JP6109154B2 - 個別のインジェクターシールを有するマニホールドを含む燃料電池 - Google Patents
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Description
−完全に第1の開口を取り囲み、かつ、第1のプレートと膜との間で締め付けられる(膜のアノード側で)、第1のリングジョイントJA、および
−完全に第2の開口を取り囲み、かつ、第2のプレートと膜との間で締め付けられる(膜のカソード側で)第2のリングジョイントJB。
Claims (8)
- 電解質の膜(M)と、
電解質の膜(M)を挟んで、その両側に、1つずつ、電解質の膜(M)との間に空隙を介して配置される合計2つのバイポーラプレート(BP、BP’)と、
電解質の膜(M)と2つのバイポーラプレート(BP、BP’)との間に、それぞれ配置され、電解質の膜(M)を2つのバイポーラプレート(BP、BP’)から、それぞれ分離し、かつ、電解質の膜(M)と2つのバイポーラプレート(BP、BP’)との間を、それぞれ気密にするジョイント(10a、10’a)と、
電解質の膜(M)の一方のバイポーラプレート(BP)との間に形成されるアノードと、
電解質の膜(M)の他方のバイポーラプレート(BP’)との間に形成されるカソードと
を備えるスタック型セルを含む燃料電池であって、
電解質の膜(M)と、2つのバイポーラプレート(BP、BP’)を貫通する第1の反応性ガスの供給マニホールドと、
電解質の膜(M)と、2つのバイポーラプレート(BP、BP’)を貫通する第2の反応性ガス供給マニホールドと
を備え、
電解質の膜(M)と、2つのバイポーラプレート(BP、BP’)が、
第1の反応性ガスの供給マニホールドに沿って整列して設けられる第1の反応性ガスの流通用の開口と、
第2の反応性ガスの供給マニホールドに沿って整列して設けられる第2の反応性ガスの流通用の開口を有し、
電解質の膜(M)の第1の反応性ガスの流通用の開口のうち、アノード側の間隙には、第1の反応性ガスの供給マニホールドと、その間隙との流体の流通を気密に隔てる密閉ジョイント(JA)が設けられ、
電解質の膜(M)の第1の反応性ガスの流通用の開口のうち、カソード側の間隙には、第1の反応性ガスの供給マニホールドと、その間隙との間で流体が流通しうる流路を備えたインジェクタージョイント(JB)が設けられ、
電解質の膜(M)の第2の反応性ガスの流通用の開口のうち、アノード側の間隙には、第2の反応性ガスの供給マニホールドと、その間隙との間で流体が流通しうる流路を備えたインジェクタージョイント(J’A)が設けられ、
電解質の膜(M)の第2の反応性ガスの流通用の開口のうち、カソード側の間隙には、第2の反応性ガスの供給マニホールドと、その間隙との流体の流通を気密に隔てる密閉ジョイント(J’B)が設けられ、
密閉ジョイント(JA、J’B)が、リング状の金属シート(TA)と、相補的な部品(TB)とを重ね合わせて構成され、
金属シート(TA)が、
平板のリング状の部材であって、密閉ジョイント(JA、)の部品の外周縁領域を構成する外側の折り目(R1A)と、
外側の折り目(R1A)と同一平面上に位置し、外側の折り目(R1A)の内側に、外側の折り目(R1A)との間に間隙を介して配置される、平板のリング状の内側の折り目(R2A)と、
外側の折り目(R1A)と、内側の折り目(R2A)との間であって、外側の折り目(R1A)と異なる平行な平面に配置される、平板のリング状の底(FA)と、
外側の折り目(R1A)の内周縁から、底(FA)の外周縁に向けて斜めに立ち上がる、円錐台の曲面状の外側のアーム(B1A)と、
内側の折り目(R2A)の外周縁から、底(FA)の内周縁に向けて斜めに立ち上がる、円錐台の曲面状の内側アーム(B2A)と
からなり、
相補的な部品(TB)が、底(FB)を有する、金属シート(TA)と同一の構成であり、
密閉ジョイント(JA、J’B)は、金属シート(TA)と、相補的な部品(TB)とを、底(FA、FB)が外方に膨出するよう向かい合わせにして接合して構成され、
密閉ジョイント(JA、J’B)は、その厚さが、電解質の膜(M)と、バイポーラプレート(BP、BP’)との距離に対応し、底(FA、FB)が、電解質の膜(M)およびバイポーラプレート(BP、BP’)に当接して気密を維持するよう設けられ、
インジェクタージョイント(J’A、JB)が、リング状の金属シートと、相補的な部品とを重ね合わせて構成され、
インジェクタージョイント(J’A、JB)を構成する金属シートが、密閉ジョイント(JA、J’B)の金属シート(TA)と同一の構成であり、
