JP6449778B2 - 燃料電池のための流体流動プレート - Google Patents

Description

発明は、電気化学燃料電池アセンブリのための流体流動プレートに関するものであり、特に、アノード、カソード、および冷却流体の通過のための複数の流体流動チャネルを可能にするバイポーラプレートの構成に関するものである。

ユニポーラとは対照的に、電気化学燃料電池におけるバイポーラプレートの使用は、１つのセルのアノードプレートと隣接セルのカソードプレートとの間の共有の電気接続の使用に起因して、燃料電池の厚さおよびその結果として全体的なサイズの削減を可能にする。従来のバイポーラプレートは、例えば、燃料および酸化剤の通過を可能にする両面上の機械加工されたかプレスされた特徴を有する、金属の単一シートから形成され得る。

いわゆる「開放型（ｏｐｅｎ）カソード」の燃料電池アセンブリにおいて、カソード流体流動チャネルは、燃料電池アセンブリを通る空気の自由な通過を可能にして、それは、個々のセルに酸化剤を供給することと、冷却をもたらすこととの両方に機能する。そのような配列に関する問題は、燃料電池アセンブリが、両方の機能を実現するために大量の強制空気を必要とし、従って、カソードチャネルが、十分な空気流を収容するために大きい必要があることである。そのような手段による冷却の効率は、カソードチャネルを小さく作ることによって損なわれ得るので、そのようなアセンブリのサイズの削減は、困難であり得る。

いわゆる「閉鎖型（ｃｌｏｓｅｄ）カソード」の燃料電池アセンブリの使用は、代わりに、バイポーラプレート内に設けられた専用の冷却材チャネルを使用することによって、強制空冷の問題に対処しており、一方で、カソードチャネルは、酸化剤を提供するように主に機能する。そのような冷却材チャネルは、一対の予め機械加工されたプレートを共に接合することによって設けられ得、プレート間を流れるチャネルを提供する。この配列は、冷却流体、典型的には水が、使用のときに、バイポーラプレートを通過されることを可能にして、それは、開放型カソードアセンブリにおける強制空冷と比較して、冷却の効率を大幅に高める。

しかしながら、そのような閉鎖型カソードアセンブリに関する問題は、追加の冷却材チャネルの必要性に起因して、各個々のセルの複雑さが増大されることである。これは、各セルの全体的なサイズの縮小ではなくて、増大を結果としてもたらし得る。これはまた、各セルを製造するための費用の増加を結果としてもたらす。

燃料電池アセンブリにおいて対処されることになる他の問題は、燃料、酸化剤、および冷却経路における流体分配のための均一の流動場を確保することと、入口マニホルドにわたる圧力降下を最小限にすることと、気密性動作を確保するために要求される封止圧力を最小限にすることと、燃料電池アセンブリの製造において精密さを持って組み立てられる必要がある多数の部品を仮定して、機械化されたアセンブリ処理と互換性のあるバイポーラプレートの構築を行うことと、所望のパラメータ内の動作を維持する一方で、スタックを構成する燃料電池のピッチを減らすことと、構成要素の数を削減することと、全体的な重さを削減することと、材料の使用量および浪費を削減することと、設計、製造、およびアセンブリを簡素化することと、全般的に燃料電池アセンブリの全体的な費用を削減することと、を含む。

発明の目的は、上述の問題の１つ以上に対処することである。

発明の第１の態様に従って、電気化学燃料電池アセンブリのためのバイポーラプレートであって、
バイポーラプレートの両端における第１の入口ポートと第１の出口ポートとの間のバイポーラプレートの第１の面にわたって延びる第１の複数の流体流動チャネルと、
バイポーラプレートの両端における第２の入口ポートと第２の出口ポートとの間のバイポーラプレートの第２の反対側の面にわたって延びる第２の複数の流体流動チャネルと、
バイポーラプレートの両端における第３の入口ポートと第３の出口ポートとの間に延びる第３の複数の流体流動チャネルであって、バイポーラプレートの第１の面および第２の反対側の面を形成する第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間に設けられた、第３の複数の流体流動チャネルと、を備え、
第１、第２、および第３のチャネルが同一平面上にある、バイポーラプレートが、提供される。

チャネルが同一平面上にあるように、一対の波形プレートにおいて流体流動チャネルのそれぞれを形成する利点は、高い出力電力および冷却能力を維持する一方で、バイポーラプレートの全体的な厚さが実質的に減らされ得ることである。

第１の波形プレートと第２の波形プレートは、第１のプレートにおける選択された波形が、第２のプレートにおける対応する波形内にあるように、互いに係合され得る。これは、それらのプレートが、互いと正確に重ね合わされることと、冷却材チャネルが、プレートにおける波形の工学技術を通してプレート間に形成されることを可能にすることとの両方を確保するという利点を有する。

第３の複数の流体流動チャネルは、例えば、第１または第２のプレートにおける選択された波形の省略によって、第１または第２のプレートにおける選択された波形の狭小化によって、あるいは第１または第２のプレートにおける選択された波形の高さの低減などによって、第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間に種々の手法で形成され得る。これらのそれぞれは、流体流動チャネルを通る冷却材、燃料、および酸化剤の流動の間の最適な均衡が、プレートの一方または両方における波形の形状や分配によって実現され得るという利点を有する。

一定の実施形態において、第３のまたは冷却材チャネルが、第１または第２の波形プレートに形成された互い違いの波形によって設けられ得、その第２または第１のプレートは、互い違いの省略された波形を有している。

第１のまたはアノード流体流動チャネルの隣接する対は、バイポーラプレートの両端で接続され得、第１の入口ポートと第１の出口ポートとの間でバイポーラプレートの第１の面にわたって延びる蛇行した流体流路を形成する。蛇行路の利点は、これが、バイポーラプレートのアノード側にわたる燃料の均一流の送出を確保することである。第２のまたはカソード流体流動チャネルのための蛇行路がまた、あるいは代わりに、提供され得るが、カソード側に対する酸化剤の供給における不均一性が、動作の効率に実質的に影響を及ぼすこと無く、空気供給の超過を通して適応され得るので、これは、より少ない有利さである。

蛇行路を形成するために、第１の流体流動チャネルは、第１の波形プレートにおける隣接波形間に延びる横方向の流体連通路によって接続され得る。

第２の流体流動チャネルは、蛇行路にある第１の流体流動チャネルを有してまたは有さずに、互いに入り込む流体流動チャネルのアレイの形態で設けられ得る。互いに入り込む流体流動チャネルは、選択されたチャネルが、入口チャネルを形成する一方で、他が出口チャネルを形成することを可能にする。第２の面は、互いに入り込む流体流動チャネルの両端に設けられた障壁を備え得、各障壁は、隣接する長手方向の流体流動チャネルと第２の入口および出口ポートのうちの隣接する一方との間に流体シールを形成するように構成される。

