JP6111258B2 - 平面燃料電池のための周囲カップリングおよび関連する方法 - Google Patents
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Description
ここで使用されるように、「接着材料」、「接着シール」または「ボンディング材料」は接触領域において働く分子力によって1または複数の要素を統合する物質を指す。接着材料は、ポリウレタン、ウレタン、エポキシ、ポリアミド、ポリエステル、圧力感応接着剤、アクリル、シアノアクリレート、またはこれらの組み合わせを含んで良い。
以下、ここに説明した技術的特徴についてまとめておく。
[技術的特徴1]
上位燃料電池表面、下位燃料電池表面、および周囲燃料電池表面を含む平面燃料電池層と、
上記下位燃料電池表面の下位に位置決めされる第2構造体と、
上記平面燃料電池層を上記第2構造体にボンディングするカップリング層とを有し、
上記カップリング層は、上位燃料電池表面と接触して接着し上位燃料電池表面ボンディング領域を形成し、下位燃料電池表面と接触して接着し下位燃料電池表面ボンディング領域を形成し、周囲燃料電池表面と接触して接着し周囲燃料電池表面ボンディング領域を形成し、第2構造体と接触して接着し第2構造体表面ボンディング領域を形成することを特徴とする燃料電池システム。
[技術的特徴2]
上記カップリング層は上記周囲燃料電池表面の全体に接着して上記燃料電池層を上記第2構造体に気密にボンディングする技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴3]
燃料電池層、上記第2構造体、および上記カップリング層は流体プレナムを形成する技術的特徴2記載の燃料電池システム。
[技術的特徴4]
上記流体プレナム中に含有される流体の漏れだし経路長は、上記下位燃料電池表面ボンディング領域の長さより長い技術的特徴3記載の燃料電池システム。
[技術的特徴5]
上記第2構造体は流体マニホールドである技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴6]
上記上位燃料電池表面ボンディング領域は上記下位燃料電池表面ボンディング領域より大きい技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴7]
上記上位燃料電池表面ボンディング領域および上記下位燃料電池表面ボンディング領域は、合計して、上記第2構造体表面ボンディング領域より大きい技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴8]
上記第2構造体の上位表面の上に配される境界構造体をさらに含む技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴9]
上記境界構造体は、上記第2構造体の周囲の少なくとも一部あたりまで伸び、しかも、上記燃料電池層に接触しない技術的特徴8記載の燃料電池システム。
[技術的特徴10]
上記境界構造体は、上記第2構造体および上記下位燃料電池表面の間に配される技術的特徴8記載の燃料電池システム。
[技術的特徴11]
上記境界構造体は構造支持部材である技術的特徴8記載の燃料電池システム。
[技術的特徴12]
上記境界構造体は土台層である技術的特徴8記載の燃料電池システム。
[技術的特徴13]
上記平面燃料電池層は曲がっている技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴14]
さらに、上記第2構造体の下位表面に結合される第2の燃料電池層を含む技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴15]
上記燃料電池層は柔軟性を有する技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴16]
上記第2構造体は柔軟性を有する技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴17]
上記カップリング層は、ポリウレタン、ウレタン、エポキシ、ポリアミド、ポリエステル、圧力感応接着剤、アクリル、シアノアクリレート、またはこれらの組み合わせを含む技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴18]
上記上位燃料電池表面ボンディング領域の長さは、約0.75mm〜約1.75mmであり、
上記下位燃料電池表面ボンディング領域の長さは、約0.54mm〜約1.26mmであり、
上記第2構造体表面ボンディング領域の長さは、約1.14mm〜約2.66mmである技術的特徴1記載の燃料電池システム。
[技術的特徴19]
電気を生成する方法であって、
技術的特徴1〜18のいずれかに記載の燃料電池システムを設けるステップであって、上記燃料電池システムは上記平面燃料電池層および上記第2構造体によって形成される包囲体を含む、上記ステップと、
上記包囲体を流体燃料で加圧するステップと、
上記流体燃料を上記燃料電池層に接触させて電力を発生させるステップとを有することを特徴とする、上記方法。
[技術的特徴20]
上記下位燃料電池表面ボンディング領域は、上記包囲体の加圧により生じる引き剥がし負荷および引っ張り負荷の双方を受け、他方、上記上位燃料電池表面ボンディング領域は、上記包囲体の加圧により生じる引き剥がし負荷または引っ張り負荷を受けない技術的特徴19記載の、上記方法。
[技術的特徴21]
上記上位燃料電池表面ボンディング領域は上記包囲体の加圧により生じる圧縮負荷および剪断応力を受ける技術的特徴19記載の、上記方法。
[技術的特徴22]
上記圧縮負荷および上記剪断応力は上記カップリング層を介して上記上位燃料電池表面ボンディング領域に印加される技術的特徴21記載の、上記方法。
[技術的特徴23]
上記包囲体は15および50psiの間の圧力まで加圧される技術的特徴19記載の、上記方法。
[技術的特徴24]
燃料電池システムを製造する方法であって、
平面燃料電池層と、上記燃料電池層の下位表面の下方に位置決めされる第2構造体を設けるステップと、
