JPH09503614A - 半内部的にマニホールドされた相互接続 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 実質的に相互接続の周囲の周りに伸びるレベル・マージンを備えた第一の表面と、マージンから内部に配置された第一と第二のマニホールド・チャネルと、第一の表面の中央領域に配置され、第一と第二のマニホールド・チャネルの間にかつそれらと液体が連絡して伸びる複数のガス流チャネルとを有する要素のスタック中で連続的な電解質要素間に配置するように構成されている半内部的にマニホールドした相互接続。

Description

【発明の詳細な説明】 半内部的にマニホールドされた相互接続技術分野 本発明は、固体イオン導電装置の電解質要素の間に、ガス流チャネルを分離及 び設定するための相互接続（interconnect）に関し、さらに具体的には、半内部 的にマニホールド（manifold）された相互接続に関する。背景技術 固体イオン導電装置は、燃料電池、スチーム電解槽、酸素濃縮器および他のタ イプの電気化学的反応器を含む種々の用途に使用されている。種々のイオン導電 装置は、一般的には、固体電解質要素を介して特定のイオン種を伝導することの できる材料から構成される複数の固体電解質要素を採用している。この能力を有 する材料は、酸化セリウム、酸化ハフニウム、酸化ジルコニウムおよび酸化ビス マスのような酸化セラミック金属を含む。固定された溶融電解質膜および重合体 の電解膜のような他の材料は、また、イオンの特定の電解質材料として使用して もよい。これらの電解質要素は、一般的に、平らなプレートの顔面の一方あるい は両方に取り付けられる電気導電性電極材料を有する平らなプレートとして形成 される。これらの平らなプレートの寸法は、５ｃｍから２０ｃｍ×５ｃｍから２ ０ｃｍ×１０μｍから２５０μｍで変化する。 イオン導電装置は、一般的に、連続的な要素を分離する相互接続を備えた、ス タックに配置された複数の電解質要素を含む。電解質要素として同様の形に形成 される相互接続は、それらの要素の間隔をあけて、一方で、表面の溝は、相互接 続が要素の間に挟まれるとき、ガス流チャネルを形成する。ガス流チャネルは、 反応性ガスを電極と接触させるため、反応性ガスが要素間を流れるのを可能にす る。相互接続は、さらに、スタック中に電気的通路を設定する。固体酸化燃料電 池（「ＳＯＦＣ」）の適用においては、電解質要素の電気的相互接続は、スタッ クから得られる電気的出力を増す。 相互接続の顔面内のいくつかの溝あるいはチャネル配置が、一般に使用されて いる。直交流配置は、一つの面上の溝を、他の面上の溝から９０度向ける。直交 流相互接続が連続する電解質要素の間に配置されるとき、二組のチャネルは、ス タックを介して直角に互いに伸びる要素の間に形成される。９０度のオフセット は、開口部をスタックの異なる側の各組のチャネルに対して向ける。直交流相互 接続に対する主要な利点は、それらがスタックに対するガス・マニホールドの取 り付けを簡単にすることである。例えば、燃料ガスの反応性ガスの一つのタイプ に対するマニホールドは、スタックの一方の側部に取り付けられ、また、例えば 、空気の他の反応性ガスに対する分離したマニホールドは、スタックの他方の側 部に取り付けられる。いくつかのイオン伝導の適用においては、分離したマニホ ールドは、装置を動作中に生じる生成ガス（例えば、純粋な酸素）を集めるため に使用される。相互流、逆流および平行なガス流の相互接続配置は、あまり一般 的でないが、ときどき特定の適用に使用される。 適用においては、空気は導入されて電解質要素のカソードカバー面と接触する ガス流チャネルを通って流れる。空気がカソードに接触するとき、特定のイオン 種を生成する電気化学的反応が起きる。次に、イオンは電解質要素の厚さを通し て、要素の反対側の面上のアノードに伝導される。水素、メタンを含むガス、合 成燃料あるいは軽炭化水素燃料原料油のような反応性燃料ガスは導入され、電解 質要素のアノード面と接触するガス・チャネルを通って流れる。