入口および出口マニホルドは、バイポーラプレートの第１および／または第２の面にわたって設けられ得、それらのマニホルドは、それぞれの入口および出口ポートと対応する複数の流体流動チャネルとの間に流体接続を提供する。ガスケットは、バイポーラプレートの第１および／または第２の面ならびにそれぞれの入口および出口ポートの周囲を囲って流体シールを形成するために設けられ得、ガスケットは、対応する入口および出口マニホルドを形成する。入口および出口マニホルドは、第１のガスケットに形成された隆起した特徴部の開放アレイをそれぞれ備え得、隆起した特徴部は、それによって、燃料電池スタックに形成されるときに、隣接バイポーラプレートと、間にある膜電極アセンブリとの間に規定された分離を形成する。

バイポーラプレートは、第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間に第３の入口および出口マニホルドを更に備え得、第３の入口および出口ポートと第３の複数の流体流動チャネルとの間にそれぞれの流体接続を提供する。第３のガスケットは、第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間でバイポーラプレートの周囲を囲うとともに第３の入口および出口ポートを囲う流体シールを形成して、第３の入口および出口マニホルドを備えて、設けられ得る。第３の入口および出口マニホルドは、第３のガスケットに形成された隆起した特徴部の開放アレイをそれぞれ備え得、隆起した特徴部は、第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間の分離を規定して、それらの間の流体流動を可能にする。第１、第２、および第３の入口ならびに出口マニホルドまたはそれらの組み合わせは、互いに部分的あるいは全体的に重なり得る。

発明の第２の態様に従って、電気化学燃料電池アセンブリのためのバイポーラプレートを製造する方法であって、
第１の金属プレートをプレス成形して、両端における第１、第２、および第３の入口ならびに出口ポートと、第１の入口ポートと第１の出口ポートとの間で第１の金属プレートにわたって延びる第１の複数の流体流動チャネルを提供する複数の波形と、を形成することと、
第２の金属プレートをプレス成形して、両端における第１、第２、および第３の入口ならびに出口ポートと、第２の入口ポートと第２の出口ポートとの間で第２の金属プレートにわたって延びる第２の複数の流体流動チャネルを提供する複数の波形と、を形成することと、
第１および第２の金属プレートを接合して、バイポーラプレートの両端における第３の入口ポートと第３の出口ポートとの間に延びる第１および第２の金属プレートの隣り合う面の間に第３の複数の流体流動チャネルを有するバイポーラプレートを形成することと、を含み、
第１、第２、および第３の流体流動チャネルが同一平面上にある、方法が、提供される。

第１および第２の金属プレートをプレス成形するステップは、共通の金属プレート上で同時に行われ得る。方法は、第１の金属プレートと第２の金属プレートとの間に折り畳み線を形成することを更に含み得、第１および第２の金属プレートを接合するステップは、折り畳み線に沿って共通の金属プレートを折り畳むことを含む。

発明の態様および実施形態は、例として、および添付した図面を参照にして、以下に更に詳細に記載される。

内部冷却材マニホルドおよび流体流動チャネル、ならびに外部カソードマニホルドおよび流体流動チャネルを示すように分離されたバイポーラプレートの斜視図である。 図１のバイポーラプレートの裏面の斜視図であり、アノードマニホルドおよび流体流動チャネルを示す。 図１のバイポーラプレートの冷却材およびカソードマニホルドならびに流動チャネルの拡大図である。 図２のバイポーラプレートのアノードマニホルドおよび流体流動チャネルの拡大図である。 バイポーラプレートを構成する波形プレートの一方における冷却材ポートマニホルドの詳細図である。 図５の詳細図における下にある波形プレートの詳細図である。 バイポーラプレートの流体流動場領域を横切る断面図であり、アノード、カソード、および冷却流体流動チャネルを構成する第１および第２の波形プレートにおいて相互に係合する波形の配列を示す。 一連のカソード流体流動チャネルに接続しているカソードポートおよびマニホルドの断面図である。 一連のアノード流体流動チャネルに接続しているアノードマニホルドの断面図である。 カソードポートおよびカソードマニホルドを通る断面図である。 バイポーラプレートのアノード側の斜視図である。 図１１ａのバイポーラプレートのカソード側の斜視図である。 組み立てられるバイポーラプレートにおける横方向の流体接続領域の詳細断面図である。 組み立てられるバイポーラプレートにおける横方向の流体接続領域の代替の詳細断面図である。 バイポーラプレートの波形領域およびアノードマニホルド領域を通る断面図である。 バイポーラプレート内のアノード、カソード、および冷却流体量の例示である。 図１４の流体量の断面図である。 ５つの膜電極アセンブリおよび６つのバイポーラプレートを備えるスタックの断面図である。 バイポーラプレートの代替の実施形態のカソード面の部分斜視図である。 図１７のバイポーラプレートのアノード面の部分斜視図である。 図１７および１８のバイポーラプレートのアノード面の裏上の冷却材マニホルドの部分斜視図である。 図１７〜１９のバイポーラプレートのマルチプレートアセンブリの斜視図である。

図１から１０は、第１の種類のバイポーラプレートを例示しており、それにおいて、プレートの面にわたるアノード流体流動場が、平行軌道またはチャネルの配列の形態にある。図１１から１５は、第２の種類のバイポーラプレートを例示しており、それにおいて、アノード流体流動場が、プレートの面にわたる単一の蛇行軌道またはチャネルの形態にある。これらの異なる実施形態は、以下に更に詳細に記載されるように、バイポーラプレートにおけるチャネルの異なる配列を要求する。

図１および２は、バイポーラプレート１０の実施形態の斜視図を示す。バイポーラプレート１０は、組み立てられるバイポーラプレート１０を形成するように共に係合する第１および第２の波形プレート１１、１２を備える。第１のプレート１１は、バイポーラプレートの両端における第１の入口ポート１８ａと第１の出口ポート１８ｂとの間に延びる波形の形態で、バイポーラプレート１０の第１の面にわたる第１の複数の流体流動チャネル１３を備える。図示される配列において、これらのポート１８ａ、１８ｂは、そのようなプレートのスタックから形成される組み立てられる燃料電池を通して、カソード流体、すなわち、酸化剤の流動のために使用される。波形によって形成される第１の複数の流体流動チャネル１３は、代わりに、カソード流体流動チャネルとして記載され得る。カソードマニホルドまたは通廊１５ａ、１５ｂは、それぞれのポート１８ａ、１８ｂ、および流体流動チャネル１３を接続するプレート１０の各端に設けられる。マニホルドまたは通廊１５ａ、１５ｂは、チャネル１３に沿う流体の均一流動を実現するように、プレート１０の幅にわたる最小限の圧力差を用いて、流体流動チャネル１３の中でポート１８ａ、１８ｂを通してスタックの中におよびスタックから流れる流体を分配するのに役立つ。