インジェクタージョイント(J’A、JB)を構成する相補的な部品が、前記金属シートの底を含む膨出部分の少なくとも一部に、リング状の相補的な部品の中心側と、外周側との間で、流体が流通しうる流路(PB)を含み、
インジェクタージョイント(J’A、JB)は、インジェクタージョイント(J’A、JB)用の金属シートと、インジェクタージョイント(J’A、JB)用の相補的な部品とを、その金属シートの底と、その相補的部品の流路(PB)によって隔てられる底が外方に膨出するよう接合して構成され、
インジェクタージョイント(J’A、JB)は、その厚さが、電解質の膜(M)と、バイポーラプレート(BP、BP’)との距離に対応し、その底が、電解質の膜(M)およびバイポーラプレート(BP、BP’)に当接するよう設けられる
ことを特徴とする燃料電池。 - インジェクタージョイント(J’A、JB)の相補的な部品が、金属製のリング状シート製であり、
2枚の金属製のリング状シートは、互いに向かい合う平面部が接合される
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 - 密閉ジョイント(JA、J’B)の相補的な部品が、
密閉ジョイント(JA、J’B)を構成した際の、相補的な部品の外面形状を有するポリマー製であり、密閉ジョイント(JA、J’B)の金属シートに密着して密閉ジョイント(JA、J’B)を構成する
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 - インジェクタージョイント(J’A、JB)の相補的な部品が、
インジェクタージョイント(J’A、JB)を構成した際の、相補的な部品の外面形状を有するポリマー製であり、インジェクタージョイント(J’A、JB)の金属シートに密着してインジェクタージョイント(J’A、JB)を構成する
ことを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。 - バイポーラプレートの各開口に対して、前記アノード側のバイポーラプレートと膜との間にインジェクタージョイント、および前記カソード側の前記バイポーラプレートと別の膜との間に完全な密閉ジョイントを有する水素供給マニホールドを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池。
- バイポーラプレートの各開口に対して、前記カソード側のバイポーラプレートと膜との間にインジェクタージョイント、および前記アノード側の前記バイポーラプレートと別の膜との間に完全な密閉ジョイントを有する酸素または空気の供給マニホールドを含むことを特徴とする、請求項5に記載の燃料電池。
- 複数の電解質の膜(M)の間に、1つずつ、バイポーラプレート(BP+、BP−)が配置され、
反応性ガス供給マニホールドが、N個(Nは、>1の整数である)の水素供給マニホールドであり、
インジェクタージョイント(J’A)が、
いずれかの水素供給マニホールドに沿った電解質の膜(M)の開口のアノード側に配置され、
密閉ジョイント(J’B)が、
上記のインジェクタージョイント(J’A)が配置された電解質の膜(M)の開口のカソード側と、
上記の水素供給マニホールドに沿った複数の電解質の膜(M)の開口のうち、上記のインジェクタージョイント(J’A)が配置されていない他の電解質の膜(M)の少なくとも1つの、アノード側およびカソード側の両側と
に配置され、
複数の電解質の膜(M)のうち、その開口の両側に密閉ジョイント(J’B)が配置された開口を貫通する水素供給マニホールドとは異なる、他の水素供給マニホールドに沿った開口のアノード側に、インジェクタージョイント(J’A)が、さらに、そのインジェクタージョイント(J’A)の電解質の膜(M)を挟んだ反対側に、密閉ジョイント(J’B)が、配置され、
複数の電解質の膜(M)のアノード側の間隙に対し、異なる水素供給マニホールドから水素ガスを選択的に供給しうることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料電池。 - 排気マニホールドの開口が、バイポーラプレートの各側で、それぞれ、ノッチを備えるインジェクタージョイント、およびノッチを備えない密閉ジョイントを含む、ことを特徴とする、請求項5〜7のいずれか一項に記載の燃料電池。
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