JP7133899B2 - 均質化区画を備える個々のグループに分割された電気化学セルのスタック - Google Patents

Description

本発明の分野は、例えば、燃料電池及び電解槽のような、電気化学反応装置のものであり、より正確には、同じ反応ガスが選択的に供給されるように設計された、いくつかの個々のセルのグループに分割された、電気化学セルのスタックを備える反応装置のものである。

燃料電池は電気化学セルのスタックを備え、当該セルは電解質により互いに電気的に分離されたアノード及びカソードを備え、そこでは、連続的に取り込まれる２つの反応物質の間で電気化学反応が起こる。水素燃料電池の場合には、燃料（水素）はアノードと接触し、一方、例えば、空気中に含まれる、燃料（酸素）はカソードと接触する。電気化学反応は２つの副反応、酸化及び還元に分割され、それらは、それぞれアノード／電解質の界面、カソード／電解質の界面で起こる。それには、２つの電極の間のイオン導電体、すなわち、電解質、及び、外部の電気回路で形成された電子伝導体の存在が必要である。セルのスタックは電気化学反応が起こる場所であり、反応物質はそこに運ばれ、また、生成物及び非反応種は生成された熱と一緒にそこから排出されなくてはならない。

図１Ａ及び図１Ｂは、セル内部での非反応種の蓄積を防ぐ、特許文献１に記載されているような、電気化学セルのスタックの構造を示す。この目的のために、電気化学セルはいくつかの個々のセルのグループ、例えば、同じ反応種、ここでは、水素が選択的に供給されるように設計された、ここに示すような２つのグループＡ、Ｂに分割される。

図１Ａは、グループＡのセル１０Ａのバイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａを示し、図１Ｂは、グループＢのセル１０Ｂのバイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂを示す。バイポーラ板のアノード面３１Ａ、３１Ｂは、互いに平行に配置されたチャネル５２Ａ、５２Ｂで形成された分配回路部（distribution circuit）５０Ａ、５０Ｂを備え、チャネル５２Ａ、５２Ｂは入口部（inlet）５１Ａ、５１Ｂから延在し、入口部５１Ａ、５１Ｂの上流の、入口部５１Ａ、５１Ｂの近くには、セルに水素の供給物を提供するように設計された、２つの供給物収集部（supply collector）２Ａ、２Ｂが位置する。供給物収集部は、バイポーラ板のスタックを貫通する開口で形成され、対応するグループのセルの分配回路部に向かう水素の流れを許容し、他のグループのセルに向かう水素の流れを妨げるように、バイポーラ板上に構築されている。より正確には、図１Ａを参照すると、供給物収集部２Ｂは、流体の向きにおいて（in a fluid sense）、周囲の密閉シールにより、セル１０Ａの分配回路部５０Ａから隔離されており、一方で、供給物収集部２Ａは、セル１０Ａの分配回路部５０Ａの方向での水素の流れを許容する噴射導管（injection conduit）３２Ａを備えている。同様に、図１Ｂを参照すると、供給物収集部２Ａは、流体の向きにおいて、周囲の密閉シールにより、セル１０Ｂの分配回路部５０Ｂから隔離されており、一方で、供給物収集部２Ｂは、セル１０Ｂの分配回路部５０Ｂの方向での水素の流れを許容する噴射導管３２Ｂを備えている。

動作中は、セルのグループＡ、Ｂに交互に選択的に水素が供給される。この選択的な交互の供給は、セルの１つのグループからの非反応種と、セルの他のグループからの非反応種とが混合することにつながり、セルの同じグループ内でこれらの種が局所的に蓄積することを防ぐ。

国際公開第２０１２／１５２６２３号

しかしながら、いくつかの供給物収集部が分配回路部の入口部の上流の、入口部の近くに位置する、電気化学セルのこのスタック構造は、いろいろな分配チャネルにおける、流れの不均一性につながる。実際に、図１Ａを参照すると、収集部２Ａが、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａに実質的に向き合うように配置されていることを考えると、分配回路部５０Ａのチャネル５２Ａは、収集部２Ａによって実質的に均一に供給される。一方、図１Ｂに示すように、収集部２Ｂが、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂに対して、全体的にずれていることを考えると、分配回路部５０Ｂのチャネル５２Ｂは、供給物収集部２Ｂによって不均一な方法で供給される。したがって、収集部２Ｂに近いチャネル５２Ｂには水素が供給され、一方で、より離れたチャネル５２Ｂは、より小さい流量の水素を有する。それゆえ、水素モル流量は分配回路部のいろいろなチャネルの間で均一ではなく、そのことは、当該グループのセルの電気化学性能の劣化につながる。その上、セルのいろいろなグループの間の動作上の不均衡は、燃料電池の電気化学性能の減少も誘発する。

本発明の目的は、従来技術の欠点を少なくとも部分的に克服することであって、特に、いくつかの個々のグループに分割された電気化学セルのスタックを提供することであり、セルの各グループは、当該グループのセルの分配回路部に同じ反応種を運ぶように設計された供給物収集部を備え、その流体流れ（fluid-flow）構造は、少なくとも１つの電気化学セルの分配回路部で、この反応種のより均一な流れを提供することにある。

この目的のために、本発明は、電気化学セルのスタックを提供し、
前記電気化学セルは、Ｎ個（Ｎ≧２）の個々のセルのグループに分割され、
各電気化学セルは、セルの電極上に反応種を分配するように設計された分配回路部を備え、
セルの各グループは、個々の供給物収集部を備え、供給物収集部は、スタックの各セルの分配回路部の入口部の上流に配置され、前記グループのセルの分配回路部の前記入口部へと向かう前記反応種の流れを許容し、他のグループのセルへと向かう前記反応種の流れを妨げるように設計される。

本発明によれば、前記電気化学セルの中の少なくとも第１セルは、均質化区画（homogenization compartment）を備え、均質化区画は、
対応するグループの供給物収集部からの前記反応種の流れを受け、第１セルの分配回路部の入口部上にそれを分配するように設計された、複数の縦導管、及び、
流体の向きにおいて、縦導管を互いに接続する、横均質化導管
を備える。

電気化学セルのこのスタックのある好ましい、しかし、何ら限定しない態様は次の通りである。

好ましくは、均質化区画の横導管は、流体の向きにおいて、前記区画の全ての縦導管を接続する。横導管は、分配ネットワーク（distribution network）の入口部の幅に実質的に等しい縦の大きさを有していても良い。均質化区画の縦導管は、分配ネットワークの入口部の全ての幅と実質的に向き合うように、配列又は配置されても良い。

好ましくは、セルのグループの供給物収集部は、一組みになって隣り合い、言い換えると、それらは並んで配置される。それらは、セルに同じ反応種を供給する。例えば、第１供給物収集部は、セルの第１グループにそれぞれ水素、酸素を供給し、第２供給物収集部は、セルの第２グループにそれぞれ水素、酸素を供給する。

セルのグループの供給物収集部は、分配ネットワークの入口部に向き合うように、言い換えると、分配ネットワークの入口部に面して配置されても良い。したがって、分配ネットワークの入口部は、セルのグループに同じ反応種を供給する前記グループと向き合うほどに十分に広い。