第２の入口ポート１９ａと第２の出口ポート１９ｂは、図２におけるプレートの裏面図に示されるように、プレートの中へのおよびプレートからの流体の流動であって、バイポーラプレート１０の第２の反対側の面上に設けられた第２の複数の流体流動チャネル２２に沿う流体の流動のために、バイポーラプレート１０の両端に設けられる。これらの第２の流体流動チャネル２２は、バイポーラプレート１０を通るおよびバイポーラプレート１０にわたる燃料ガスの分配のために、アノード流体流動チャネルとして記載され得、ならびにポート１９ａ、１９ｂは、アノードポートとして記載され得る。アノードマニホルド領域または通廊２１ａ、２１ｂは、アノード入口および出口ポート１９ａ、１９ｂを第２の複数の流体流動チャネル２２に接続して設けられる。

第３の入口ポート１７ａと第３の出口ポート１７ｂはまた、燃料電池スタックに組み立てられるときに、バイポーラプレート１０の中へのおよびバイポーラプレート１０からの、例えば水などの冷却流体の伝達のためにプレート１０内に設けられる。これらのポート１７ａ、１７ｂは、バイポーラプレート１０の両端における第３の入口ポート１７ａと第３の出口ポート１７ｂとの間に延びる第３の複数の流体流動チャネル１４と、冷却材マニホルドまたは通廊（通廊１６ｂだけが可視である）を介して、連通する。第３の複数の流体流動チャネル１４は、バイポーラプレート１０の第１の面および第２の反対側の面を形成する第１の波形プレート１１と第２の波形プレート１２との間に設けられる。図１および２に例示された実施形態では、第３の複数の流体流動チャネル１４、すなわち、冷却材チャネルを構成する波形が、第１および第２の複数の流体流動チャネルを構成するプレート１１、１２における波形の裏側の係合によって、設けられる。これは、以下に記載される、図７に更に詳細に例示される。

バイポーラプレート１０の形態は、折り畳み線によって接続され得る、第１の（またはカソード）プレート１１および第２の（またはアノード）プレート１２を備える単一のプレス成形された波形金属プレートから製作され得る。プレート１１、１２は、次いで、プレート１１、１２間に第３の組の流体流動チャネルを形成する波形を挟むように隣の折り畳み線に沿って共に折り畳まれ得る。プレス成形処理はまた、流体流動チャネル１３、１４、２２を形成するのと同じステップにおいてポート１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂを形成し得る。

バイポーラプレート１０を構成する波形プレート１１、１２のそれぞれの面に適用されるものは、ガスケット２３ａ、２３ｂ、２３ｃであり、それらは、バイポーラプレート１０の両外面の周囲の周りにおよび第１の波形プレート１１と第２の波形プレート１２との間に、流体シールを提供するように働く。ガスケット２３ａ、２３ｂ、２３ｃは、好適には、波形プレート１１、１２の面に適用される成形弾性材料の形態で設けられる。プレート１０の周囲の周りに、および入口と出口のそれぞれの周囲の周りに、流体シールを提供することのみならず、成形ガスケット材は、追加的な表面詳細を提供して、後続の図に更に詳細に示されるように、流体流動チャネル１３、１４、２２のそれぞれのために入口および出口マニホルドを形成する。成形ガスケット２３ａ、２３ｂ、２３ｃにおけるパターンは、空気、燃料（水素）、および冷却材（水）の伝達が、入口ポートからプレート１１、１２内におよびプレート１１、１２間に形成された関連チャネルに、ならびにこれらのチャネルから排出ポートに、導かれることを可能にする。図１および後続の図に例示されたプレート１１、１２は対称的であり、それ故、ポート１７ａ、１８ａ、１９ａもしくは１７ｂ、１８ｂ、１９ｂは、入口または出口ポートと考えられ得る。各入口ポートから対応する出口ポートまでの流体の流動は、特定の実施に応じて、共通の方向に、または異なる方向にあり得る。

アノードおよびカソードマニホルド２１ａ、２１ｂ、１５ａ、１５ｂは、流動場の幅にわたる圧力降下を最小限にするように、それぞれ形作られる。

図３は、図１のバイポーラプレート１０の一端の拡大図を例示しており、カソードマニホルドまたは通廊１５ｂと、冷却材マニホルドまたは通廊１６ｂと、を示す。カソードマニホルド１５ｂは、ガスケット材に形成された隆起した特徴部の開放アレイを備え、隆起した特徴部は、バイポーラプレートと隣接層（それは、この場合において、膜電極アセンブリ、またはＭＥＡである）との間に規定された分離を提供する一方で、カソードポート１８ｂと第１のプレート１１における波形によって形成される流体流動場１３との間で流体の流動を可能にするように構成される。図示される実施形態において、カソードマニホルド１５ｂの溝付き領域３１は、ポート１８ｂの隣のマニホルド領域１５ｂの縁に沿って配置され、溝付き領域３１は、マニホルド領域１５ｂの縁に沿う要求された分離を維持する一方で、流体の流動をマニホルド１５ｂの中にまたはマニホルド１５ｂから導くのに役立つ。溝付き領域とカソード流体流動場１３との間の空間において、マニホルド１６ｂは、波形１３の中へのまたは波形１３からの流体の自由な流動を可能にするように構成されたガスケット材における突起部３３のアレイを備える。

ガスケット材における隆起した特徴部の類似の配列は、図４に例示されるように、冷却材マニホルド１６ｂのためにおよびアノードマニホルド２１ｂのために、提供される。マニホルド１５ｂ、１６ｂ、２１ｂのそれぞれは、対応するポート１８ｂ、１７ｂ、１９ｂに隣接する溝付き領域３１、３２、３４を備えられるとともに、ポート１７ｂ、１９ｂと流体流動場２２、１４との間で成形ガスケットにおける突起部のアレイを備えられる。マニホルドのそれぞれは、対応する流動場にわたる圧力差を最小限にするように、ならびに入口および出口範囲を最大限にするように、形作られる。形作られたマニホルドとのほぼ三角形状のポートの組み合わせは、ほぼ矩形のバイポーラプレートの各端部での範囲の最適な使用を可能にする。

図５に例示されるものは、冷却材ポート１７ｂを囲う第２のプレート１２の領域のより詳細な斜視図であり、ポート１７ｂと冷却流体流動場１４との間でポート１７ｂの縁に沿うマニホルド領域における溝付き領域３２を示す。波形プレート１２は、両面上に適用される成形ガスケット２３ａ、２３ｃを有する中央金属プレート５１を備える。金属プレート５１の一方の面上の成形ガスケット２３ａは、ポート１７ｂの隣の縁に沿う溝付き領域３２を有するマニホルド１６ｂを備える。ガスケット材は、プレート１２の周囲と比べると、マニホルド１６ｂの溝付き領域３２の上で厚く、流体がマニホルドに入るかマニホルドを出るためのより大きな断面積を可能にする。これは、溝付き領域３２の下で金属プレート５１をオフセットすることによって可能にされる。これは、図６により明確に例示され、それは、ガスケット層２３ａ、２３ｃが適用されない金属プレート５１を示す。オフセットは、冷却材ポート１７ｂの縁にわたって延びるデボス加工された領域６１によって、プレート５１に提供される。類似の配列が、カソードおよびアノードポートならびにマニホルドに関して適用され得る。

