JP6232521B2 - カソード均一化エリア及びアノード均一化エリアの圧力損失を調和する電気化学的リアクタ - Google Patents
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Description
ヘビのようなチャネル群(serpentine channels):1つ又は複数のチャネルが、別々にパス群に向けて及びパス群から、上記アクティブ表面(active surface)の全体を通る。
並行なチャネル群(parallel channels):平行で真っ直ぐなチャネル群の束であり、上記アクティブ表面の端から端まで横断する。上記フローチャネル群は、ストレート又はやや波状であってもよい。
インターデジタルチャネル群(interdigital channels):平行で塞がれたチャネル群の束であり、上記アクティブ表面の端から端まで横断する。各チャネルは、上記流入側(fluid inlet side)から又は上記流出側(fluid outlet side)から塞がれている。そして、チャネルに入る流体は、隣接チャネルに合流して該隣接チャネルの流出口(fluid outlet)に到達するために、局所的に上記ガス拡散層を通るようにされている。
そして、生成された電子は、電流を形成するために、燃料電池1に接続されている電気負荷へ供給される。上記カソードでは、酸素が還元されて上記陽子と反応して、水を形成する。上記アノード及び上記カソードにおける上記反応は、次のように制御される。
H2→2H++2e− (アノードでの反応)
4H++4e−+O2→2H2O (カソードでの反応)
本発明によれば、少なくとも補強部材又は薄膜113は、複数の均一化ゾーン611,621まで延びておらず、それゆえ、複数の均一化チャネル612,622をカバーしていない。
Δh=hh−he
Δh≧em、又は、Δh≧er116
Δh≧em+er116、又は、Δh≧em+er117、又は、Δh≧er116+er117
Δhca≧em、又は、Δhca≧er116、又は、Δhca≧er117、又は、Δhca≧em+er116、又は、Δhca≧em+er117、又は、Δhca≧er116+er117
これらの異なるフローチャネル群は、直線的である必要は無く(これらのチャネル群は波形であってもよく)、このとき、これらの方向は、これらの入り口と出口とを繋いだ直線によって規定される。
Claims (10)
- 陽子交換薄膜と、前記陽子交換薄膜の第1面上のアノードと、前記陽子交換薄膜の第2面上のカソードと、前記陽子交換薄膜の1つの面に配設され且つ前記アノード又は前記カソードを囲む少なくとも1つの第1補強部材とを含む、薄膜電極アセンブリと;
第1フローマニホルドが挿入され、且つ、第1面が、カソードリアクティブゾーンのフローチャネル群を有すると共に、前記カソードリアクティブゾーンを前記第1フローマニホルドに繋げるカソード均一化チャネル群を有する、導電性バイポーラプレートと;
を有し、
前記陽子交換薄膜及び前記第1補強部材のうちの少なくとも1つの要素は、前記カソード均一化チャネル群をカバーしておらず、
前記カソード均一化チャネル群の深さは、前記カソードリアクティブゾーンの前記フローチャネル群の深さよりも大きい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項1記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記第1補強部材は、前記カソードを囲み、
前記電気化学的リアクタは、前記陽子交換薄膜の前記第1面に固定され且つ前記アノードを囲む第2補強部材をさらに具備し、
前記陽子交換薄膜、前記第1補強部材、及び前記第2補強部材のうちの少なくとも2つの要素は、前記カソード均一化チャネル群をカバーしていない、
電気化学的リアクタ。 - 請求項1又は2記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記カソードリアクティブゾーンの前記フローチャネル群は、同一方向に延びている、
電気化学的リアクタ。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記カソードに接するガス拡散層をさらに具備する、
電気化学的リアクタ。 - 請求項4記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記カソード均一化チャネル群と前記カソードリアクティブゾーンの前記フローチャネル群との間の深さの差は、前記ガス拡散層の厚さと前記カソード均一化チャネル群をカバーしていない前記要素の厚さとの総和に、少なくとも等しい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項2記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記カソードに接するガス拡散層をさらに具備し、
前記カソード均一化チャネル群と前記カソードリアクティブゾーンの前記フローチャネル群との間の深さの差は、前記ガス拡散層の厚さと前記カソード均一化チャネル群をカバーしていない前記少なくとも2つの要素の厚さとの総和に、少なくとも等しい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記導電性バイポーラプレートは、第2フローマニホルドが挿入され、且つ、前記導電性バイポーラプレートの第2面が、アノードリアクティブゾーンのフローチャネル群を有すると共に、前記アノードリアクティブゾーンを前記第2フローマニホルドに繋げるアノード均一化チャネル群を有し、
前記カソード均一化チャネル群の深さは、前記アノード均一化チャネル群の深さよりも大きい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項7記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記カソード均一化チャネル群と前記アノード均一化チャネル群との間の深さの差は、前記カソード均一化チャネル群をカバーしていない前記要素の厚さに、少なくとも等しい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項2記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記導電性バイポーラプレートは、第2フローマニホルドが挿入され、且つ、前記導電性バイポーラプレートの第2面が、アノードリアクティブゾーンのフローチャネル群を有すると共に、前記アノードリアクティブゾーンを前記第2フローマニホルドに繋げるアノード均一化チャネル群を有し、
前記カソード均一化チャネル群の深さは、前記アノード均一化チャネル群の深さよりも大きく、
前記カソード均一化チャネル群と前記アノード均一化チャネル群との間の深さの差は、前記カソード均一化チャネル群をカバーしていない前記少なくとも2つの要素の厚さの総和に、少なくとも等しい、
電気化学的リアクタ。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の電気化学的リアクタにおいて、
前記導電性バイポーラプレート内に、冷却液フローチャネル群が設けられている、
電気化学的リアクタ。
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