前記縦導管は、好ましくは、前記供給物収集部と、第１セルの分配回路部の入口部との間に置かれ、一方では前記収集部と、他方では前記入口部と実質的に向き合うように配置される。

均質化区画の前記横導管の横方向の平均の大きさは、好ましくは、前記縦導管のそれぞれのものよりも大きい。

均質化区画の縦導管及び横導管は、好ましくは、第１セルの第１バイポーラ板に形成された管状部材であって、管状部材は前記電極の方を向く前記第１バイポーラ板の主面上に現れる。

バイポーラ板は組み合せられた２つの部分で形成され、バイポーラ板の２つの部分の間の密閉を局所的に確保する第１及び第２の密閉線を備え、第１線は、セルに供給しない収集部の周りを連続的に走り、第２線は、収集部及び均質化区画の周りを連続的に走る。

第１セルの分配回路部は、好ましくは、前記入口部から走る、複数の平行なチャネルを備え、縦導管の数は実質的にチャネルの数以上であり、各縦導管は、好ましくは、１つ以上のチャネルに実質的に向き合うように現れる。

前記第１セルに供給するように設計された供給物収集部は、前記電極の方を向いた、第１セルの第１バイポーラ板の主面に現れる噴射導管を備え、縦導管の数は噴射導管の数よりも多く、各縦導管は、好ましくは、１つ以上の噴射導管に実質的に向き合うように現れる。

前記第１セルに供給することが予定されていない供給物収集部又は収集部は、前記電極の方を向く、第１セルの第１バイポーラ板の主面に現れない、行止り導管（blind conduit）を備え、縦導管の数は行止り導管の数よりも多く、各縦導管は行止り導管に実質的に向き合うように現れない。

均質化区画の横導管は、好ましくは、第１セルの第１バイポーラ板の前記供給物収集部の周りを連続的に走り、前記セルの第２バイポーラ板からの漏れがないように組み立てられる。

均質化区画の横導管は、好ましくは、まっすぐな横断面（straight transverse cross-section）を有し、その平均の大きさは、分配回路部の入口部の片端（one edge）から増加する。

前記第１セルに供給するように設計された供給物収集部は、好ましくは、噴射導管を備え、噴射導管は、第１セルの第２バイポーラ板の主面上に現れ、第２電極の方を向いた前記第２バイポーラ板の前記主面は電解質膜により第１セルの第１電極から分離され、均質化区画の縦導管と連絡する。

前記第２バイポーラ板の噴射導管と、縦導管との間には、好ましくは、密閉膜（sealing membrane）が置かれ、密閉膜は、好ましくは、第２バイポーラ板の噴射導管から遠い、少なくとも１つの縦導管と向き合うように配置された、少なくとも１つの通過孔（through-orifice）を備える。

前記密閉膜は、好ましくは、均質化区画の縦導管と実質的に向き合うように配置された、複数の通過孔を備える。

第２バイポーラ板の噴射導管と、縦導管との間には、好ましくは、前記縦導管の方向の反応種の流れの拡散を確保するように設計された、多孔性材料の層が置かれる。

各電気化学セルは、好ましくは、均質化区画を備え、前記区画は、互いの上に重ねられ、好ましくは、互いに同一である。

本発明の他の態様、目的、有利な効果及び特徴は、何ら限定しない例として与えられ、既に前に説明した図１Ａ、１Ｂを別にして、添付した図面を参照して提示される、本発明の好ましい実施の形態の、以下の詳細な説明を読むことにより、より明白になるであろう。

セル内部での非反応種の蓄積を防ぐ、電気化学セルのスタックの構造を示す図である。 セル内部での非反応種の蓄積を防ぐ、電気化学セルのスタックの構造を示す図である。 一実施の形態に係る電気化学セルのスタックの一部分の分解斜視図である。 図２に示すセルのスタックの、セルの第１グループに属するセルのバイポーラ板の主アノード面の平面図としての部分概略図である。 図２に示すセルのスタックの、第１グループとは異なる、セルの第２グループに属するセルのバイポーラ板の主アノード面の平面図としての部分概略図である。 図３Ａに示すＡ－Ａ面での電気化学セルの断面斜視図である。 図３Ａに示すＢ－Ｂ面での電気化学セルの断面斜視図である。 横均質化導管が供給物収集部を連続的に囲う、他の実施の形態に係るバイポーラ板の主アノード面の平面図としての部分概略図である。 横均質化導管が大きさの変わる横断面を有する、他の実施の形態に係るバイポーラ板の主アノード面の平面図としての部分概略図である。 供給物収集部が、前記セルのアノードに供給するように設計された噴射導管を、電気化学セルの２つのバイポーラ板上に備える、図４Ａに示す実施の形態の一変形例に係る、電気化学セルの断面斜視図である。 他の実施の形態に係る個々のグループに属する電気化学セルであって、対応する分配回路部の入口部に不均一に配置された複数の通過孔を有する２つの密閉膜を備える電気化学セルの断面斜視図である。

図面及び明細書の残りの部分において、同じ参照番号は、同一又は類似の構成要素を示す。加えて、図面の明確性を高めるために、いろいろな構成要素は、縮尺通りに示されていない。

いろいろな個々のグループに分割されるセルのスタックを備える電気化学反応装置を参照して、いろいろな実施の形態及び変形例を説明する。当該セルは、選択的に供給されるように設計されている。水素燃料電池のアノード側が特に検討され、セルはここでは、アノード側で水素が供給され、カソード側で酸素が供給される。本発明は、しかしながら、酸素が供給されるカソード側に適用することができる。本発明は、概して、どのようなタイプの燃料電池にも、特に、低温、言い換えると、２５０℃より低い温度で動作する燃料電池にも、また、電気化学電解槽にも適用することができる。

図２は、水素燃料電池の電気化学セルのスタックの部分の分解図を示し、当該セルは、Ｎ個の個々のグループに分割される（Ｎは、２以上の自然数）。ここでは、セルは、２つの個々のグループＡ、Ｂに分割され、グループＢに属する電気化学セルが示される。

セルは、好ましくは、互いに同一である。１つのグループのセルが、他のグループのセルと隣り合うように、同じスタックのいろいろなグループのセルが、交互に配置されても良い。

３次元直交基準座標系（orthonormal reference frame）がここで定義され、明細書の残りの部分に関して、Ｘ軸及びＹ軸はセルの主面に沿って向き、Ｚ軸はセルの主面と実質的に直交するように向いている。

セルはそれぞれ、電解質膜により互いに分離された第１電極、ここでは、アノードと、第２電極、カソードとを備え、電極‐膜アセンブリ（assembly）を形成する。アノード、膜、カソードは、当業者に知られた、従来からの構成であり、それゆえ、詳細に説明しない。アセンブリは、ＸＹ平面に実質的に平行な、セルの主面に従って延在する。