図７は、バイポーラプレート１１にわたる横方向の断面図を例示しており、アノード、カソード、および冷却流体流動場にわたる流体流動チャネルが同じ平面上にあることを可能にする波形の配列を示す。アノード流体流動チャネル７２は、金属プレート５１およびガスケット層２３ｂ、２３ｃを備える第２の波形プレート１２における波形によって設けられる。カソード流体流動チャネル７３は、金属プレート７１およびガスケット層２３ａを備える第１の波形プレート１１における波形によって設けられる。ガスケット層２３ｂは、代わりに、第１の波形プレート１１に適用され得、同じ結果を実現する。

冷却材チャネル７４は、第１の波形プレート１１および第２の波形プレート１２の金属プレート７１、５１間の空間における開口によって設けられる。例示された実施形態では、冷却材チャネル７４が、第２のプレート１２における選択された波形の省略によって、第１および第２の波形プレート１１、１２間に形成される。同じ効果は、第１のプレート１１における選択された波形の省略によって実現され得る。冷却材チャネルは、バイポーラプレート１０の幅にわたって、好適には均一に分配され、第２のプレート１２における一つおきの波形の省略によって提供される。代替の配列において、冷却材チャネルは、第１または第２のプレートにおける選択された波形の狭小化によってあるいは高さの低減によって、第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間に形成され得る。

プレートのアノードおよびカソード側における流体流動チャネルを提供する波形はまた、波形プレート間の冷却材のために更なる組の流体流動チャネルを規定するのに役立つので、バイポーラプレートにおける冷却材チャネルの配列は、空間および材料の両方の効率的な使用を可能にする。

波形プレート５１、７１上のおよび波形プレート５１、７１間のチャネル７２、７３、７４は、互いに平行であるように、また、バイポーラプレート１０の長さに沿って実質的に均一であるように、図７に示される。代替の実施形態において、チャネルは、非平行であってもよく、また、例えば、使用中にバイポーラプレート１０にわたる予測圧力または温度変動を考慮する寸法に先細りにされてもよいし、変更されてもよい。

図８は、バイポーラプレートの詳細断面図を示しており、カソードポート１８ｂおよびカソードマニホルド１５ｂの特徴を例示する。図５に例示されたおよび上記した、冷却材マニホルドについて、カソードマニホルド１５ｂは、カソードポート１８ｂの隣のマニホルド１５ｂの縁に沿うガスケット２３ａに形成された溝付き領域３１を備える。波形１３によって形成されるカソード流体流動場に入るかその流動場を出るカソード流体（すなわち、酸化剤および水）は、溝付き領域３１を通ってポート１８ｂにまたはポート１８ｂから導かれ、それは、下にある金属プレート５１とＭＥＡとの間の分離を維持するように機能して、そのＭＥＡに対して、バイポーラプレートの第１の面は、燃料電池スタックに組み立てられるときに接触している。

図９は、アノードマニホルド領域２１ｂを通る詳細断面図を例示しており、それにおいて、カソードマニホルドの溝付き領域３１の断面がまた、見られ得る。より大きな流体の流動が、アノード流体流動場を通るものに比べてカソード流体流動場を通して要求されるので、アノードマニホルド領域２１ｂは、典型的には、カソードマニホルド領域１５ｂよりも小さな厚さのものである。

図１０は、カソードマニホルド領域１５ｂを通る更なる断面図を例示しており、それにおいて、冷却材マニホルド１６ｂは、金属プレート５１、７１間に挟まれて見られ得る。図５および６に関して上記した、溝付き領域３２に対応するデボス加工された領域６１がまた、この図において見られ得る。

上記した実施形態において、アノード流体流動場が、第１の波形プレート１１における波形によって形成される複数の平行チャネルの形態で提供される。代替の実施形態では、第１の波形プレートにおけるアノード流体流動場が、バイポーラプレートの第１の面にわたって延びる蛇行した軌道の形態で、提供され得る。図１１ａおよび１１ｂは、バイポーラプレート１１１が、アノード入口ポート１１９ａとアノード出口ポート１１９ｂとの間に延びる単一の蛇行軌道の形態でアノード流体流動場１２２を有する第１の面（図１１ａ）、ならびにカソード入口ポート１１８ａとカソード出口ポート１１８ｂとの間に延びる互いに入り込む波形のアレイの形態でカソード流体流動場１１３を有する第２の面（図１１ｂ）を備えるような実施形態を例示する。図１から１０に例示された実施形態と比較して主な違いは、プレートの両端に設けられた横方向の接続領域１２６の包含であり、隣接アノード流体流動チャネル間に流体接続を形成して、アノード流体流動チャネルが、アノード入口ポート１１９ａとアノード出口ポート１１９ｂとの間に単一の軌道を共に形成することを可能にする。

横方向の接続領域１２６は、図１２ａおよび１２ｂにより詳細に例示され、それらは、それぞれ、１つのそのような横方向の接続領域を通るバイポーラプレート１１１の第２および第１の面の詳細断面図を例示する。復路は、隣接アノード流体流動チャネル１２２を接続する各横方向の接続領域１２６によって提供される。冷却材が、冷却材マニホルド１６と各冷却材チャネル１２８との間のプレート１７１、１５１間を通過することを可能にするために、各横方向の接続領域１２６は、隣接アノードチャネルの深さ未満の深さを有する。冷却材は、次いで、各横方向の接続領域１２６の下で冷却材チャネル１２８に沿って通過し得る。接続領域を支持するために、台座１２５が、カソード流体流動場上に設けられ、接続の点１２７は、金属プレート１５１、１７１間に設けられる。接続の点１２７は、プレート１５１、１７１間のスポット溶接部であり得、プレートの相対位置を維持するのに役立つとともに、プレート間に設けられた復路１２６または冷却材流動場１２８を崩壊させること無くプレート１５１、１７１の厚さを通して圧力を伝えるのに役立つ。各台座１２５は、長手方向に隣接するカソード流体流動チャネル１１３ｂと隣接カソードマニホルド領域１１５ａとの間の障壁として働き、それによって、カソード流動チャネルを（カソードマニホルド１１５ａに接続される）入口チャネル１１３ａと（カソードマニホルド１１５ｂに接続される）排出チャネル１１３ｂに分離して、カソード流体流動場１１３を互いに入り込むチャネルのアレイに形成する。カソード入口ポート１１８ａから通過する流体は、カソードマニホルド１１５ａにわたっておよび入口チャネル１１３ａの中を通過する。流体は、次いで、入口チャネル１１３ａに沿って通過して、ガス拡散層（図示しない）を通っておよび出口チャネル１１３ｂの中に拡散する。流体は、次いで、カソード出口チャネル１１３ｂに沿って、ならびに、カソード出口ポート１１８ｂを通って出口マニホルド１１５ｂの中におよびプレート１１１から出口チャネル１１３ｂに沿って、通過する。

