前記2つのガス拡散層、前記2つの電流コレクタ、および前記2つの密封部材のうち少なくとも1つが、前記膜電極接合体、前記2つのガス拡散層、前記2つの電流コレクタ、および前記2つの密封部材をアッセンブルする前には、非平面状であり、かつ、アッセンブルしたときに少なくとも一部が平面化する非平面状表面を有し、
前記2つの電流コレクタのうち少なくとも1つが、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する非平面状表面を有し、前記2つのガス拡散層のうち対応する一つに対して、前記2つの電流コレクタのうち少なくとも一方が、アッセンブルしたときに少なくとも一部が平面化することにより、接触力を供給できるようになっており、
前記キャリアは、前記電流コレクタが備える非平面状表面のエッジ構造を受け入れるためのスロットを有することを特徴とする燃料電池モジュール。 - 前記複数の密封部材が、射出成形、ホットプレス、および接着のいずれか一つにより、前記電流コレクタにそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記複数のガス拡散層は、ホットプレスによって、前記膜電極接合体の対向する2つの面にそれぞれ結合されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記複数の密封部材は、ホットプレスにより、前記膜電極接合体の両面に、それぞれ結合されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面は、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する湾曲構造を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面は、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する多角形状の構造を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記多角形状の構造は、前記膜電極接合体と実質的に平行な平面状の表面を有することを特徴とする請求項6に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面が押されたときに、前記エッジ構造はスロット中でスライドすることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流れ場プレートアッセンブリは、
流入流体を受け入れるための流体入口を有し、第1方向に延伸し、前記流入流体の一部を第1方向に沿って移送するための流路を提供する第1マニホールドと、
前記流入流体の一部からなる排出流体を排出するための流体出口を有し、第2方向に延伸し、前記排出流体の一部を第2方向に沿って移送するための流路を提供する第2マニホールドと、
前記第1マニホールドと前記第2マニホールドとの間に結合される少なくとも1つの流路と、をさらに備え、
前記第1マニホールドは、前記流入流体のうち少なくとも一部を、少なくとも1つの分配出口から放出流体として放出し、
前記第2マニホールドは、少なくとも1つの排出流体入口から、前記排出流体を受け入れ、
前記流路は、放出流体の少なくとも一部を分配するための前記分配出口と前記排出流体入口との間に結合され、前記流路は、流体分配面に実質的に沿って、少なくとも2つの方向に延びた複数の流路セクションを有し、これにより、前記放出流体の一部が、少なくとも一つの流路を通り、排出流体の一部として、少なくとも1つの前記排出流体入口まで流れるようになっており、
前記第1方向が、前記流体分配面に実質的に平行であり、かつ、前記第2方向が、前記流体分配面に実質的に平行であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池モジュール。 - 複数の燃料電池モジュールを備える燃料電池システムに搭載するための燃料電池モジュール搭載部を供給するために、前記燃料電池モジュールのエッジに結合されたベースまたはホルダーをさらに有することを特徴とする請求項9に記載の燃料電池モジュール。
- 燃料電池反応のための膜を少なくとも1つ有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の両側に、それぞれ結合された2つのガス拡散層と、
前記2つのガス拡散層に、それぞれ結合された2つの電流コレクタと、
前記2つの電流コレクタに、それぞれ結合された2つの密封部材と、
前記2つの電流コレクタに直接または間接的に結合されたキャリアと、
前記膜電極接合体の両側面のうち第1側面において、前記膜電極接合体に、結合される流れ場プレートアッセンブリと、を有する燃料電池モジュールであって、
前記流れ場プレートアッセンブリは、前記2つのガス拡散層のうち対応する少なくとも1つ、前記2つの電流コレクタのうち対応する少なくとも1つ、および、前記2つの密封部材のうち少なくとも1つが、前記流れ場プレートアッセンブリと前記膜電極接合体の前記第1側面との間に位置するように、前記膜電極接合体に結合され、
前記流れ場プレートアッセンブリは、前記膜のうちの1つの膜と結合するための露出側面を有する流路を有し、
前記膜電極接合体、前記2つの電流コレクタのうち少なくとも一方が、前記膜電極接合体、前記2つのガス拡散層、前記2つの電流コレクタ、および前記2つの密封部材をアッセンブルする前には、非平面状であり、アッセンブルしたときに少なくとも一部が平面化する非平面状表面を有し、
前記2つの電流コレクタのうち少なくとも一方が、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する非平面状表面を有し、前記2つのガス拡散層のうち対応する一つに対して、前記2つの電流コレクタのうち少なくとも一方が、アッセンブルしたときに少なくとも一部が平面化することにより、接触力を供給できるようになっており、
前記キャリアは、前記電流コレクタが備える非平面状表面のエッジ構造を受け入れるためのスロットを有することを特徴とする燃料電池モジュール。 - 前記複数の密封部材が、射出成形、ホットプレス、および接着のいずれか一つにより、前記電流コレクタにそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面は、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する湾曲構造を有することを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面は、前記膜電極接合体の方向に向かって突出する多角形状の構造を有することを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。
- 前記多角形状の構造は、前記膜電極接合体と実質的に平行な平面状の表面を有することを特徴とする請求項14に記載の燃料電池モジュール。
- 前記非平面状表面が押されたときに、前記エッジ構造はスロット中にスライドすることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。
- 前記流れ場プレートアッセンブリは、
流入流体を受け入れるための流体入口を有し、第1方向に延伸し、前記流入流体の一部を第1方向に沿って移送するための流路を提供する第1マニホールドと、
前記流入流体の一部からなる排出流体を排出するための流体出口を有し、第2方向に延伸し、前記排出流体の一部を第2方向に沿って移送するための流路を提供する第2マニホールドと、
前記第1マニホールドと前記第2マニホールドとの間に結合される少なくとも1つの流路と、をさらに備え、
前記第1マニホールドは、前記流入流体のうち少なくとも一部を、少なくとも1つの分配出口から放出流体として放出し、
前記第2マニホールドは、少なくとも1つの排出流体入口から、前記排出流体を受け入れ、
前記流路は、放出流体の少なくとも一部を分配するための前記分配出口と前記排出流体入口との間に結合され、前記流路は、流体分配面に実質的に沿って、少なくとも2つの方向に延びた複数の流路セクションを有し、これにより、前記放出流体の一部が、少なくとも一つの流路を通り、排出流体の一部として、少なくとも1つの前記排出流体入口まで流れるようになっており、
前記第1方向が、前記流体分配面に実質的に平行であり、かつ、前記第2方向が、前記流体分配面に実質的に平行であることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。 - 複数の燃料電池モジュールを備える燃料電池システムに搭載するための燃料電池モジュール搭載部を供給するために、前記燃料電池モジュールのエッジに結合されたベースまたはホルダーをさらに有することを特徴とする請求項11に記載の燃料電池モジュール。
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