特定のイオンは 電気化学的燃焼反応において、アノード面で燃料ガスと反応する。 例えば、一般的な燃料電池のカソードで、空気からのＯ^-2のようなイオン種が 形成される電気化学的反応が起きる。Ｏ^-2イオンは、電解質要素を通してアノー ドに伝導され、そこで、それらが燃料ガスと反応して二酸化炭素と水を形成する 。 電解質要素を通ったＯ^-2イオンの伝導は、要素の反対側のＯ₂の分圧差のために 通常起こる。しかし、現行の基礎となる装置において、電気的ポテンシャルは要 素を横切って適用され反応を進める。 ＳＯＦＣで起こる電気化学的反応は、メタンが燃料ガスである次の化学式によ って示される： 空気側： ８ｅ^-＋２Ｏ₂ −−−−＞４０^-2 燃料側： ＣＨ₄＋４Ｏ^-2 −−−−＞ＣＯ₂＋２Ｈ₂Ｏ＋８ｅ^- もし二つの電極面が電気的に接続されているならば、燃料電池は、一つの電極面 から他方への電子の通過から電流を生じる。スタック中のすべての要素の電気的 接続は、すべての要素からしだいに増加する電気的出力が得られることを可能に する。このようにして、ＳＯＦＣ装置は、燃料ガス燃焼から直接に電気的エネル ギーを生じる。 酸素濃縮器において、空気は、要素のカソードカバー面に接触してチャネルに 導入され、純粋な分子酸素は反対側の面から集められる。他のイオン導電装置は 同様の方法で機能するが、構造的な修正と、異なる反応性ガス要件を有する。 電気化学的反応は、電解質要素が動作温度、一般的には、酸化セラミック系の 燃料電池では６００〜１０００℃に到達するときに起こる。ＳＯＦＣにおける燃 料ガスの燃焼からの熱エネルギーは、動作温度を支持するのに寄与する。 燃料ガスと空気は、直交流配置の相互接続における二組のガス流チャネルに対 して開口部をおおって取り付けられるマニホールドによって、ＳＯＦＣの電解質 要素に供給してもよい。同様に、一つのマニホールドは、酸素濃縮器中の一組の ガス流チャネルに、空気を供給するのに使用してもよいし、また、ガス収集マニ ホールドは、他の組のチャネルから純粋な酸素を収集するのに使用してもよい。 直交流配置の相互接続に対する主要な利点はここにある。直交流の形状は、スタ ックの同じ側で同じガスを運ぶガス流チャネルに対して開口部を向けることによ って、マニホールディング行程を簡単にする。 内部的にマニホールドされた相互接続は、電解質要素と相互接続とのスタック の側部に、マニホールドを取り付ける必要性を未然に防ぐ。このタイプの相互接 続は、一般的に、ガス流チャネルの一方あるいは両方の端部で、部分的に閉じた 通路を有する。相互接続が電解質要素と共に積まれたとき、通路は、記録上適合 し、マニホールドとして機能する閉じた室を形成する。このマニホールド内に導 入されたガスは、プレナムと液体連絡している各相互接続チャネルの間に分配さ れる。他の完全な内部的マニホールド・イオン導電装置において、電解質プレー トは、内部ガス流チャネルとマニホールド室を含む。 米国特許第４，９５０，５６２号（吉田ら）は、直交流相互接続に対する一般 的な設計を有する燃料電池を開示している。その相互接続は、電気導電材料から 構成される平らなプレートであり、各面上に複数の溝を有する。このタイプの相 互接続が、スタック内の連続する電解質要素の間に配置されるとき、相互接続面 のすべての溝は、スタックの縁に伸びる。この設計では、相互接続と電解質要素 の間の気密性は、相互接続の縁と電解質要素の縁の間の長い繰り返しの断続的つ ぎ目のために、達成することは極めて困難である。どの溝の各端部にも、電解質 要素に対して密閉されなければならない一対のコーナーがある。コーナーは、密 閉するのに特に困難で、例えば、連続的な破れていないつぎ目よりかなり漏れや すい。相互接続の向かい合う側のガスの流れは、スタックの縁に接近しているの で、電解質要素の縁に対する溝の端部のコーナーを完全に密封することは、非常 に重要である。反応性ガスが、チャネルの一方の組から他方の組に漏れるならば 、燃料ガスは空気でうすめられ、そこで、電解質要素の反対側で起こることを目 的とした電気化学的反応は、その代わりに、燃料ガス・チャネル内で起きる。