JPS6147073A - 燃料電池システム及び燃料電池スタツクへの電解質補給プロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は燃料電池、一層詳細には燃料電池への電解質補
給に係る。

背景技術 周知のように、燃料電池内に使用される電解質は主に電
池を通過する反応ガス内への蒸発により時間の経過と共
に徐々に失われる。電池の電極の間に配置されているマ
トリックス層は電池作動中に電極の間の所定の位置に電
解質を保持する。マトリックス内の電解質は、マトリッ
クスの反対側で電池を通って流れる燃料及び酸化材ガス
の混合を防止する液体バリアを形成する。もし過大な電
解質が電池から蒸発すれば、反応物はマトリックスの局
限された領域を通じて互いに混合し得る。

すなわち電気化学的反応がこれらの領域内では停止する
。

失われた電解質を所定の時間間隔で補給する必要があり
、その間隔は電解質体積が成る最小値、安全レベル、以
下に減少しないことを保証するように選択される。電池
と電池との間で均等な所定のレベル及び濃度を保つよう
に電池に電解質（酸）を補給し得ることが望まれている
。スタックの侮々の電池に酸を補給するためスタックに
間隔をどることは過大な費用を要する。スタックを分解
することなくスタック内の電池への補給を可能にするシ
ステムが要望されている。

燃料電池スタックへの電解質補給に関連する公知技術を
代表するいくつかの米国特許は第４．３６６゜２１１号
、第４．３８３．００８号及び第４．３８３．００９号
である。これらの公知のシステムのすべては多数のスタ
ックピースの追加と燃料電池電極、マトリックス及びセ
パレータ板の（全部ではないとしても）大多数にスロッ
ト及びドリル加工された孔の追加及び他の変更を必要と
する。これらの特許による構造は、そのために追加費用
が必要とされ、また電池から電池への孔整合のための適
当な許容誤差の維持が困難であるので、望ましくない、
また、これらの公知の特許のいくつかでは、電解質のヘ
ッドが、スタックを通って垂直に相互につながる電解質
の柱によりスタックの底端に確立されている。このこと
は電池内の電解質の不均等な分布を惹起し得る。また、
スタックは補給中に酸の圧力を保持するべくシールされ
なければならない、これらの特許のいずれも、各電池内
の電解質を所望の量及び濃度に保つ上での問題点に言及
していない。

燃料電池に電解質を補給するための高価でないシステム
を備えることが望ましい、好ましくは、システ゛ムは所
望の体積及び濃度を保つように均等にｔ解質をスタック
に補給すべきであり、また燃料電池スタック構成要素の
大幅な設計変更及び作動変更を必要としてはならない。

発明の開示 本発明の一つの目的は、組み立てられた燃料電池スタッ
クに電解質を補給するための改良されたシステムを提供
することである。

本発明の他の目的は、燃料電池スタックに電解質を補給
するためのシステムであって、既存の燃料電池スタック
構成要素に費用のかかる変更を必要としないシステムを
提供することである。

本発明の別の目的は、所定の作動体積及び濃度を保つよ
うに電解質を燃料電池スタックに補給する大めの方法を
提供することである。

本発明の他の目的は、スタックの高さを通じて均等に燃
料電池スタックに電解質を補給するためのシステムを提
供することである。

本発明によれば、燃料電池システム内で燃料電池スタッ
クは上下に積み重ねて配置された複数個の繰り返し燃料
電池ユニットを含んでおり、複数個の前記ユニットの各
々のシート状要素の少なくとも１つがスタックの垂直面
から外方に延びており、互いに垂直に間隔をおかれた複
数個の水平タブを郭定しており、スタック組立体はタブ
及びスタックの全垂直面のすべてを濡らすため少なくと
も最も上のタブの上に直接に電解質をデポジットするた
めの手段を含んでいる。直接にデボシフ）された電解質
又は過剰電解質が一つのタブから次のタブへと順次にス
タックの面を越えて下降し、十分な電解質が電池構成要
素の縁を通じてスタック内へ吸収され且つ電極及びマト
リックスのすべてを飽和させるに至る。その後に過剰水
が、飽和されたスタック内からの所望の作動可能な電解
質体積及び電解質濃度がスタック内に留まる程度に蒸発
される。

本発明の主な利点はその簡単さである。特別なチャネル
又は孔がスタック構成要素内に形成される必要はなく、
また追加的なスタックピースは必要とされない、たかだ
か、スタックの各燃料電池ユニットのシート状要素の唯
一つが、シェルフ又はタブを形成するスタックの垂直面
を越えて延びるように、少し長（されている必要がある
。タブを形成するのに使用されることが好ましいスタッ
ク構成要素は、スタック内の隣接電池の間にサンドイッ
チ状に挟まれている非多孔性のシート状セパレータであ
る。

一つの実施例では、電解質は最も上のタブの表面上へ、
例えばタブの上にその長さにわたり配置されているコン
ジツトから簡単に滴下される。コンジットはスタックの
外部の供給源から電解質を供給される。電解質はコンジ
ント内の孔を通じて最も上のタブの表面上へ滴下される
。電解質の若干はタブの縁を越え且つスタックの垂直面
に沿って次に続くタブまで下降し、同様にして順次に下
降して、電解質の連続的な流れがタブを越え且つスタッ
クの面に沿って生ずるに至る。この電解質の若干は、ス
タック内の各電池の電極及びマトリックス層である構成
要素の縁を通じて毛管作用によりスタック構成要素内へ
引き込まれる。セパレータは非多孔性であり、またプロ
セス中に電解質を実際上吸収しない、結局、電極及びマ
トリックス層がすべて完全に飽和された状態となる。