従って、一般的な態様において、バイポーラプレートの第２の面は、バイポーラプレート１１１の第２の面における波形によって形成される互いに入り込む流体流動チャネル１１３ａ、１１３ｂのアレイの形態で流体流動場１１３を備え得る。障壁１２５は、互いに入り込む流体流動チャネルの両端に設けられ得、各障壁１２５は、隣接する長手方向の流体流動チャネル１１３ａ、１１３ｂと隣接する入口または出口マニホルド１１５ｂ、１１５ａとの間に流体シールを形成するように構成される。

図１３は、バイポーラプレート１１１の区分の切り取り斜視図を例示しており、それにおいて、横方向の接続領域１２６が、アノードチャネル１２２の隣接する対を接続して示される。冷却材チャネル１７４はまた、波形プレート１５１、１７１間に長手方向に延びて見られ得る。各冷却材チャネル１７４は、一対の隣接アノードチャネル１２２間にバイポーラプレート１１１に沿って延び、横方向の接続領域１２６の下でプレート１５１、１７１間の間隙を介して冷却材マニホルド１６に接続する。

図１４は、冷却材容量１４１、カソード容量１４２およびアノード容量１４３に対応する、図１１のバイポーラプレート１１１を構成するプレート間の空間の斜視図を例示する。これらの容量の部分の更なる詳細図が、図１５に提供され、プレートにおける波形に対して平行および横方向に取られた断面を例示する。これらの例となる図は、バイポーラプレートにわたる流体流動場のそれぞれに対する最小限の圧力降下で、かつ、均一の分配で、種々のポート１４１、１４２、１４３からの移送流体の発明の態様に従う一般的な原理を例示する。これは、各マニホルド領域の入口の長さを最大限にすることによって、およびプレートを通してマニホルド領域を重ねることによって、実現される。（図３および４に関して上記した）隆起した特徴部の開放アレイの使用は、組み立てられた燃料電池スタックにおける流体流動を可能にする隣接プレート間の分離を維持する一方で、マニホルド領域が重ねられることを可能にする。この態様は、後で詳細に記載される。

図１６は、図１１に例示された種類の５つのＭＥＡ層および６つのバイポーラプレート１１１を備える燃料電池スタック１６０を通る断面図を例示する。各バイポーラプレート１１１において、カソードプレート１５１は、（図１２ａ、１２ｂに関して上記した）アノードプレートにおける対応する横方向の接続領域１２６でカソードプレート１５１における台座または障壁１２５を接続するスポット溶接部１２７によって、隣接アノードプレート１７１に接合される。隣接バイポーラプレートにおけるアノードおよびカソードプレートは、一方の面上にカソードガス拡散層１６３および他方の面上にアノードガス拡散層１６４を有する膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）１６２によって分離される。ＭＥＡ１６２は、ガス拡散層１６３、１６４の範囲を超えて延び、ＭＥＡは、アノードおよびカソードプレート１５１、１７１間にカソードマニホルド１１５、アノードマニホルド１２１および冷却材マニホルド１１６の上を覆う。カソードポート１１８は、図１６に示され、スタック１６０を構成する各バイポーラプレートにおける溝付き領域１３１を介してカソードマニホルド１１５に接続されている。

図１７、１８、および１９は、バイポーラプレート２１０の更なる代替の実施形態を例示する。図１７は、プレート２１０のカソード面を示しており、図１８は、アノード面を示しており、図１９は、冷却材マニホルドおよびチャネルを示すアノード面の裏を示している。この実施形態において、カソードポート２１８は、外部筺体（図示しない）によって設けられ、それは、カソードマニホルド領域２１５へのまたはその領域２１５からの一対のカソード空気入口を通る空気流動を提供して、カソード空気入口は、バイポーラプレート２１０の外部周囲または外部縁３１１上に設けられる。上記した実施形態のように、バイポーラプレート２１０は、（図１８に示される）アノードマニホルド領域２２１と流体連通するアノードポート２１９、および（図１９に示される）冷却材マニホルド領域２１６と流体連通する冷却材ポート２１７を備える。プレート２１０にわたるアノード、カソード、および冷却流体流動領域は、そうではない場合、図１１から１６に関して上記した実施形態に類似する。この実施形態において、カソード空気入口（または出口）は、断面積が冷却材もしくはアノード入口または出口よりも実質的に大きいように構成されて、それによって、使用中、プレート２１０を通る空気のより大きな量の流量率を可能にする。アノードポート２１９のサイズによって規定されるアノード入口もしくは出口は、アノードポート内をまたはアノードポートから通過する流体の量が、より小さいので、カソードまたは冷却材入口よりも実質的に小さい。

一般的な態様では、図１７〜１９に例示された実施形態に従って、第２の入口および出口ポート２１８は、バイポーラプレート２１０の周囲の縁上に設けられるのに対して、第１および第３の入口ならびに出口ポート２１９、２１７は、バイポーラプレート２１０の厚さを通して設けられる。この配列の利点は、第２の（カソード）入口および出口ポートが、実質的に大きくされ得ることであり、そのようなバイポーラプレートのスタックで構成されている燃料電池の中へのおよびその燃料電池からの酸化剤流体のより大きな流動を可能にする。

この実施形態では、マニホルド領域が部分的に重なる図１から１６に関して上記した実施形態とは異なり、図１７〜１９におけるプレート２１０のマニホルド領域２１５、２１６、２２１は、プレートの周囲上に設けられたカソードポートに起因して全体的に重なっており、それによって、プレート２１０の流体流動領域の幅にわたるより均一な圧力分配を可能にする。重なっているマニホルド領域はまた、より均一なシールが、マニホルド領域のそれぞれの周囲の縁を囲って作られることを可能にする。

上記した実施形態の重要な特徴は、バイポーラ流体流動プレートの流体連通縁の実質的に増加した長さを提供する能力である。

第１に、カソード通廊またはマニホルド１５ａ、１５ｂ（図１）、１１５ａ、１１５ｂ（図１１ｂ）、２１５（図１７）のそれぞれは、それらのチャネルによって規定されたプレートの流動場活動範囲の実質的に全幅にわたって、流動プレートの端配置されたカソード流体ポート１８ａ、１８ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、２１８と１組のカソード流体流動チャネル１３との間に流体連通ならびに分配を提供し得る。

第２に、それに対応して、アノード通廊またはマニホルド２１ａ、２１ｂ（図２）、１２１ａ、１２１ｂ（図１１ａ）、２２１（図１８）のそれぞれは、プレートの流動場活動範囲の実質的に全幅にわたって、流動プレートの端に配置されたアノードポート１９ａ、１９ｂ、１１９ａ、１１９ｂ、２１９と１組のアノード流体流動チャネル２２との間に流体連通ならびに分配を提供し得る。

第３に、それに対応して、冷却材通廊またはマニホルド１６ｂ（図１および３）、２１６（図１９）のそれぞれは、プレートの流動場活動範囲の実質的に全幅にわたって、流動プレートの端に配置されたそれぞれのポート１７ａ、１７ｂ、１１７ａ、１１７ｂ、２１７と１組の冷却材流動チャネル１４との間に流体連通ならびに分配を提供し得る。