反 応と生成物は同じであるが、反応の電子移動は、電流を提供するために利用され ない。反応性ガスを入れたり、分離したりすることに失敗すると、燃料電池のシ ステムの効率や性能を落とす主要な原因となる。 相互接続溝の縁で気密性を達成する際の困難さは、米国特許第５，０４５，４ １３号（マリアノフスキら）および第５，０７７，１４８号（スコラら）に認め られる。これらの特許の両方の完全な内部的マニホールド燃料電池の設計は、主 に、マニホールド／電解質／相互接続界面で、ガスの混合の問題を克服すること を目的にしている。電解質プレートおよびセパレータ・プレート（ここで各々使 用されるような「電解質要素」および「相互接続」）は、同じ配置であり、共に 燃料電池スタック内に積まれる。各電解質プレートおよびセパレータ・プレート は、電解質／セパレータ界面の周辺部を完全に密閉するために、平らにされた周 辺部シールを有する。各電解質およびセパレータ・プレートの複数の穴あけによ って、スタック内に内部マニホールド室を形成する。 マリアノフスキらおよびスコラらの設計は、電解質要素およびセパレータある いは相互接続の間のシールを重大なものとして改良しているが、それらにはまだ 問題がある。例えば、内部マニホールド室を通してのおよびセパレータ・プレー トの間の流れのパターンは、ガスが入口から出口に移動しなければならない通路 の長さが各セパレータ・プレートを通して異なるので、最適な均一性より劣る。 これらの等しくない通路は、セパレータ・プレートを通しての流れを少なくし、 また他のオーバロードを生じ、その結果、最適効率以下になる。また、電解質プ レートおよびセパレータ・プレートの設計は複雑になり、製造の操作やスタック 組立品の両方をより複雑にする。設計は、また、内部マニホールド室がスタック 組立品の中に組み込まれるので、燃料電池スタックに対して注目すべき重量とか さを加える。 米国特許第４，５１０，２１２号（フライオリ）、第４，４９９，６６３号（ ズウックら）および第４，４７６，１９７号（ヘルセグ）は、さらに、燃料電池 の効率と信頼性を明確に改良するために、完全な内部的にマニホールドしたガス 流通路を有する燃料電池構造を開示する。しかし、これらの構造は、また、非常 に複雑で、外部的にマニホールドした燃料電池より比較的広いスペースを必要と する。 ガス供給または収集マニホールドと組み合わせてより効果的に接続して使用で きる相互接続に対して必要なことがある。そのような相互接続は、電解質要素と 相互接続の間の密閉の改良を提供する。さらに、相互接続は、簡単に製造でき、 イオン導電電解質要素のスタックに容易に組み立てられる。相互接続は、さらに 、イオン導電装置の効率を改良し、増加する燃料ガスの利用を促進べきである。発明の開示 本発明は、固体酸化燃料電池のスタックおよび他のイオン導電装置中の連続的 な電解質要素の間に配置するように構成される、一対の向かい合う顔面を有する 半内部的にマニホールドされた相互接続（Semi-internally manifolded interco nnect）を含む。相互接続は、実質的に、相互接続と隣接位置する電解質要素の 間の気密性の効率と信頼性を改良する。相互接続は、もしマニホールドが使用さ れるならば、外部ガス・マニホールドを接続して使用することを意図する。 半内部的にマニホールドされた相互接続は、相互接続の表面内の複数のガス流 あるいはチャネルが縁から縁まで伸びない点で従来の相互接続とは異なる。その 代わり、ガス流チャネルは、相互接続の内部領域内に配置され、また、ガス流チ ャネルの各端部に配置される一対の垂直なマニホールド・チャネルと、各端部で 液体連絡している。マニホールド・チャネルは、ガス流チャネルの端部に沿って 伸び、該チャネルの間に液体が通じるように設定する。マニホールド・チャネル の一方に導入されるガスは、ガス流チャネルを通って流れ、続いて、ガス流チャ ネルの反対の端部でマニホールド・チャネル内に流れ込む。 滑らかなレベル・マージンは、実質的に、相互接続の表面の周囲の周りに伸び 、相互接続が電解質要素に結合するかあるいは密閉されるとき、信頼のおける気 密性シールを形成するために、平らな封じ込めシール領域を提供する。