上記第2構造体の上にカップリング材料の少なくとも一部を被着してカップリング層を形成するステップとを有し、
上記カップリング層は上位燃料電池表面、下位燃料電池表面、周囲燃料電池表面、および第2構造体表面に接触して接着する、上記方法。
[技術的特徴25]
さらに、カップリング材料の第2の部分を被着して上記カップリング層を形成するステップをさらに含む技術的特徴24記載の、上記方法。
[技術的特徴26]
カップリング材料の上記第1の部分および上記第2の部分は非類似の物質である技術的特徴25記載の、上記方法。
[技術的特徴27]
さらに、境界構造体を上記第2構造体の上位表面の上に被着するステップを含む技術的特徴24記載の、上記方法。
[技術的特徴28]
上記境界構造体は構造支持部材または土台層である技術的特徴27記載の、上記方法。
[技術的特徴29]
上記境界構造体は上記下位燃料電池表面に接触する技術的特徴27記載の、上記方法。
[技術的特徴30]
上記境界構造体は上記燃料電池層に接触せず、上記第2構造体の周囲端部の上に被着される技術的特徴27記載の、上記方法。
[技術的特徴31]
上記第2構造体の上記上位表面、上記下位燃料電池表面、および上記境界構造体が、カップリング材料の少なくとも一部の被着に先立って、開放溝を形成する技術的特徴30記載の、上記方法。
102 流体貯蔵部
104 流体圧力安定化組立体
106 マニホールドシーリング層
108 マニホールド管層
110 カップリング部材
112 燃料電池層
114 外部支持構造
116 充填ポート
120 リセス
122 流体マニホールド
124 包囲領域
126 流体制限器
128 流体
300 燃料電池システム
302 平面燃料電池層
304 流体マニホールド
306 接着性カップリング層
308 下位燃料電池表面ボンディング領域
310 第2構造体表面ボンディング領域
310 ボンディング領域
312 長さ
316 上側表面
318 負荷
400 燃料電池システム
402 燃料電池層
404 カップリング層
406 第2構造体
408 上位燃料電池表面ボンディング領域
410 下位燃料電池表面ボンディング領域
412 周囲燃料電池表面ボンディング領域
424 第2構造体表面ボンディング領域
Claims (11)
- 上位燃料電池表面、下位燃料電池表面、および周囲燃料電池表面を含む平面燃料電池層と、
流体マニホールドを有し、上記下位燃料電池表面の下位に位置決めされる第2構造体と、
接着シール層を有し、上記平面燃料電池層を上記第2構造体に密封状態でボンディングするように構成されるカップリング層とを有し、
上記平面燃料電池層、上記第2構造体、および、上記カップリング層は、一緒に、流体プレナムを形成し、
上記カップリング層は、上位燃料電池表面と接触して接着し上位燃料電池表面ボンディング領域を形成し、下位燃料電池表面と接触して接着し下位燃料電池表面ボンディング領域を形成し、周囲燃料電池表面と接触して接着し周囲燃料電池表面ボンディング領域を形成し、第2構造体表面と接触して接着し第2構造体表面ボンディング領域を形成するように構成され、
上記流体プレナムは、流体が上記流体プレナムに流入するときに、上記平面燃料電池層および上記第2構造体の少なくとも1つが外側に屈曲することによって、体積を増大させるように構成されることを特徴とする燃料電池システム。 - 上記カップリング層は上記周囲燃料電池表面の全体に接着して上記燃料電池層を上記第2構造体に気密にボンディングする請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記上位燃料電池表面ボンディング領域は上記下位燃料電池表面ボンディング領域より大きい請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記上位燃料電池表面ボンディング領域および上記下位燃料電池表面ボンディング領域は、合計して、上記第2構造体表面ボンディング領域より大きい請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記第2構造体の上位表面の上に配される境界構造体をさらに含み、上記境界構造体は、上記カップリング層のカップリング材料が上記第2構造体の表面に広がるのを制御するように位置づけられる請求項1記載の燃料電池システム。
- 上記平面燃料電池層は曲がっている請求項1記載の燃料電池システム。
- さらに、上記第2構造体の下位表面に結合される第2の燃料電池層を含む請求項1記載の燃料電池システム。
- 燃料電池システムを製造する方法であって、
平面燃料電池層と、上記燃料電池層の下位表面の下方に位置決めされ、流体マニホールドを有する第2構造体を設けるステップと、
接着シール層を有するカップリング層を形成するために上記第2構造体の上にカップリング材料の少なくとも一部を被着するステップと、
上記カップリング層が上位燃料電池表面、下位燃料電池表面、周囲燃料電池表面、および第2構造体表面に接触して接着するように、上記カップリング層によって上記平面燃料電池層を上記第2構造体に密封状態でボンディングするステップとを有し、
上記平面燃料電池層、上記第2構造体、および上記カップリング層が一緒に流体プレナムを形成し、上記流体プレナムは、流体が上記流体プレナムに流入するときに、上記平面燃料電池層および上記第2構造体の少なくとも1つが外側に屈曲することによって、体積を増大させるように構成されることを特徴とする、上記方法。 - さらに、カップリング材料の第2の部分を被着して上記カップリング層を形成するステップをさらに含み、上記カップリング材料の上記一部および上記カップリング材料の上記第2の部分は同一または異なる材料を有する請求項8記載の、上記方法。
- さらに、境界構造体を上記第2構造体の上位表面の上に被着するステップを含み、上記境界構造体は、上記カップリング層のカップリング材料が上記第2構造体の表面に広がるのを制御するように位置づけられる請求項8記載の、上記方法。
- 上記第2構造体の上記上位表面、上記下位燃料電池表面、および上記境界構造体が、カップリング材料の少なくとも一部の被着に先立って、開放溝を形成する請求項10記載の、上記方法。
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