通廊（例えば、１５、２１、１６）のそれぞれは、流動チャネル１３、１４、２２によって規定された流動場の縁に沿って配置された流体移送点のアレイによって境界された第１の周囲の縁部分を有する。これらの流体移送点は、カソード流体移送点、冷却流体移送点、およびアノード流体移送点について、それぞれ、３０１、３０２、３０３に示されたチャネル端によって例証される。通廊（例えば、１５、２１、１６）のそれぞれはまた、流体連通縁３２０、３２１、３２２として本明細書に記載される、流動プレートの縁に沿って配置された第２の周囲の縁部分を有する。流体連通縁は、それぞれのポート、例えば、カソード流体ポート１８、１８ｂ、１１８ａ、１１８ｂ、２１８、アノード流体ポート１９ａ、１９ｂ、１１９ａ、１１９ｂ、２１９、および冷却流体ポート１７ａ、１７ｂ、１１７ａ、１１７ｂ、２１７の側壁の一部を形成するプレート縁経由で通廊の中に流体を送り届けること（または通廊から流体が出て行くこと）をもたらす。これらの流体連通縁３２０、３２１、３２２は、溝付き領域３１、３２、３４、１３１、１３２、１３４によって例証される。

カソード流動チャネル１３、冷却材流動チャネル１４、およびアノード流動チャネル２２の全ては、一般に、バイポーラプレート１０の実質的に同じ活動範囲、または流動場を規定するので、各通廊の第１の周囲の縁部分は、一般に、互いの上に重ね合わされる。しかしながら、流体連通縁は、燃料電池スタックにおけるバイポーラプレートの平面を通って延びる別個の流体送出ポートの側壁の一部を規定するという要求と矛盾することになるので、第２の周囲の縁部分（例えば、溝付き領域３１、３２、３４、１３１、１３２、１３４）は、互い上に重ね合わされ得ない。バイポーラプレートの中への流体の最適な分配のために、各通廊１５、２１、１６について第２の周囲の縁部分３１、３２、３４、１３１、１３２、１３４の最大の可能な長さを有することが有益である。それ故、流体移送点の任意の所与の長さ（すなわち、活動流動場範囲の幅）についてバイポーラプレートの流体連通縁の全長を増加するための課題が存在する。

上記した実施形態のそれぞれは、（カソード通廊１５、アノード通廊２１または冷却材通廊１６の第１の周囲の縁部分のいずれかの長さに対応する）流体移送点の長さと比べて、流体連通縁３２０、３２１、３２２（通廊の第２の周囲の縁部分）の全長のある程度の拡張を実現する。

図１から４の配列において、カソードポート１８、アノードポート１９、および冷却材ポート１７の三角形状ならびにそれらの相対位置が、それぞれのカソード通廊１５、アノード通廊２１、および冷却材通廊１６の対応するほぼ三角形状と共に、カソード、アノードまたは冷却材通廊のいずれか１つの第１の周囲の縁部分の長さ（すなわち、活動範囲または流動場幅）よりも大きな第２の周囲の縁部分３１、３２、３４の統合した長さを実現することが見られ得る。実際、カソードおよび冷却材流動のための第２の周囲の縁部分３１、３２の統合した長さが、カソード通廊１５、アノード通廊２１または冷却材通廊１６のいずれかの第１の周囲の縁部分の長さよりも大きいという設計は、流体連通縁の長さを十分に延ばす。

図１１ａおよび１１ｂの配列において、ポート１１７、１１８、１１９は、より大きな量を提供するように延ばされるが、それぞれは、（例えば、流体移送点３０１、３０２、３０３において）第１の周囲の縁部分に対して傾斜している少なくとも１つの縁部分（例えば、溝付き領域１３１、１３２、１３４）を含み、それによって、通廊１１５、１２１、１１６のそれぞれに、形状がほぼ三角形である少なくとも１つの部分を提供することが見られ得る。これらの通廊において、第１の周囲の縁部分は、三角形の底部を形成し得る一方、第２の周囲の縁部分は、三角形の側部を形成し得る。他のより複雑な形状が可能である。

また、アノード流動場１２２が、プレートの各端において単一のチャネル開口から延びる単一の蛇行チャネルとして提供される場合、単一の流体移送点３０３だけがあることになり、全体の流動場１２２の幅にわたってアノード通廊１２１を延びる必要がなく、アノード通廊を有する必要はないであろうことが、図１１ａから確認されることになる。しかしながら、アノード流動場の幅にわたって延びる第１の周囲の縁部分を有するアノード通廊１２１に関して記載された原理は、複数の蛇行チャネルが設けられる場合に依然として適用できる。

一般的な態様において、流体連通縁３２０、３２１、３２２の全長は、通廊の第１の周囲の縁部分に対して傾斜角で通廊１５、２１、１６のうちの１つ以上の第２の周囲の縁部分の少なくとも１つ、および好適には１以上を呈することによって実現され得る。

別の態様において、流体連通縁の全長は、流体連通縁を形成するためにバイポーラプレートの内部および外部縁の両方を使用することによって、更に増加され得る。図１から４と図１１ａおよび１１ｂにおける例となる配列は、プレートの内部縁上に規定された流体連通縁、すなわち、プレート１０、１１１を通過する穴または開口内に規定されたプレートの縁をそれぞれ提供することが見られ得る。図１７から１９の配列において、流体連通縁のさらに大きな長さが、プレートの内部および外部縁の両方を使用することによって提供される。

冷却流体ポート２１７およびアノード流体ポート２１９の両方が、バイポーラプレート２１０の内部縁３１０を規定する。しかしながら、カソード流体は、外部縁３１１によって送出され、そこで、流体は、前に記述した外部筺体によってカソードポート２１８内に拘束される。この種類の配列において、４０ｍｍの流動場幅（すなわち、第１の周囲の縁部分の長さまたは全チャネルにわたるプレート幅）は、１２０ｍｍの対応する全体的なポート長（すなわち、全ての通廊のための第２の周囲の縁部分の全長）を与えられている。これは、カソードポート２１８の６０ｍｍの溝付き領域２３１、アノードポート２１９の２０ｍｍ（円周）の溝付き領域２３４および冷却材ポート２１７の４０ｍｍの溝付き領域２３２で構成されている。それ故、少なくとも２：１および好適には３：１またはそれ以上という流動場幅（第１の周囲の縁部分）に対する流体連通縁（全ての第２の周囲の縁部分の合計）の比率が、この配列において可能である。より一般的には、通廊の第１の周囲の縁部分に対する１つの通廊の流体連通縁（第２の周囲の縁部分）の比率は、図１７〜１９の例において、１．２：１であり得るか、または１．５：１に達するものであり得る。

好適な配列において、カソード：アノード：冷却材のそれぞれについての流体連通縁の比率は、好適には、約５０％：１６％：３４％である。しかしながら、他の比率が、燃料電池スタックの設計パラメータに従って、選択され得る。溝付き構造３１、３２、３４、１３１、１３２、１３４は、ガスケット層の圧縮に対する支持強度に対する流動率を最適にするために開放対閉鎖の任意の適切なアスペクト比を提供することができるが、５０％：５０％のアスペクト比が、一定の設計で最適であることが分かる。