各マニホ ールド・チャネルは、マージンによって一方の端部で相互接続の縁から後方に設 定 され、マージン内の破れ箇所を介して他の端部で相互接続の縁に向かって伸びる 。破れ箇所は、マニホールド・チャネル内にガスを導入するためのポートとして 、さらに、マニホールド・チャネルからガスを排出するのに役立つ。 ガス流チャネルとマニホールド・チャネルの配列によって、電解質要素に対し て結合および密閉したりするのに役立つ相互接続の周囲の周りの表面領域をかな り増加させる。二つの破れ箇所は、ガス流チャネルの端部の漏れやすいコーナー の数がかなり減少し、結果として、信頼性を改良し、製造と組立てをより容易に するように、マージン内の単なる障害物である。相互接続の周囲の８５％以上は 、電解質要素に密閉され、それゆえ、相互接続の縁の近くで起きるガスもれの可 能性を減少する。ほとんどのスタックの周囲は、流れの通路をブロックせずに密 閉される。相互接続チャネルの端部を電解質プレートに密閉する繊細で長い仕事 は、たった一つの入口と出口が相互接続の各面にあるので未然に防がれる。 相互接続は、分離したマニホールドが反応性ガスを半内部的にマニホールドし た相互接続のマニホールド・チャネルとガス流チャネルに分配するために使用さ れ、完全に内部的にマニホールドした相互接続とは異なる。設計の利点は、相互 接続が製造するには複雑でなく、製造するのに高価でなく、また、完全に内部的 にマニホールドされた相互接続より組み立てるのにかなり簡単であるという点で ある。内部的にマニホールドされた相互接続を組み込んだイオン導電装置は、さ らに軽くなり、普通、比較される完全に内部的にマニホールドされた装置よりス ペースをとらない。さらに、マニホールドはかなり小さい領域で役に立つので、 相互接続を組み込んだイオン導電装置にマニホールドを密閉することはかなり容 易になり、それによって、封じ込め密封領域を減らし、さらに、マニホールド・ ガスの分離を保証する。面当り単一のガス入り口と出口は、また、ガス流チャネ ルへの開口部を圧縮させたりまたは妨害させることなく、マニホールドをスタッ クに密閉されることを可能にする。唯一のチャネルの開口部は相互接続の各縁に 存在し、マニホールドが、半内部的にマニホールドした相互接続を組み込んだス タックの側のチャネル開口部にわたって容易に整列される。 相互接続に対する重要な利点は、ガスが相互接続を通って流れる通路が等しい 距離にある。等しいガス流の通路の距離は、チャネルを通ってガス流を均一にし 、燃料の利用の改良を生ずる。マージンを介した入り口と出口の破れ箇所は、対 角線の反対側のコーナーの近くに配置され、ガスが相互接続を通って流れること ができ、マニホールドとガス流チャネルを通ってほとんど等しい通路を移動する 。この特徴によって、チャネルの間にガスの均一分配を生じ、相互接続を用いた イオン導電装置の改良された効率と性能を生じる。 半内部的にマニホールドした相互接続は、直交流、逆流、相互流および平行な ガス流の配置で使用するために等しく実用的である。図の簡単な説明 図において、本発明の好ましい実施態様を示し、同じ参照番号は、異なる図に おいても同じ部品を示す。 図１は、半内部的にマニホールドされた相互接続の第一表面の平面図である。 また、 図２は、連続的な要素を分離する本発明に従う、半内部的にマニホールドされ た相互接続を備えた電解質要素のスタックの透視図である。 図３は、本発明の好ましい実施態様に従った半内部的にマニホールドされた相 互接続の平面図である。 図４は、図３の相互接続の一部分の断面図である。発明を実施するための最良の形態 半内部的にマニホールドされた相互接続１０は、一対の向かい合う第一と第二 の顔面を有する実質的に平らなプレート状構造として形成される。第一の面のみ 図１に示される。向かい合う第二の顔面は、実質的に第一の面と同様で、両方の 面に垂直な軸について９０度の角度をなしている。９０度回転することによって 、相互接続の各側のガスの流れの方向が直角をなす交差流れ配置を容易にする。 