各アセンブリは、バイポーラ板により、隣のセルのアセンブリから分離される。各バイポーラ板は、アノードと部分的に接触するように設計された、第１主面又はアノード面と、カソードと部分的に接触するように設計され、アノード面の方を向く、第２主面又はカソード面とを備える。各バイポーラ板は、反応種を、一方では第１セルのアノードに、他方では隣のセルのカソードに運び、また、電気化学反応に由来する生成物及び非反応種を排除し、また、セルの間で電流を伝えるように設計されている。それは、また、生成された熱の排除を可能とするように、セルの間の冷却流体の流れを可能にすることができる。

ここでは、セル２のスタックは、セルのスタックを貫通する、より正確には、電極‐膜アセンブリ２０Ｂの端部（edge）の方を向いた、セル１０Ｂのバイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂを貫通する開口でそれぞれ形成された、個々の供給物収集部２Ａ、２Ｂを備える。供給物収集部２Ａ、２Ｂは、２つのグループＡ、Ｂのセルのアノードに選択的に供給するために、同じ反応種、ここでは、水素の流体の流れを確保するように設計される。

セル１０Ｂの第１バイポーラ板３０Ｂは、このように、収集部２Ａ、２Ｂを形成することに関係する２つの貫通孔（through-opening）を備える。収集部２Ｂは、バイポーラ板３０Ｂに形成された導管３２Ｂを備え、導管３２Ｂは、一方では、収集部２Ｂの貫通孔に連絡し、他方では、セル１０Ｂのアノード２１Ｂの方を向いた、バイポーラ板３０Ｂの主面３１Ｂ又はアノード面上に現れる。導管３２Ｂは、このように、収集部２Ｂからバイポーラ板のアノード面３１Ｂの方向への水素の流れを許容するように設計された、噴射導管又は噴射部（injector）を形成する。収集部２Ａは、ここでは、バイポーラ板に形成された導管３４Ｂを備えるが、導管３４Ｂは、収集部２Ａの貫通孔に連絡するが、バイポーラ板のアノード面３１Ｂ上に現れない。これらの行止り導管３４Ｂは、バイポーラ板のアノード面３１Ｂの方向に、収集部２Ａ中を流れる水素の流れを妨げるように設計される。

バイポーラ板３０Ｂは、バイポーラ板３０Ｂに形成され、収集部２Ｂからの水素をアノード面３１Ｂ上に分配することを確保するように設計された、分配回路部５０Ｂを備える。分配回路部５０Ｂは、回路部の入口部５１Ｂから延在し、収集部Ａ、Ｂと向き合い、ここでは、より正確には、収集部２Ｂの噴射導管３２Ｂ及び収集部２Ａの行止り導管３４Ｂと向き合うように配置された、平行な分配チャネル５２Ｂのネットワークで形成される。

バイポーラ板３０Ｂは、更に、収集部２Ｂの噴射導管３２Ｂと、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂとの間に位置する均質化区画６０Ｂを備える。均質化区画６０Ｂは、流体の流れを分配するための複数の縦導管６１Ｂと、流体の向きで、縦導管６１Ｂを互いに接続する少なくとも１つの横均質化導管６２Ｂとを備える。縦導管６１Ｂは、収集部２Ｂからの水素の流れを受け、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂ上にこの流れを分配するように設計されている。この目的のために、縦導管６１Ｂは、バイポーラ板３０Ｂに形成され、アノード面３１Ｂ上に現れ、一方では、収集部２Ｂの噴射導管３２Ｂに向き合い、他方では、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂに向き合う、導管である。流れを分配することは、全ての縦導管６１Ｂが、１０％までの範囲で、収集部２Ｂからの流れの一部を分配することを意味すると理解される。横均質化導管６２Ｂは、バイポーラ板３０Ｂに形成された導管であり、複数の縦導管６１Ｂを接続するので、２、３本の縦導管６１Ｂに入った水素は、分配回路部５０Ｂの方向のおおよそ全ての縦導管６１Ｂ上に再び現れる前に、横導管６２Ｂに流れる。横導管６２Ｂはここでは、縦導管６１Ｂが沿うように走る軸に実質的に直交する軸に沿うように走る。より一般的に言うと、縦導管及び横導管がそれぞれ沿うように走る複数の軸は、好ましくは、４５度以上の、ここでは、実質的に９０度に等しい角度を形成する。このように、均質化区画は、収集部２Ｂからの、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂの方向の水素の流れの均一な分配を確保する。

同様に、第２バイポーラ板４０Ｂも、収集部２Ａ、２Ｂを形成することに関係する２つの貫通孔を備える。それは、セル１０Ｂのカソード２２Ｂの方を向いた、主面４１Ｂ又はカソード面と、グループＡに属する隣のセル（図示せず）のアノードの方を向いた、反対側の主面又はアノード面とを備える。このように、セル１０Ｂの第２バイポーラ板４０Ｂも、隣のセル（図示せず）の第１バイポーラ板３０Ａに対応する。ここでは、収集部２Ａは、隣のセルのアノードに水素を供給するように設計される。それは、バイポーラ板３０Ａに形成された導管３２Ａを備え、導管３２Ａは、一方では、収集部２Ａの貫通孔と連絡し、他方では、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａ上に現れる。それらは、このように、収集部２Ａからバイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａの方向への水素の流れを許容するように設計された、噴射導管３２Ａ又は噴射部を形成する。収集部２Ｂは、ここでは、バイポーラ板３０Ａに形成された導管３４Ａを備えるが、導管３４Ａは、収集部２Ｂの貫通孔に連絡するが、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａ上に現れない。これらの行止り導管３４Ａは、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａの方向に、収集部２Ｂ中を流れる水素の流れを妨げるように設計される。

バイポーラ板３０Ａは、バイポーラ板３０Ａに形成され、収集部２Ａからの水素をアノード面３１Ａ上に分配することを確保するように設計された、分配回路部５０Ａを備える。分配回路部５０Ａは、回路部の入口部５１Ａから走り、収集部Ａ、Ｂと向き合い、ここでは、より正確には、収集部２Ａの噴射導管３２Ａ及び収集部２Ｂの行止り導管３４Ａと向き合うように配置された、平行な分配チャネル５２Ａのネットワークで構成される。ここでは、バイポーラ板３０Ａの分配回路部５０Ａは、バイポーラ板３０Ｂのものと構造的に同一であって、入口部５１Ａ、５１Ｂは、チャネル５２Ａ、５２Ｂと共に、Ｚ方向に、それぞれ、互いの上に重ねられる。

