JP7413569B2 - セルスタック、セルスタックの製造方法、およびセルスタックを構成する燃料電池または電解セル - Google Patents
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Description
1a GDLロール製品の第1の長手方向エッジ
1b GDLロール製品の第2の長手方向エッジ
2 セルスタック
2a セルスタック
3 膜電極アセンブリ
4 アノード
5 膜
6 カソード
7 AGDL
8 KGDL
9 単一セル
10 単一セル
11 単一セル
12 単一セル
#1 第1のGDL
#2 第2のGDL
#3 第3のGDL
#4 第4のGDL
R1 GDL列
R2 GDL列
x 機械長手方向
y 機械横方向
z 層厚方向
Claims (13)
- 複数の単一セル(9、10、11、12)を有するセルスタックであって、各単一セル(9、10、11、12)が、カソード(6)、アノード(4)、および介在膜(5)を含む膜電極アセンブリ(3)と、アノード(4)の露出側に配置され、機械横方向(y)に第1の厚み勾配を有するアノードガス拡散層(7)または焼結チタン成分と、カソード(6)の露出側に配置され、機械横方向(y)に第2の厚み勾配を有するカソードガス拡散層(8)とを備え、
a)単一セル(9、10、11、12)において、前記アノードガス拡散層(7)および前記カソードガス拡散層(8)は、前記アノードガス拡散層(7)の前記第1の厚み勾配と前記カソードガス拡散層(8)の前記第2の厚み勾配が互いに逆向きとなるように互いに関して配置され、または
b)2つ以上の単一セル(9、10、11、12)において、前記アノードガス拡散層(7)は、これらのアノードガス拡散層(7)の全体の厚み勾配が最小になるように、互いに関して配置され、および/または、2つ以上の単一セル(9、10、11、12)において、前記カソードガス拡散層(8)は、これらのカソードガス拡散層(8)の全体の厚み勾配が最小になるように互いに関して配置されている、
ことを特徴とするセルスタック。 - 全ての単一セル(9、10、11、12)において、前記アノードガス拡散層(7)および前記カソードガス拡散層(8)はそれぞれ、単一セル(9、10、11、12)ごとに、前記アノードガス拡散層(7)の前記第1の厚み勾配と前記カソードガス拡散層(8)の前記第2の厚み勾配とが互いに逆向きとなるように、互いに関して配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載のセルスタック。
- 前記アノードガス拡散層(7)の前記第1の厚み勾配および前記カソードガス拡散層(8)の前記第2の厚み勾配は、線形である、ことを特徴とする請求項1または2に記載のセルスタック。
- 前記アノードガス拡散層(7)および前記カソードガス拡散層(8)はそれぞれ、マイクロポーラス層およびマクロポーラス担体材料を含み、前記アノードガス拡散層(7)の前記マイクロポーラス層は前記アノード(4)に向けられ、前記カソードガス拡散層(8)の前記マイクロポーラス層は前記カソード(6)に向けられている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセルスタック。
- 単一セル(9、10、11、12)の前記アノードガス拡散層(7)及び/又は前記カソードガス拡散層(8)が、100μm~300μmの範囲の層厚を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のセルスタック。
- 前記マクロポーラス担体材料がフリースタイプおよび紙タイプから選択される、ことを特徴とする請求項4に記載のセルスタック。
- 前記膜電極アセンブリ(3)がエッジング材によって円周に沿って縁取られている、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載のセルスタック。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載のセルスタック(2)を備える、燃料電池。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載のセルスタック(2)を備える、電解セル。
- 複数の単一セル(9、10、11、12)を有するセルスタック(2)を製造する方法であって、各単一セル(9、10、11、12)が、カソード(6)、アノード(4)、および介在膜(5)を含む膜電極アセンブリ(3)と、アノード(4)の露出側に配置され、機械横方向(y)に第1の厚み勾配を有するアノードガス拡散層(7)または焼結チタン成分と、カソード(6)の露出側に配置され、機械横方向(y)に第2の厚み勾配を有するカソードガス拡散層(8)とを備え、
a)単一セル(9、10、11、12)において、前記アノードガス拡散層(7)および前記カソードガス拡散層(8)は、前記アノードガス拡散層(7)の前記第1の厚み勾配と前記カソードガス拡散層(8)の前記第2の厚み勾配が互いに逆向きとなるように互いに関して配置され、または
b)2つ以上の単一セル(9、10、11、12)において、前記アノードガス拡散層(7)は、これらのアノードガス拡散層(7)の全体の厚み勾配が最小になるように、互いに関して配置され、および/または、2つ以上の単一セル(9、10、11、12)において、前記カソードガス拡散層(8)は、これらのカソードガス拡散層(8)の全体の厚み勾配が最小になるように互いに関して配置されている、
ことを特徴とする方法。 - 前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)は、前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)となるロール製品(1)を前記機械横方向(y)に連続して除去するよう、前記ロール製品(1)を個別化することによって形成され、連続して除去された前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)は、各第2の除去されたアノードガス拡散層(7)またはカソードガス拡散層(8)が前記機械横方向(y)に対して180°回転するように用いられ、非回転のアノードガス拡散層(7)またはカソードガス拡散層(8)および回転済みアノードガス拡散層(7)またはカソードガス拡散層(8)が、単一セル(9、10、11、12)用の前記アノードガス拡散層(7)および前記カソードガス拡散層(8)として交互に使用される、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)は、前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)となるロール製品(1)を前記機械横方向(y)に連続して除去するよう、前記ロール製品(1)を個別化することによって形成され、連続して除去された前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)がそれぞれ他のものの上に一つずつ積み上げられ、互いに積層されるかまたは互いに積層された前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)の各第2のものが、前記機械横方向(y)に対して180°回転され、互いに積層された前記アノードガス拡散層(7)または前記カソードガス拡散層(8)が、他のものの上に1つずつ配置される前記セルスタック(2)の単一セル(9、10、11、12)の前記アノードガス拡散層(7)または前記カソードガス拡散層(8)として使用される、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)は、前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)となるロール製品(1)を前記機械横方向(y)に連続して除去するよう、前記ロール製品(1)を個別化することによって形成され、連続して除去された前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)がそれぞれ他のものの上に一つずつ積み上げられ、ランダムジェネレータを介して確定された前記アノードガス拡散層(7)および/または前記カソードガス拡散層(8)が前記機械横方向(y)に関して180°回転され、回転または非回転は同じ確率を有する、ことを特徴とする請求項10に記載の方法。
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