相互接続は、選択がイオン伝導適用に大部分依存している種々な材料と、使用 される電解質要素の混合物から構成される。例えば、一般的な固体酸化物燃料電 池には、酸化ジルコニウムのような酸化セラミック金属から構成される電解質要 素を用いる。この場合、相互接続は、電解質要素にしっかりと結合できる同一又 は類似のセラミック材料から構成されることが望ましい。相互接続のために材料 を選択するときの他の重要なファクターは、熱膨張率である。相互接続は、電解 質要素の熱膨張率と同一又は類似の熱膨張率を有する材料から作られることが好 ましい。 相互接続の面内に配置された複数の溝あるいはチャネルは、相互接続が一対の 電解質要素の間に挟まれるとき、ガス流の通路を形成する。第一１２と第二１４ のマニホールド・チャネルは、相互接続１０の第一の顔面内に配置される。第一 と第二のマニホールド・チャネル１２と１４は、相互接続の向かい合った縁に隣 接して配置されるが、第一の顔面の周囲の周りに実質的に伸びる滑らかなレベル ・マージン１６を定義するために、プレートの縁から内部にあり、絶縁されてい る。第一１２と第二のマニホールド・チャネルは、通常、１０から１ｍｍまで変 わる幅を有する（マニホールド・チャネル内の先細りについては、例えば図３参 照）。それゆえ、マージン１６は、第一と第二のマニホールド・チャネル１２と １４を、相互接続の縁から絶縁する。マージン１６は、相互接続と電解質要素の 間の気密性のある周囲のシールを形成するために、平らな封じ込めシール領域を 構成する。第一のマニホールド・チャネル１２の第一の端部１３は、マージン１ ６内の第一の破れ箇所２０から相互接続の縁に伸び、チャネルの第二の端部１５ は、マージン１６に隣接する。同様に、第二のマニホールド・チャネル１４の第 一の端部１７は、マージン１６内の第二の破れ箇所２２から相互接続の縁に伸び 、チャネル１４の第二の端部１９は、マージン１６に隣接する。好適な実施態様 で は、第一と第二の破れ箇所２０と２２は、相互接続１０の第一の顔面の対角線の 端に隣接して配置される。 ２から４ｍｍまで変わる幅を有する複数のガス流チャネル２４は、相互接続の 第一と第二の顔面の少なくとも一方の中央の領域内に配置され、第一と第二のマ ニホールド・チャネル１２と１４の間に伸びる。ガス流チャネル２４は、実質的 に互いに平行に配置されるが、実質的に第一と第二のマニホールド・チャネル１ ２と１４に垂直である。ガス流チャネル２４の端部は、液体連絡が、両方のマニ ホールド・チャネル１２と１４およびガス流チャネル２４の間に設定されるよう に、マニホールド・チャネル１２と１４内に開いている。 図２を参照すると、相互接続は一対の電解質プレート３０の間に挟まれ、マニ ホールド・チャネル１２と１４およびガス流チャネル２４は封入され、相互接続 を介してガス流通路を形成する。例えば、第一の破れ箇所２０を通して相互接続 内に導入される反応性ガスは、第一のマニホールド・チャネル１２内に流れ、ガ ス流チャネル２４の間に分配される。ガス流チャネル２４を通って流れるとき、 ガスは電極材料に接触し、消費された（あるいは、生成された）ガスは、第二の マニホールド・チャネル１４に入り、第二の破れ箇所２２を通して相互接続から 流出する。別に、相互接続を通って流れるガス流の方向は反対にしてもよい。一 般的なガス流の通路は、マニホールド・チャネル１２と１４およびガス流チャネ ル２４内の中空の矢印によって図１に図示される。ガスを第一の破れ箇所２０を 通して相互接続１０内に導入し、ガス流を第二の破れ箇所２２を通して放出する までのガス流通路の長さは、どのガス流チャネルを通してガスが流れるかに関係 せず同じである。本発明の面から、各ガス流チャネルを通して、実質的に等価な ガス流の量を提供し、より良い燃料ガスの利用を生じる。反応性ガスを等価に分 配することによって、ほとんどの反応性ガスが電極の限定された部分を流れるガ ス流パターンと比較されるような電極表面領域を十分に利用することを可能にす る。