同様に、バイポーラ板３０Ａは、更に、収集部２Ａの噴射導管３２Ａと、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａとの間に位置する均質化区画６０Ａを備える。この均質化区画６０Ａは、流体の流れを分配するための複数の縦導管６１Ａと、流体の向きで、縦導管６１Ａを互いに接続する少なくとも１つの均質化のための横導管６２Ａとを備える。縦導管６１Ａは、収集部２Ａからの水素の流れを受け、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａ上にこの流れを分配するように設計される。この目的のために、縦導管６１Ａは、バイポーラ板３０Ａに形成され、アノード面３１Ａ上に現れ、一方では、収集部２Ａの噴射導管３２Ａに向き合い、他方では、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａに向き合う、導管である。均質化のための横導管６２Ａは、バイポーラ板３０Ａに形成された導管であり、複数の縦導管６１Ａを接続するので、２、３本の縦導管に入った水素は、分配回路部５０Ａの方向のおおよそ全ての縦導管６１Ａ上に再び出る前に、横導管６２Ａに流れる。このように、均質化区画は、収集部２Ａからの、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａの上への水素の流れの均一な分配を確保する。ここでは、好ましくは、バイポーラ板３０Ａの均質化区画６０Ａは、バイポーラ板３０Ｂのものと構造的に同一であって、縦導管６１Ａ、６１Ｂは、横導管６２Ａ、６２Ｂと共に、Ｚ方向に沿って、それぞれ、互いの上に重ねられる。

バイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂは、組み合わされた２つの部分、例えば、いろいろな導管が、加圧成形（pressing）により形成された突起（boss）に対応するような２つの導電性の金属板、又は、複合材料、例えば、いろいろな導管を形成する突起がモールドにより形成された黒鉛（graphite）が積まれた２つの部分から形成されたときに、それらは、それぞれ有利には、所定の領域以外の２つのバイポーラ板の部分の間の供給物流体の流れを避けるように配置された２つの密閉線を備える。

このように、バイポーラ板３０Ｂは、「内側の（internal）」と称される、第１の密閉線３８Ｂを備え、第１の密閉線は、セルに供給することが予定されていない、収集部内の供給物流体の流れが、バイポーラ板の２つの部分の間を流れることを妨げるように配置される。ここでは、内側の密閉線３８Ｂは、セル１０Ｂに供給しない収集部２Ａを、より正確には、収集部２Ａの貫通孔及び行止り導管３４Ｂを囲む。内側の密閉線３８Ｂは、一方では、収集部２Ａと収集部２Ｂとの間を、他方では、収集部２Ａと均質化区画６０Ｂとの間を連続的に走り、それゆえ、バイポーラ板３０Ｂを形成する２つの部分の間の密閉を局所的に確保し、収集部２Ａを流れる供給物流体が、内側の線３８Ｂによって区切られた領域以外で、セル１０Ｂの２つのバイポーラ板３０Ｂの部分の間を流れるのを防ぐ。

有利には、ここでは、バイポーラ板３０Ｂは、「外側の（external）」と称される、第２の密閉線３９Ｂを備え、第２の密閉線３９Ｂは、均質化区画６０Ｂを通過した供給物流体が、バイポーラ板の２つの部分の間を流れて、予定されていない領域、例えば、冷却回路部として提供される領域に流れるのを防ぐ。ここでは、外側の密閉線３９Ｂは、収集部２Ａ、２Ｂと均質化区画６０Ｂとを連続的に囲み、特に、区画６０Ｂと、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂとの間を走る。第２の密閉線３９Ｂは、バイポーラ板３０Ｂを形成する２つの部分の間の密閉を局所的に確保し、均質化区画６０Ｂを通過する供給物流体が、外側の線３９Ｂによって区切られた領域以外、言い換えると、例えば、冷却回路部以外で、セル１０Ｂの２つのバイポーラ板３０Ｂの部分の間を次に流れるのを防ぐ。

同様に、バイポーラ板３０Ａ（図２では４０Ｂとしても参照される）は、収集部２Ｂを連続的に囲う第１の内側の密閉線３８Ａ、及び、収集部２Ａ、２Ｂと均質化区画６０Ａとを連続的に囲む第２の密閉線３９Ａを備える。

密閉線は、２つのバイポーラ板の部分の間の密閉を局所的に確保することができるどのような手段、例えば、はんだ付け、ろう付けによって、更には、接着剤接合によって、形成されても良い。

図３Ａ、３Ｂは、それぞれ、図２に示すバイポーラ板３０Ａ、３０Ｂのアノード面３１Ａ、３１Ｂの平面図を示す。

図３Ａを参照すると、供給物収集部２Ａ、２Ｂは電気化学セルのスタック、特に、セル１０Ａのバイポーラ板３０Ａを貫通し、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａの上流に配置される。

セル１０Ａが、収集部２Ａにより供給されることを予定されているセルのグループＡに属することを考えて、供給物収集部２Ａは、水素をセル１０Ａのアノードに供給するように設計される。供給物収集部２Ａは、この目的のために、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａ上に現れる噴射導管３２Ａを備える。図面では、３本の噴射導管がＸ方向に沿って、縦に直線的に走っていることが示されているが、他の縦の形状が提供されても良い。

セル１０Ａが、収集部２Ｂにより供給されることを予定されているセルのグループＢに属さないことを考えて、供給物収集部２Ｂは、この収集部を流れる水素をセル１０Ａのアノードに供給するように予定されていない。ここでは、供給物収集部２Ｂは、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａ上に現れない噴射導管３４Ａを備える。図面では、３本の噴射導管がＸ方向に沿って、縦に直線的に走っていることが示されているが、他の縦の形状が提供されても良い。供給物収集部２Ｂは、内側の密閉線３８Ａにより囲われる。

前述したように、バイポーラ板３０Ａは分配回路部５０Ａを備え、分配回路部５０Ａは、供給物収集部２Ａからの水素をセル１０Ａのアノード上に分配することを確保するように設計されたチャネル５２Ａのネットワークで形成されている。分配回路部５０Ａは、供給物収集部２Ａ、２Ｂの近くに、供給物収集部２Ａ、２Ｂと向き合って配置された入口部５１Ａを備える。分配回路部５０Ａの入口部５１Ａは、収集部２Ａの噴射幅よりも大きな、ここではＹ軸に沿った幅、言い換えると、大きさを有する。分配回路部の幅は、互いに最も離れた２つのチャネルを隔てる距離として定義され、収集部の噴射幅は、互いに最も離れた２つの噴射導管を隔てる距離として定義される。図３Ａの例では、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａは、収集部２Ａの噴射導管３２Ａ及び収集部２Ｂの行止り導管３４Ａの両方に面している。ここでは、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａは、収集部２Ａの噴射幅と収集部２Ｂの行止り導管の幅との合計とおおよそ同じか、１０％以内の幅を有している。

前述したように、バイポーラ板３０Ａは、更に、収集部２Ａの噴射導管３２Ａと分配回路部５０Ａの入口部５１Ａとの間に配置された均質化区画６０Ａを備える。均質化区画６０Ａは、少なくとも１本の横均質化導管６２Ａを介して互いに接続された、複数の縦分配導管６１Ａを備える。縦導管６１Ａは、横導管６２Ａに関して収集部２Ａ、２Ｂ側を向いた入口部と、横導管６２Ａに関して分配回路部５０Ａ側を向いた出口部とを備える。縦導管６１Ａ及び横導管６２Ａはバイポーラ板３０Ａに形成され、縦導管６１Ａの入口部及び出口部はアノード面３１Ａ上に現れる。外側の密閉線３９Ａは、均質化区画６０Ａ及び収集部２Ａ、２Ｂを囲う。