実際には、カソード流体流動と冷却流体流動が、最大でありおよび／または最も重要であることが分かることが多く、従って、アノード通廊のための流体連通縁の削減を犠牲にして、カソードおよび冷却材通廊のための流体連通縁の長さを最大限にすることは、有益であり得る。

上記した実施形態の別の重要な特徴は、２つか３つの異なる流体を２つもしくはそれ以上の同一平面上のアノード、カソード、および冷却材チャネル７２、７３、７４（図７）または２２、１３、１４（図１および２）に供給する能力である。流体は、プレートの平面を通過するポートによってプレート１０のスタックに送出される。これらのポートは、図１および２において、アノードポート１９ａ、１９ｂ、カソードポート１８ａ、１８ｂ、および冷却材ポート１７ａ、１７ｂを備えることが見られる。それ故、プレート１０の平面が、ｘ−ｙ平面にあると言われる場合、ポートは全て、ｚ方向に延びるが、ｘ−ｙ平面において互いから空間的に分離される。流体を送出する通廊は、好適には全て、ポート１７、１８、１９を有するそれらの流体連通縁で分離される一方で、プレートの流動場の全幅（ｘ方向）にわたって延びるべきである。これは、通廊の３つの異なるレベル、または平面を提供することによって実現され得、それらの全ては、同一平面上のアノード、カソード、および冷却材チャネルの、１つの共通のレベル、または平面を占有する。この文脈における言い回し「平面」または「レベル」は、ｚ次元に沿う有限空間を特定することが意図される。アノードチャネル７２、カソードチャネル７３、および冷却材チャネル７４は、チャネル平面として呼ばれる、共通の平面、レベルまたは「ｚ空間」を占有する。アノード通廊２１ａ、２１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ、２２１は、チャネル平面内の薄い平面を占有するが、カソード通廊１５ａ、１５ｂ、１１５ａ、１１５ｂ、２１５によって占有された平面とは異なる。冷却材通廊１６ｂ、２１６は、チャネル平面内の平面を占有するが、アノード通廊平面およびカソード通廊平面のどちらとも異なる。

図８を参照にして、カソード通廊１５ｂが、第１の流体移送点３０１のアレイを有しており、そこで、それは、チャネル１３によって規定されたカソード流体流動場の縁でカソード流体流動チャネル１３の端と合うことが見られ得る。これは、流動場幅にわたって延びる通廊の第１の周囲の縁部分であることが考えられ得る。カソード通廊１５ｂはまた、流体連通縁３２０を形成する溝付き領域３１によって規定された第２の周囲の縁部分を有しており、それによって、カソード流体は、カソードポート１８ｂとカソード通廊１５ｂとの間を流れることができる。

図５を更に参照にして、冷却材通廊１６ｂは、流体移送点３０２のアレイを有しており、そこで、それは、チャネル１４によって規定された冷却流体流動場の縁で冷却流体流動チャネル１４の端に合うことが見られ得る。これは、流動場幅にわたって延びる冷却材通廊１６ｂの第１の周囲の縁部分であることが考えられ得る。冷却材通廊１６ｂはまた、流体連通縁３２１を形成する溝付き領域３２によって規定された第２の周囲の縁部分を有しており、それによって、冷却流体は、冷却材ポート１７ｂと冷却材通廊１６ｂとの間を流れ得る。

図４を更に参照にして、アノード通廊２１ｂは、流体移送点３０３のアレイを有しており、そこで、それは、チャネル２２によって規定された冷却流体流動場の縁で冷却流体流動チャネル２２の端に合うことが見られ得る。これは、流動場幅にわたって延びるアノード通廊２１ｂの第１の周囲の縁部分であることが考えられ得る。アノード通廊２１ｂはまた、流体連通縁３２２を形成する溝付き領域３４によって規定された第２の周囲の縁部分を有しており、それによって、アノード流体は、アノードポート１９ｂとアノード通廊２１ｂとの間を流れ得る。

カソード流体連通縁３２０、冷却流体連通縁３２１、およびアノード流体連通縁３２２の類似の例はまた、図１７から１９に示される。これらの連通縁のそれぞれは、わずかに異なるｚ位置を占有して、それぞれのアノードポート、カソードポート、および冷却材ポートの壁の一部を形成することが見られることになる。

図２０は、配列を示しており、それにおいて複数のプレート３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄは、材料の単一シートから並んで形成され得る。並んだ構成は、それ自体のそれぞれの組のカソード、アノード、および冷却材ポート（例えば、冷却材ポート２１７ａ〜２１７ｄ）、ならびにそれ自体のそれぞれの組のアノード、カソード、および冷却材通廊によってそれぞれ供される異なる流動場領域に分割される特に幅広のプレートを形成するために使用され得る。代わりに、その並んだ構成は、隣接プレート３５０ａ、３５０ｂが、バイポーラプレートを生成するために互いの上に折り畳まれ得るアノードプレートおよびカソードプレートをそれぞれ備えるように、前に記述したように折り畳み線によって接続されるプレート３５０ａ、３５０ｂを形成するために使用され得る。

図面に示される実施形態は全て、バイポーラプレートに関するものであり、それにおいて、（チャネル２２によって規定される）アノード流動場は、プレート１０の一方の面上に設けられ、（チャネル１３によって規定される）カソード流体流動場は、頭の別の面上に設けられ、一方で、（チャネル１４によって規定される）冷却流体流動場は、プレート内に設けられる。（流体移送点３０１、３０２または３０３によって境界された）第１の周囲の縁部分の長さと比較して流体通廊１５、１６、２１の少なくとも２つの第２の周囲の縁部分３１、３２、３４の統合した長さを延ばす原理がまた、例えば、カソード流動場および冷却材流動場だけが要求される、モノポーラプレートにおいて実施され得る。そのような状況において、アノード流動場は、別個のプレートによって提供され得る。

同様に、少なくとも第１の流体移送点のアレイと同じくらいの長さである、および好適には第１の流体移送点のアレイの長さよりも長い、第２の流体移送点のアレイの全長を提供するために（流体移送点３０１、３０２または３０３によって境界された）第１の周囲の縁部分に対して傾斜角で少なくとも２つの第２の周囲の縁部分３１、３２、３４を配置する原理がまた、例えば、カソード流動場および冷却材流動場だけが要求される、モノポーラプレートにおいて実施され得る。そのような状況において、アノード流動場は、別個のプレートによって提供され得る。

同様に、第１の通廊平面を占有する第１の流体通廊と、第１の通廊平面とは異なる第２の通廊平面を占有する第２の流体通廊と、を提供する原理であって、それにおいて、第１の通廊平面および第２の通廊平面の両方が、チャネル平面内に配置される、原理が、第１および第２の流体通廊がカソード流体および冷却流体を供給するためのものである、モノポーラプレートにおいて実施され得る。そのような状況において、アノード流動場は、別個のプレートによって提供され得る。