後者の状態では、ほとんどのガス流にさらされる電極領域はオーバーロード 状態であり、一方で、周囲の領域は、十分に利用されないかあるいは利用されな いままである。 マージン１６は、実質的に相互接続の周囲の周りに伸び、相互接続の縁と電解 質要素の縁の間に、気密性のあるシールを形成するために、平らな封じ込めシー ル領域を提供する。電解質要素にシールされ又は結合する他の領域は、連続的な ガス流チャネル２４を分離する滑らかなレベルのリッジ２６である。これらのリ ッジは、通常、０．５から２ｍｍまで変化する幅と、０．５から２ｍｍまで変化 する高さを有する。この平らな密閉領域は、電解質要素に相互接続の中央領域を 密閉したりあるいは結合するための領域を含む。第一と第二の破れ箇所２０と２ ２を除いて、相互接続の実質的にすべての周囲あるいは周囲の約８５％は、電解 質プレートに密閉されるかあるいは結合される。この設計の利点の一つは、マー ジン１６が、相互接続の縁と電解質プレートの間に、かなり有効に結合および密 閉する領域を提供することであり、それによって、相互接続の縁の周囲に生じる ガス漏れの機会を減少する。反応性ガスをより良く分離することは、一つの面に 対してただ二つのチャネル（マニホールド・チャネル１２と１４）が相互接続の 縁に伸びているので達成される。相互接続／電解質要素界面の縁でチャネルのコ ーナーをより少なくすると、この領域であるいはこの領域の近くで生じるガス漏 れの見込みを減少する。周囲のマージン１６によって、また、マニホールドが相 互接続のチャネルへの開口部をふさぐことに関係なく、スタックに結合しあるい は密閉されることが可能なので、イオン導電装置にガス供給あるいは収集マニホ ールドの取り付けを簡単にする。一つの相互接続面に対してガス流チャネルに対 してただ二つの開口部があるので（第一と第二の破れ箇所２０と２２からなる一 つの取入れ口と一つの排出口）、マニホールドガスの分離をさらに保証するのに 役立つ封じ込め密閉領域は、かなり減少される。 ガス流の相互流、逆流および直交流の配置は、半内部的にマニホールドされた 相互接続で等しく実用的である。対角線の対向するコーナーの近くに配置された 一つの入口と出口を通して、ガス流チャネルへのあるいはガス流チャネルからの 反応性ガスの取入れ口と排出口は、相互接続内のガス流の配置が、所望により修 正されることを可能にする。 図３に図示されるように、内部のマニホールド１２と１４は、内部チャネルの 間により均一の流れを分配するために、先細りになっていることが好ましい。 相互接続は、標準的な技術で形成することができる。例えば、未焼結機械加工 、焼結後機械加工、射出成形およびほぼネット形のプレス。 相互接続は、構造上ある程度の特殊性をもって説明されたけれども、図示され た実施態様の詳細に対するここでの参照は、単に例によってのみ行われ、構造的 な詳細に関する多くの変更は、次の特許請求の範囲から逸脱することなく行うこ とができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エランゴヴァン，シンガラヴェル アメリカ合衆国．84094 ユタ，サンディ, サウス ドライ クリーク ロード 11562 (72)発明者 プラウゼ，デヴィッド ウェズレイ アメリカ合衆国．84124 ユタ，ソルトレ イクシティ，リンカーン レーン 1820

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．向かい合った第一と第二の顔面を有し、かつ、電解質要素のスタック中で 連続的な電解質要素間に配置するように構成されている半内部的にマニホールド された相互接続であって、 実質的に前記第一の顔面の周囲の周りに伸びる滑らかなレベル・マージンであ り、前記相互接続の縁と第一の電解質要素との間の気密性のあるシールを形成す るための封じ込めシール領域からなる前記マージンと、 前記マージンから内部に向かって、前記第一の顔面内に配置された第一のマニ ホールド・チャネルであり、前記マージンに隣接する第一の端部から、前記マー ジン内の第一の破れた箇所を介して前記相互接続の縁に向かって伸びる第二の端 部にまで伸びる前記第一のマニホールド・チャネルと、 前記マージンから内部に向かって前記第一の顔面内に配置されかつ前記第一の マニホールド・チャネルと実質的に平行な第二のマニホールド・チャネルであり 、前記マージンに隣接する第一の端部から、前記マージン内の第二の破れた箇所 を介して前記相互接続の縁に向かって伸びる第二の端部にまで伸びる前記第二の マニホールド・チャネルと、 前記第一の顔面の中央領域に配置された複数のガス流チャネルであり、前記第 一と第二のマニホールド・チャネルと液体連絡し、かつ、それらの間に伸びる前 記ガス流チャネルからなる相互接続。 ２．前記第一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第一の表面の向かい合 う縁に隣接して配置される請求項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互 接続。 ３．前記第一と第二の破れ箇所が、前記第一の顔面の対角線の縁に隣接して配 置される請求項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 ４．前記第二の顔面が、前記第一の顔面に対して実質的に同じ構造である請求 項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 ５．前記第一の表面上の前記第一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第 一の顔面の向かい合う縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記第 一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第二の顔面の向かい合う縁に隣接し て配置される請求項４に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 ６．前記第一の顔面上の前記第一と第二の破れ箇所が、前記第一の顔面の対角 線の縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記第一と第二の破れ箇 所が、前記第二の顔面の対角線の縁に隣接して配置される請求項４に記載の半内 部的にマニホールドされた相互接続。 ７．前記第二の顔面が、前記第一の顔面に対して実質的に同じ構造であるが、 前記第一と第二の顔面の両方に対して垂直な軸の周りを、前記第一の表面の方向 から９０度回転されている請求項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互 接続。 ８．前記第一の表面上の前記第一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第 一の顔面の向かい合う縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記第 一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第二の顔面の向かい合う縁に隣接し て配置される請求項７に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 ９．前記第一の顔面上の前記第一と第二の破れ箇所が、前記第一の顔面の対角 線の縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記第一と第二の破れ箇 所が、前記第二の顔面の対角線の縁に隣接して配置される請求項４に記載の半内 部的にマニホールドされた相互接続。 １０．前記第一と第二の破れ箇所が、ガスの入口と出口のチャネルである請求 項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １１．前記相互接続を通るガス流通路が、前記第一の破れ箇所を通して前記第 一のマニホールド・チャネルから、前記平行のガス流チャネルを通して、前記第 二のマニホールド・チャネルへ、そして前記第二の破れ箇所までの通路からなる 請求項１０に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １２．