この例では、有利には、均質化区画６０Ａは、一方の収集部２Ａの噴射導管３２Ａ及び収集部２Ｂの行止り導管３４Ａと、他方の分配回路部５０Ａの入口部５１Ａとの間に配置される。ここでは、均質化区画６０Ａは、分配回路部５０Ａのチャネル５２Ａの数とおおよそ同じか、１０％以内か、又は、多い数の縦導管６１Ａを備え、各縦導管６１Ａは１つ以上のチャネル５２Ａと実質的に向き合って現れる。このように、均質化区画は、収集部２Ａから来て、チャネル５２Ａの入口部に実質的に向き合う縦導管６１Ａから出る水素の流れの分配を確保する。収集部２Ａからの水素の流れは、回路部の実質的に全ての入口部上に分配され、水素は実質的に全ての分配チャネル上に供給される。その上、縦導管６１Ａとチャネル５２Ａとの間の局所的な位置合わせによる、分配回路部の入口部での電荷（charge）の局所的な損失の減少は、分配回路部の入口部での水素の流れが改善することを許容することができる。

この例では、有利には、縦導管６１Ａの数は、収集部２Ａの噴射導管３２Ａの数よりも多く、各縦導管６１Ａは、１つ以上の噴射導管３２Ａに向かい合うように現れることができ、言い換えると、導管６１Ａの入口部は、それぞれ、１つ以上の噴射部３２Ａの出口部と実質的に向かい合う。このことは、ここではＸ軸と実質的に一致する、噴射部３２Ａ及び縦導管６１Ａの縦軸の位置合わせという結果をもたらすことができる。このように、均質化区画は、噴射導管３２Ａによる供給物収集部２Ａからの水素の収集を確保し、そこでは、噴射部３２Ａと縦導管６１Ａとの間の電荷の局所的な損失の減少が、水素の流れを改善することを可能にする。

この例では、有利には、縦導管６１Ａの数は、収集部２Ｂの行止り導管３４Ａの数よりも多く、各行止り導管３４Ａは、縦導管６１Ａと実質的に向き合うように走り、言い換えると、行止り導管３４Ａの縦軸は、縦導管６１Ａの縦軸と実質的に位置合わせされる。

横導管６２Ａにおける水素の流れの均一な混合又は均質化を助け、分配回路部の入口部での流れの分配をより均一にすることを可能にするような方法で、ＸＺ平面に平行な断面を渡る、横導管６２Ａの真直ぐな横断面が、ＹＺ平面に平行な断面を渡る、縦導管６１Ａのそれぞれの横断面よりも大きい、例えば、２倍も大きいことは、更に有利である。分配回路部５０Ａのいろいろなチャネル５２Ａの水素のモル流量は、このように、より均一にされる。

図３Ｂを参照すると、セル１０Ｂのバイポーラ板３０Ｂは、前述したバイポーラ板３０Ａと同様であり、バイポーラ板３０Ａとは、供給物収集部２Ｂがセル１０Ｂのアノードに水素を供給するように設計され、供給物収集部２Ａがセル１０Ｂのアノードに供給するように予定されていない点で、本質的に異なる。この目的のために、収集部２Ｂは、バイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂ上に現れる噴射導管３２Ｂを備え、収集部２Ａは、ここでは、同じアノード面３１Ｂ上に現れない行止り導管を備える。分配回路部５０Ｂ及び均質化区画６０Ｂは、好ましくは、図３Ａを参照して説明したものと同一である。内側の密閉線３８Ｂは収集部２Ａを囲い、外側の密閉線３９Ｂは、収集部２Ａ、２Ｂ及び均質化区画６０Ｂを囲う。

このように、図３Ａ、３Ｂに示すように、各電気化学セルは、均質化区画６０Ａ、６０Ｂが互いの上に重ねられるように配置された均質化区画を備える。有利には、均質化区画は、スタックの全てのセルに関して、均質化区画がどのグループに属しているにしても、構造的に互いに同一である。このように、噴射部３２Ａ、３２Ｂ又は行止り導管３４Ａ、３４Ｂを形成するための、導管３２Ａ、３４Ａ、３２Ｂ、３４Ｂの終端に開口があるか否かによって、バイポーラ板が本質的に互いに異なることを考えると、いろいろなセルのバイポーラ板の形成は単純化される。このように、各セルは、スタックのいろいろなセルのバイポーラ板の形成をより複雑にする必要なしに、分配回路部の入口部での水素の流れの均一な分配から利益を受ける。

図４Ａ、４Ｂは、図３Ａに示すＡ‐Ａ面、Ｂ‐Ｂ面を渡る、電気化学セルのスタックの一部分の断面斜視図を示す。より正確には、ここでは、グループＢのセル１０Ｂが示され、それは、電解質膜２３Ｂにより互いに分離されるアノード２１Ｂ及びカソード２２Ｂで形成される、電極‐膜アセンブリ２０Ｂを備える。アセンブリ２０Ｂは２つのバイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂの間に配置される。

バイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂは、ここでは、加圧成形された２つの金属板のアセンブリからそれぞれ形成されるが、それらは、例えば、黒鉛が積まれた複合材料でできた２つの部分から形成されることもできる。金属板が、セルのアノード又はカソードの一部分と接触するように設計された主面を備えていることを考えて、２つの金属板は、それぞれアノード板及びカソード板を形成する。

図４Ａを参照すると、バイポーラ板３０Ｂは、収集部２Ｂからの水素の流れがセル１０Ｂの分配回路部５０Ｂに向かうことを許容するような構造をしている。この目的のために、噴射導管３２Ｂは、ここでは、バイポーラ板３０Ｂに形成され、バイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂに現れる管状部材（tubular member）である。「管状部材」は、ＹＺ平面に平行な平面を渡る横断面が閉じた形状を有して、管状部材中に反応種が含まれて、反応種の縦軸に沿った流れが促進されることを可能にするような構成要素を意味すると理解される。これらの管状部材は、アノード板３５Ｂ及びカソード板３６Ｂに形成された突起により形成され、ＸＹ平面に実質的に平行なバイポーラ板３０Ｂの主面に関して、突出する。管状部材３２Ｂは、一方では収集部２Ｂ上に現れ、他方ではアノード面３１Ｂ上に現れる。アノード面３１Ｂ上の噴射導管３２Ｂの開口は、例えば、アノード板３５Ｂの局所的な切り抜きにより得られる。

分配回路部５０Ｂは、アノード板３５Ｂ上に形成された突起により、バイポーラ板３０Ｂ中に形成され、分配チャネルのネットワークの境界を定める。分配チャネルは管状部材を形成せず、言い換えると、ＹＺ平面に平行な平面を渡るチャネルの横断面は、閉じた形状でなく、開いた形状を有している。実際に、チャネルの横形状は、アノード２１Ｂへの水素の拡散を確保し、電気化学反応からの生成物の収集を可能にするように、アノード２１Ｂの方向に開いている。