他の実施形態は、添付の特許請求の範囲によって規定されるような発明の範囲内に意図的にある。

Claims (13)

1. 電気化学燃料電池アセンブリのためのバイポーラプレートであって、
   前記バイポーラプレートの両端における第１の入口ポートと第１の出口ポートとの間の前記バイポーラプレートの第１の面にわたって延びる第１の複数の流体流動チャネルと、
   前記バイポーラプレートの両端における第２の入口ポートと第２の出口ポートとの間の前記バイポーラプレートの第２の反対側の面にわたって延びる第２の複数の流体流動チャネルと、
   前記バイポーラプレートの両端における第３の入口ポートと第３の出口ポートとの間に延びる第３の複数の流体流動チャネルであって、前記バイポーラプレートの前記第１の面および第２の反対側の面を形成する第１の波形プレートと第２の波形プレートとの間に設けられた、第３の複数の流体流動チャネルと、を備え、
   前記第１、第２、および第３のチャネルが、同一平面上にあり、
   前記バイポーラプレートはさらに、前記バイポーラプレートの前記第１の面にわたる第１の入口および出口マニホルドであって、前記第１の入口および出口ポートと前記第１の複数の流体流動チャネルとの間にそれぞれの流体接続を提供する、第１の入口および出口マニホルドと、
   前記バイポーラプレートの前記第１の面ならびに前記第１の入口および出口ポートの周囲を囲って流体シールを形成するとともに前記第１の入口および出口マニホルドを形成する、第１のガスケットとを備え、
   前記第１の入口および出口マニホルドは、前記第１のガスケットに形成された隆起した特徴部のアレイをそれぞれ備え、前記隆起した特徴部は、前記バイポーラプレートと隣接層との間に規定された分離を提供する一方で、前記第１の入口および出口ポートと前記第１の複数の流体流動チャネルとの間で流体の流動を可能にするように構成される、バイポーラプレート。
2. 前記第１の流体流動チャネルの隣接する対が、前記バイポーラプレートの両端で接続され、前記第１の入口ポートと前記第１の出口ポートとの間の前記バイポーラプレートの前記第１の面にわたって延びる蛇行した流体流路を形成する、請求項１に記載のバイポーラプレート。
3. 前記第１の流体流動チャネルが、前記第１の波形プレートにおける隣接波形間に延びる横方向の流体連通路によって接続される、請求項２に記載のバイポーラプレート。
4. 前記第２の流体流動チャネルが、互いに入り込む流体流動チャネルのアレイを形成する、請求項１〜３のいずれかに記載のバイポーラプレート。
5. 前記第２の面が、前記互いに入り込む流体流動チャネルの両端に設けられた障壁を備え、各障壁が、隣接する長手方向の流体流動チャネルと前記第２の入口ポートおよび第２の出口ポートのうちの隣接する一方との間に、流体シールを形成するように構成される、請求項４に記載のバイポーラプレート。
6. 前記バイポーラプレートの前記第２の面にわたる第２の入口および出口マニホルドであって、前記第２の入口および出口ポートと前記第２の複数の流体流動チャネルとの間にそれぞれの流体接続を提供する、第２の入口および出口マニホルドと、
   前記バイポーラプレートの前記第２の面ならびに前記第２の入口および出口ポートの周囲を囲って流体シールを形成する第２のガスケットであって、前記第２の入口および出口マニホルドを備える、第２のガスケットとを備え、
   前記第２の入口および出口マニホルドが、前記第２のガスケットに形成された隆起した特徴部のアレイをそれぞれ備える、請求項１に記載のバイポーラプレート。
7. 前記第１および第２の入口ならびに出口マニホルドが、互いに少なくとも部分的に重なる、請求項６に記載のバイポーラプレート。
8. 前記第１の波形プレートと前記第２の波形プレートとの間の第３の入口および出口マニホルドであって、前記第３の入口および出口ポートと前記第３の複数の流体流動チャネルとの間にそれぞれの流体接続を提供する、第３の入口および出口マニホルドと、
   前記第１の波形プレートと前記第２の波形プレートとの間の前記バイポーラプレートの周囲を囲って、ならびに前記第３の入口および出口ポートを囲って、流体シールを形成する第３のガスケットであって、前記第３の入口および出口マニホルドを備える、第３のガスケットとを備え、
   前記第３の入口および出口マニホルドが、前記第３のガスケットに形成された隆起した特徴部のアレイをそれぞれ備える、請求項６または請求項７に記載のバイポーラプレート。
9. 前記第１、第２、および第３の入口ならびに出口マニホルドが、互いに少なくとも部分的に重なる、請求項８に記載のバイポーラプレート。
10. 前記第１、第２、および第３の入口ならびに出口マニホルドが、互いに全体的に重なる、請求項９に記載のバイポーラプレート。
11. 電気化学燃料電池アセンブリのためのバイポーラプレートを製造する方法であって、
    第１の金属プレートをプレス成形して、両端における第１、第２、および第３の入口ならびに出口ポートと、前記第１の入口ポートと前記第１の出口ポートとの間で前記第１の金属プレートにわたって延びる第１の複数の流体流動チャネルを提供する複数の波形と、
    を形成することと、
    第２の金属プレートをプレス成形して、両端における第１、第２、および第３の入口ならびに出口ポートと、前記第２の入口ポートと前記第２の出口ポートとの間で前記第２の金属プレートにわたって延びる第２の複数の流体流動チャネルを提供する複数の波形と、を形成することと、
    前記第１および第２の金属プレートを接合して、前記バイポーラプレートの両端における前記第３の入口ポートと前記第３の出口ポートとの間に延びる前記第１および第２の金属プレートの隣り合う面の間に第３の複数の流体流動チャネルを有するバイポーラプレートを形成することと、を含み、
    前記第１、第２、および第３の流体流動チャネルが、同一平面上にあり、
    前記方法はさらに、前記バイポーラプレートの前記第１の面にわたる第１の入口および出口マニホルドであって、前記第１の入口および出口ポートと前記第１の複数の流体流動チャネルとの間にそれぞれの流体接続を提供する、第１の入口および出口マニホルドを形成することを備え、第１のガスケットを用いて前記バイポーラプレートの前記第１の面ならびに前記第１の入口および出口ポートの周囲を囲って流体シールを形成するとともに前記第１の入口および出口マニホルドを形成し、
    前記第１の入口および出口マニホルドは、前記第１のガスケットに形成された隆起した特徴部のアレイをそれぞれ備え、前記隆起した特徴部は、前記バイポーラプレートと隣接層との間に規定された分離を提供する一方で、前記第１の入口および出口ポートと前記第１の複数の流体流動チャネルとの間で流体の流動を可能にするように構成される、方法。
12. 前記第１および第２の金属プレートを前記プレス成形するステップが、共通の金属プレート上で同時に行われる、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１の金属プレートと前記第２の金属プレートとの間に折り畳み線を形成することを含み、前記第１および第２の金属プレートを前記接合するステップが、前記折り畳み線に沿って前記共通の金属プレートを折り畳むことを含む、請求項１２に記載の方法。

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