ガスを前記第一の破れ箇所を通して前記マニホールドに導入し、前記第 一のマニホールド・チャネルを通り、前記複数のガス流チャネルのうちのいくつ かを通り、前記第二のマニホールド・チャネルを通り、そして前記第二の破れ箇 所を通して放出するガス流通路の長さが、前記複数のガス流チャネルの他の長さ に実質的に等しい請求項１１に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １３．前記マージンが、前記第一の顔面の周囲の８５％の周りにほぼ等しく伸 びている請求項１に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １４．向かい合った第一と第二の顔面を有し、かつ、電解質要素のスタック中 で連続的な電解質要素間に配置するように構成されている半内部的にマニホール ドされた相互接続であって、 実質的に前記第一の顔面の周囲の周りに伸びる滑らかなレベル・マージンであ り、前記相互接続の縁と第一の電解質要素との間の気密性のあるシールを形成す るための封じ込めシール領域からなる前記マージンと、 前記マージンから内部に向かって前記第一の顔面内に配置された第一のマニホ ールド・チャネルであり、前記マージンに隣接する第一の端部から、前記マージ ン内の第一の破れた箇所を介して前記相互接続の縁に向かって伸びる第二の端部 に伸びる前記第一のマニホールド・チャネルと、 前記マージンから内部に向かって前記第一の顔面内に配置されかつ前記第一の マニホールド・チャネルと実質的に平行な第二のマニホールド・チャネルであり 、前記マージンに隣接する第一の端部から、前記マージン内の第二の破れた箇所 を介して前記相互接続の縁に向かって伸びる第二の端部にまで伸びる前記第二の マニホールド・チャネルと、 前記第一の顔面の中央領域に配置された複数のガス流チャネルであり、前記第 一と第二のマニホールド・チャネルとに液体連絡し、かつ、それらの間に伸びる 前記ガス流チャネルと、 連続的なガス流チャネルの間の前記第一の面の一部分からなる複数の滑らかな 平らなリッジであり、前記要素相互接続の前記中央領域を前記電解質プレートに 結合するための領域からなる前記リッジからなる相互接続。 １５．前記マージンの表面が、実質的に前記リッジの表面と平面である請求項 １４に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続器。 １６．前記相互接続が実質的に方形であり、そして前記マージンが対角線上に 位置した前記第一と第二の破れ箇所によって、二つのＬ形状片に分離されている 請求項１４に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続器。 １７．前記第二の顔面が、前記第一の顔面に実質的に構造上等しい請求項１４ に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １８．前記第一の表面上の前記第一と第二のマニホールド・チャネルが、前記 第一の顔面の向かい合う縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記 第一と第二のマニホールド・チャネルが、前記第二の顔面の向かい合う縁に隣接 して配置される請求項１７に記載の半内部的にマニホールドされた相互接続。 １９．前記第一の顔面上の前記第一と第二の破れ箇所が、前記第一の顔面の対 角線の縁に隣接して配置され、そして前記第二の顔面上の前記第一と第二の破れ 箇所が、前記第二の顔面の対角線の縁に隣接して配置される請求項１７に記載の 半内部的にマニホールドされた相互接続。 ２０．前記第二の顔面が、前記第一の顔面に対して実質的に同じ構造であるが 、前記第一と第二の顔面の両方に対して垂直な軸の周りを、前記第一の表面の方 向から９０度回転されている請求項１４に記載の半内部的にマニホールドされた 相互接続。