均質化区画６０Ｂ、より正確には、縦導管６１Ｂ及び横導管６２Ｂは、バイポーラ板３０Ｂに形成され、アノード面３１Ｂ上に現れる管状部材である。これらの管状部材は、バイポーラ板３０Ｂのアノード板３５Ｂ及びカソード板３６Ｂ上に形成された突起である。アノード面３１Ｂ上の縦導管６１Ｂの開口は、例えば、アノード板３５Ｂの局所的な切り抜きにより形成される。

これらの突起は、バイポーラ板が２つの金属板から形成されているときは、加圧成形により形成され、バイポーラ板が複合材料でできた２つの部分から形成されているときは、モールドにより形成されても良い。

バイポーラ板４０Ｂは、バイポーラ板３０Ｂと同様であって、バイポーラ板３０Ｂとは、噴射導管３２Ｂ上に重ねられる、収集部２Ｂ上の導管４４Ｂがここでは行止りである点で異なる。その上、均質化区画６０Ａ及び分配回路部５０Ａは、バイポーラ板３０Ｂのものと実質的に同一である。しかしながら、均質化区画６０Ａ及び分配回路部５０Ａは、噴射導管（図示せず）から供給され、バイポーラ板４０Ｂ中に形成され、供給物収集部２Ａに連絡する。

その上、この例では、活性領域で電解質膜２３Ｂを形成する膜又はポリマーフィルムは、更に、アセンブリ２０Ｂから収集部２Ｂにまで延在する。ここでは、膜は、一方では収集部２Ｂを囲う横導管３７Ａ、４７Ｂと接触し、他方では均質化区画６０Ａ、６０Ｂの横導管６２Ａ、６２Ｂと接触して、密閉を局所的に改善することに寄与する。

図４Ｂを参照すると、収集部２Ａが、バイポーラ板３０Ｂに形成された行止り導管３４Ｂと、バイポーラ板４０Ｂ（３０Ａとしても参照される）に形成され、アノード面３１Ａ上に現れる噴射導管３２Ｂとを備える点で、バイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂは、図４Ａを参照して説明された部分とは本質的に異なる。

動作では、収集部２Ｂを流れる水素は、バイポーラ板３０Ｂの噴射導管３２Ｂを通過し、噴射導管３２Ｂに面して配置された縦導管６１Ｂに入る。水素は、更に、横導管６２Ｂを流れ、水素の流れは、より均一になって、実質的に全ての縦導管６１Ｂに分配される。水素の流れは次に、分配回路部５０Ｂの入口部に面する縦導管６１Ｂのそれぞれから出て、チャネルのそれぞれへと流れる。バイポーラ板４０Ｂの導管４４Ｂが行止り導管であることを考えると、均質化区画６０Ｂを流れる水素は、ここでは、バイポーラ板４０Ｂの導管４４Ｂからは現れない。その上、収集部２Ａを流れる水素はバイポーラ板３０Ａ（４０Ｂとしても参照される）の噴射導管３２Ａを通過し、噴射導管３２Ａに面して配置された縦導管６１Ａへと入る。水素は更に横導管６２Ａを流れ、水素の流れはより均一になって、実質的に全ての縦導管６１Ａに分配される。水素の流れは次に、分配回路部５０Ａの入口部５１Ａに面する縦導管６１Ａのそれぞれから出て、チャネル５２Ａのそれぞれへと入る。均質化区画は、分配回路部の入口部での、供給物収集部からの水素の流れの均一な分配を確保する。いろいろな分配チャネル内での水素のモル流量は、実質的に均一である。その上、複数の均質化区画及び複数の分配回路部がそれぞれ互いに重ねられ、同一である事実は、セルのスタックの製造処理を実行することを簡単にする。

図５は、図３Ｂに示す実施の形態の一変形例に従う、バイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂの平面図を示す。この変形例は、周辺の密閉シール６３Ｂが２つの収集部２Ａ、２Ｂの周りを連続的に走り、２つの収集部２Ａ、２Ｂと分配回路部５０Ｂとの間に配置されている点で、図３Ｂの実施の形態とは本質的に異なる。

この例では、セル１０Ｂの２つのバイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂの均質化区画６０Ａ、６０Ｂの横導管６２Ａ、６２Ｂは、２つの収集部２Ａ、２Ｂの周りを連続的に走り、周辺のシール６３Ｂは、漏れがないように２つの横導管６２Ａ、６２Ｂと接触する（図５では、横導管６２Ｂだけが示される）。このように、密閉シールが、周辺のシール６３Ｂによって、２つのバイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂの間に局所的形成される。

収集部２Ｂの噴射導管３２Ｂから出た水素は、最初に均質化区画６０Ｂを通過することなしに分配回路部５０Ｂに戻ることはできない。それゆえ、この密閉シールは、噴射導管３０Ｂから出た水素が、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂに分配される前に、均質化区画６０Ｂの縦導管６１Ｂの一部に取り込まれることを強制する。このように、水素が均質化区画６０Ｂを迂回できる方法はなく、この事実は、分配回路部５０Ｂの入口部５１Ｂでの水素の流れの均一な分配を改善する。

図６は、図３Ａに示す実施の形態の一変形例に従う、バイポーラ板３０Ａのアノード面３１Ａの平面図を示す。この変形例は、横均質化導管６２Ａが、大きさが変わる横断面を有する点で、図３Ａの実施の形態とは本質的に異なる。より正確には、ここでは、ＸＺ平面に平行な平面での、均質化導管の真直ぐな横断面の平均的な大きさは、分配回路部５０Ａの入口部の１つの端部から始まって、それが収集部２Ａの噴射導管３２Ａから遠ざかるに従って増加する。この例では、均質化導管６２Ａの中心位置が、２つの収集部２Ａ、２Ｂの間に実質的に配置されている限りにおいて、均質化導管６２Ａの横断面は、それが収集部２Ａから遠ざかるにつれて、一定の増加を示す。均質化導管の真直ぐな横断面の平均的な大きさを支配する他のどのような法則も可能であることは言うまでもない。

この均質化導管６２Ｂをセルの全てのグループに関して同一にできることを考えると、横断面は有利にはＶ字形を有して、考慮される収集部とはかかわりなく、断面の大きさは、それが噴射導管から遠ざかるにつれて増加する。均質化導管の真直ぐな横断面の平均的な大きさは、２つの収集部２Ａ、２Ｂの間に実質的に配置された均質化導管６２Ａの中心位置で最大である。このように、収集部２Ａからの水素は、均質化区画６０Ａの縦導管６１Ａにより取り込まれ、横均質化導管６２Ａの中をこの導管の増加する横の大きさの方向で、ここでは、＋Ｙ方向で流れる。収集部２Ｂによる水素の噴射の例（図示せず）では、水素は横均質化導管に取り込まれ、均質化導管の平均的な横の大きさの増加の方向に対応して、横均質化導管を－Ｙ方向に流れる。このように、流れのより良い均一性は、横チャネルの断面のこのような増加により確保される。加えて、いろいろなグループのセルの分配回路部の入口部での水素の流れの分配の均一性は、均質化区画の横導管の横断面のこのような局所的な増加により改善される。

図７は、図５に示す実施の形態の一変形例に従う、電気化学セルのスタックの一部分の断面斜視図である。この変形例は、電解質膜２３Ｂが一方では均質化区画６０Ａ、６０Ｂの間を、他方では供給物収集部２Ａ、２Ｂの間を走っていない点で、図５の実施の形態とは異なる。

このように、収集部２Ｂから来て、バイポーラ板３０Ｂの噴射導管３２Ｂから出る水素は、バイポーラ板３０Ｂ、４０Ｂの間で区切られ、噴射導管３２Ｂと縦均質化導管６１Ｂの入口部との間に位置する空間に流れることができる。この空間は均質化チャンバ（chamber）を形成し、それは均質化区画６０Ｂの上流に位置し、流れの均一性を改善するのに貢献する。

加えて、この例では、バイポーラ板４０Ｂは導管４２Ｂを備える。導管４２Ｂは、バイポーラ板４０Ｂ（図示しない隣のセル１０Ａとの関係で３０Ａとしても参照される）のアノード面３１Ａ上に現れず、縦導管６１Ｂの上流でカソード面４１Ｂ上に現れる。これらの導管４２Ｂは、バイポーラ板３０Ｂの噴射導管３２Ｂ上に重ねられる。このように、収集部２Ｂを流れる水素は、バイポーラ板３０Ｂの噴射導管３２Ｂに取り込まれ、更に、バイポーラ板４０Ｂの導管４２Ｂに取り込まれ、次に、導管４２Ｂから、バイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂ上と、バイポーラ板４０Ｂのカソード面４１Ｂ上とにそれぞれ出る。このように、縦均質化導管６１Ｂに入る水素は、バイポーラ板３０Ｂの噴射部３２Ｂ及びバイポーラ板４０Ｂの噴射部４２Ｂの両方から来る。分配回路部５０Ｂ内での水素の流れの均一性は、そして改善される。

図８は、収集部２Ｂを通る、ＸＺ平面に平行な平面に渡る、セルのスタックの他の実施の形態の断面斜視図を示す。セルのスタックは、図７に示すものと同様である。

図は、セル１０Ａ及びセル１０Ｂのスタックを示す。セル１０Ａは、電解質膜２３Ａにより互いに分離されたアノード２１Ａとカソード２２Ａとのアセンブリ２０Ａを備え、それは、アノード２１Ａの流体供給物を提供するバイポーラ板３０Ａと、カソード２２Ａの流体供給物を提供するバイポーラ板４０Ａとの間に配置される。同様に、セル１０Ｂは、電解質膜２３Ｂにより互いに分離されたアノード２１Ｂとカソード２２Ｂとのアセンブリ２０Ｂを備え、それは、アノード２１Ｂの流体供給物を提供するバイポーラ板３０Ｂと、カソード２２Ａの流体供給物を提供するバイポーラ板４０Ｂとの間に配置される。２つのセル１０Ａ、１０Ｂの間に位置するバイポーラ板は、セル１０Ａとの関係で４０Ａとして、セル１０Ｂとの関係で３０Ｂとして参照される。

各セル１０Ａ、１０Ｂは、密閉膜７０Ａ、７０Ｂを備える。密閉膜７０Ａ、７０Ｂは、通過孔を有し、それは、一方は収集部２Ａ、２Ｂの間に、他方は均質化区画６０Ａ、６０Ｂの間にそれぞれ位置する。これらの膜は、セルの主面に平行な面に従って延在し、同一であっても、又は、電解質膜２３Ａ、２３Ｂに対応しても良い。通過孔は、ここでは、それぞれ縦導管６１Ａ、６１Ｂに向き合うように配置される。

セル１０Ｂのバイポーラ板３０Ｂの均質化区画６０Ｂは、噴射導管４２Ｂから水素を供給される。噴射導管４２Ｂはバイポーラ板４０Ｂに形成され、供給物収集部２Ｂと連絡し、バイポーラ板のカソード面４１Ｂ上に現れる。バイポーラ板３０Ｂは、ここでは導管３４Ｂを備え、導管３４Ｂは、収集部２Ｂと連絡し、バイポーラ板３０Ｂのアノード面３１Ｂ上に現れない。このように、行止り導管３４Ｂは、分配回路部５０Ｂの流体供給に関係しない。それゆえ、均質化区画６０Ｂの縦導管６１Ｂに供給する水素は、密閉膜７０Ｂの孔７１Ｂを通過した後に、バイポーラ板４０Ｂの噴射導管４２Ｂから来る。このように、水素の流れは均質化区画６０Ｂの上流でより均一になり、分配回路部５０Ｂの入口部での水素の流れの均一な分配を次に改善する。

セル１０Ａに関しては、バイポーラ板３０Ａの均質化区画６０Ａには噴射導管から水素が供給される。噴射導管はバイポーラ板４０Ａに形成され、供給物収集部２Ａと連絡し、バイポーラ板３０Ａのカソード面上に現れる。バイポーラ板３０Ａは、ここでは、導管を備え、導管は収集部２Ａと連絡し、バイポーラ板３０Ａのアノード面上に現れない。ここでは、行止り導管は、分配回路部５０Ａの流体供給に関係しない。それゆえ、均質化区画６０Ａの縦導管６１Ａに供給する水素は、密閉膜７０Ａの孔７１Ａを通過した後に、バイポーラ板４０Ａの噴射導管から来る。このように、水素の流れは、均質化区画の上流でより均一になり、分配回路部５０Ａの入口部での水素の流れの均一な分配を次に改善する。

この例では、図５に示す実施の形態と同一の方法で、均質化区画６０Ａ、６０Ｂの横導管は、収集部２Ａ、２Ｂの周りを連続的に走り、当該横導管は、均質化区画を迂回するいかなる水素流体の流れも避けるような、周辺の密閉シールを備える。

いくつかの特別な実施の形態を説明した。いろいろな変形例や修正例は、当業者にとって明らかであろう。

１つの変形例によると、密閉膜７０Ａ（７０Ｂ）は、複数の通過孔を有しても良く、当該通過孔は、もはや縦導管６１Ａ（６１Ｂ）と向き合うように均一に配置されておらず、縦導管６１Ａ（６１Ｂ）とだけ向き合うように、噴射導管４２Ａ（４２Ｂ）に関して、遠く離れて配置されている。このように、噴射導管４２Ａ（４２Ｂ）を通過した水素は、これらの導管から通過孔の所まで流れ、次に、好ましくは、これらの通過孔に面して位置する縦導管６１Ａ（６１Ｂ）に取り込まれる。この場合に、バイポーラ板３０Ａ（３０Ｂ）にとって、同じ収集部と連絡し、バイポーラ板４０Ａ（４０Ｂ）の噴射導管４２Ａ（４２Ｂ）と重ねられた噴射導管３２Ａ（３２Ｂ）を更に備えることは有利である。このように、水素の流れは、均質化区画６０Ａ（６０Ｂ）の上流でより一層均一になり、分配回路部５０Ａ（５０Ｂ）の入口部での水素の流れの均一な分配を次に改善する。

他の変形例によると、密閉膜は、縦導管の方向の水素の流れ、特に、バイポーラ板４０Ａ、４０Ｂの縦導管からの流れの拡散を確保するように設計された多孔質材料の層により置き換えられても良い。この多孔質材料は、バイポーラ板と、各セルについて検討されている電極の電気化学的に活性な材料との間に位置する拡散層（又は、ＧＤＬ、ガス拡散層）の材料と同一であっても良い。

Claims (14)

1. 電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタックであって、
   前記電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）はＮ個（Ｎ≧２）の個々のグループ（Ａ、Ｂ）に分割され、
   各電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）は、セルの電極（２１Ａ、２１Ｂ）上に反応種を分配するように設計された分配回路部（５０Ａ、５０Ｂ）を備え、
   セル（Ａ、Ｂ）の各グループは個々の供給物収集部（２Ａ、２Ｂ）を備え、Ｎ個の供給物収集部（２Ａ、２Ｂ）は、スタックの各セルの分配回路部（５０Ａ、５０Ｂ）の入口部（５１Ａ、５１Ｂ）の上流に配置され、同一の反応種を対応する分配回路部（５０Ａ、５０Ｂ）に供給するように構成され、何れか１つのグループのセル（１０Ａ、１０Ｂ）の分配回路部の前記入口部に向かう前記反応種の流れを許容し、他のグループのセルに向かう前記反応種の流れを妨げるように設計され、
   前記電気化学セルのうちの少なくとも第１セル（１０Ｂ）は均質化区画（６０Ｂ）を備え、
   均質化区画（６０Ｂ）は、
   対応するグループの供給物収集部（２Ｂ）からの前記反応種の流れを受け、それを第１セルの分配回路部（５０Ｂ）の入口部（５１Ｂ）上に分配するように設計された、複数の縦導管（６１Ｂ）と、
   前記複数の縦導管（６１Ｂ）を互いに接続する横均質化導管（６２Ｂ）と
   を備え、
   前記複数の縦導管（６１Ｂ）は、前記Ｎ個の供給物収集部（２Ａ、２Ｂ）と、前記第１セルの前記分配回路部（５０Ｂ）の前記入口部（５１Ｂ）との間に置かれ、一方では前記Ｎ個の供給物収集部（２Ａ、２Ｂ）に向き合って、他方では前記入口部（５１Ｂ）に向き合って配置される
   ことを特徴とする電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
2. 前記均質化区画（６０Ｂ）の前記横導管（６２Ｂ）の平均的な流路断面積は、各縦導管（６１Ｂ）の流路断面積よりも大きい
   請求項１記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
3. 前記均質化区画（６０Ｂ）の前記縦導管（６１Ｂ）及び前記横導管（６２Ｂ）は、前記第１セル（１０Ｂ）の第１バイポーラ板（３０Ｂ）に形成された管状部材であって、前記電極（２１Ｂ）の方を向く前記第１バイポーラ板の主面（３１Ｂ）上に開口する、
   請求項１又は請求項２記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
4. 前記第１バイポーラ板（３０Ｂ）は、互いに組み合わされた２つの部分から形成され、バイポーラ板の前記２つの部分の間の漏れのない密閉を局所的に確保する、第１及び第２の密閉線（３８Ｂ、３９Ｂ）を備え、前記第１の密閉線（３８Ｂ）はセルに供給しない収集部（２Ａ）の周りを連続的に走り、前記第２の密閉線（３９Ｂ）は前記収集部（２Ａ、２Ｂ）及び前記均質化区画（６０Ｂ）の周りを連続的に走る
   請求項３記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
5. 前記第１セル（１０Ｂ）の前記分配回路部（５０Ｂ）は、前記入口部（５１Ｂ）から走る複数の平行なチャネル（５２Ｂ）を備え、前記縦導管（６１Ｂ）の数はチャネル（５２Ｂ）の数以上であり、各縦導管（６１Ｂ）は１つ以上のチャネル（５２Ｂ）に向き合うように開口する
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
6. 前記第１セル（１０Ｂ）に供給するように設計された前記供給物収集部（２Ｂ）は、前記電極（２１Ｂ）の方を向く前記第１セルの第１バイポーラ板（３０Ｂ）の主面（３１Ｂ）上に開口する噴射導管（３２Ｂ）を備え、前記縦導管（６１Ｂ）の数は前記噴射導管（３２Ｂ）の数よりも多く、各縦導管（６１Ｂ）は１つ以上の噴射導管（３２Ｂ）と向き合うように開口する
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
7. 前記第１セル（１０Ｂ）に供給することが予定されていない前記供給物収集部又は前記収集部（２Ａ）は、前記電極（２１Ｂ）の方を向く前記第１セルの第１バイポーラ板（３０Ｂ）の主面（３１Ｂ）上に開口しない導管（３４Ｂ）を備え、前記縦導管（６１Ｂ）の数は前記行止り導管（３４Ｂ）の数よりも多く、各縦導管（６１Ｂ）は前記行止り導管（３４Ｂ）に向き合うように開口する
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
8. 前記均質化区画（６０Ｂ）の前記横導管（６２Ｂ）は前記第１セルの第１バイポーラ板（３０Ｂ）上の前記供給物収集部（２Ａ、２Ｂ）の周りを連続的に走り、前記セルの第２バイポーラ板（４０Ｂ）と漏れのないように組み合わされる
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
9. 前記均質化区画（６０Ｂ）の前記横導管（６２Ｂ）の流路断面積は前記分配回路部の前記入口部（５１Ｂ）の１つの端部から増加する
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
10. 前記第１セル（１０Ｂ）に供給するように設計された前記供給物収集部（２Ｂ）は、前記第１セルの第２バイポーラ板（４０Ｂ）の主面（４１Ｂ）上に開口する噴射導管（４２Ｂ）を備え、第２電極（２２Ｂ）の方を向く前記第２バイポーラ板の前記主面は、電解質膜（２３Ｂ）により前記第１セルの第１電極から分離され、前記均質化区画の前記縦導管と連絡する
    請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
11. 少なくとも１つの通過孔（７１Ｂ）を備える密閉膜（７０Ｂ）が、前記第２バイポーラ板（４０Ｂ）の前記噴射導管（４２Ｂ）と、前記縦導管（６１Ｂ）との間に置かれ、前記密閉膜（７０Ｂ）は、前記第２バイポーラ板の前記噴射導管（４２Ｂ）から離れた、少なくとも１つの前記縦導管（６１Ｂ）に向き合うように配置される
    請求項１０記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
12. 前記密閉膜（７０Ｂ）は、前記均質化区画の前記縦導管（６１Ｂ）に向き合うように配置された、複数の通過孔（７１Ｂ）を備える
    請求項１１記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
13. 前記縦導管の方向の反応種の流れの拡散を確保するように設計された多孔質材料の層が、前記第２バイポーラ板（４０Ｂ）の前記縦導管（４２Ｂ）と前記縦導管（６１Ｂ）との間に置かれた
    請求項１０記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。
14. 各電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）は均質化区画（６０Ａ、６０Ｂ）を備え、前記区画は互いの上に重ねられる
    請求項１乃至請求項１３のいずれか１項記載の電気化学セル（１０Ａ、１０Ｂ）のスタック。

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