タブはスタックの面の幅及び長さにわたる均等な電解質
の分配を助ける。タブ無しでは、スタックの面上にデポ
ジットされた電解質はスタック面に沿って狭い局限され
た細流を形成し得る。電解質の若干がタブ上に溜まりや
すい、タブ無しでは、スタック面上の電解質の滞留時間
がより短いであろう、この溜まった電解質はスタック面
と向かい合うタブの上に載り、それにより各タブのすぐ
上の電池構成要素の練肉へ連続的に吸収される電解質の
“リザーバを成す、これは再補給プロセスをスピードア
ップする。リザーバは、電解質がタブ上へデポジットさ
れるにつれて、電解質を連続的に補給される。

電池を通過するチャネル内へ反応ガスを（電池作動中に
）分配するための反応ガスマニホルドチャンバを郭定す
るべく、カバーがスタックの垂直面をおおって嵌められ
ていることは好ましい、ガスマニホルドチャンバは良く
知られており、例えば本願の譲受人と同一の譲受人に譲
渡された米国特許第４．２３３．３６９号明細書に記載
されている。電解質補給中、マニホルドはスタック面か
ら流れ去る過剰電解質のコレクタとして作用し、集めら
れた電解質は再循環され且つタブ上へ再デポジットされ
る。

本願と同一日付で出願され、本願の譲受人と同−の譲受
人に譲渡された“燃料電池スタックへの電解質補給プロ
セス”という名称の米国特許出願第６３８．３３７号明
細書にも、本発明に関連するプロセスが記載されている
。

本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は以下にその
好ましい実施例を図面により詳細に説明するなかで一層
明らかになろう。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照すると、燃料電池システムが全体として参
照符号２を付して示されている。この好ましい実施例で
は、電解質はリン酸であるが、本発明はそれに限定され
るものではない０組立体２はスタックの４つの外側垂直
面７ａ、７ｂ、９ａ、９ｂの各々をそれぞれ覆う反応ガ
スマニホルド６ａ、６ｂ、３ａ、３ｂを有する燃料電池
スタック４を含んでいる。マニホルド６ａ、６ｂはそれ
ぞれ燃料（すなわち水素）入口及び出口マニホルドであ
り、またマニホルド８ａ、８ｂはそれぞれ酸化材（すな
わち空気）入口及び出口マニホルドである。マニホルド
は任意の適当な手￥Ｊｔ例えば複数個のバンド１０によ
りスタックの面にシールされて保持されている０面１ａ
ｓ　７ｂ、９ａ、９ｂは以後それぞれ燃料電入口面、燃
料出口面、酸化付入口面及び酸化付出口面と呼ばれる。

各スタック４は複数個の繰り返し燃料電池ユニット１１
から成っている。燃料電池ユニット１１は上下に積み重
ねられている。厚い炭素端板１３がスタックの頂の上に
載っている。スタックｔよ数個の電池しか含んでいなく
てもよいし、数百個の電池を含んでいてもよい、各電池
は、システムの用途に関係して、１ｒｄあたり数−に過
ぎない活性（触媒化）表面を有していてよい０本発明は
かなり大きなサイズの比較的多数の燃料電池を含んでい
るスタックと共に使用するのに特に通している、なぜな
らば、このようなスタックを有するシステムが電解質の
均等な再補給が最も困難なシステムであるからである。

しかし、本発明は、特定のサイズの電池又はスタックに
附定されるものではない。

各電池ユニット１１は燃料電池１２及びシート状セパレ
ータ１４を含んでいる。セパレータ１４は平らであり、
また反応ガス及び電解質の双方に対して実質的に非多孔
性である。セパレータは電池内の作動環境と両立可能で
あり且つそれに耐える任意の材料から任意の公知の方法
により製作され得る。燃料電池電解質がリン酸であると
きには、これらの板は通常は黒鉛から製作され葛０例え
ば、それらは黒鉛粉末及び熱硬化性樹脂の乾燥混合物を
圧力下に成型し、成型された部品を続いて硬化させ、ま
た次いで少なくとも２０００℃の温度に熱処理して樹脂
を黒鉛化させることにより農作され得る。セパレータは
１２７５μｍよりも厚くないことが好ましく、７６２な
いし１０１６μｍであることが最も好ましい０適当なセ
パレータ板は本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された
米国特許第４．３０１，２２２号明細書に記載されてお
り、その内容を参照によりここに組み入れたものとする
。

燃料電池１２は本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡され
た米国特許第４．１１５．６２７号明細書に記載されて
いるものと類似であってよく、その内容を参照によりこ
こに組み入れたものとする。各電池１２は、一方の側に
配置されたシート状の負極（ａｎｏｄｅ　ｅｌｅｃｔｒ
ｏｄｅ）と他方の側に配置されたシート状の正極（ｃａ
ｔｈｏｄｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）との間にサンドイッ
チ状に挟まれた薄いシート状の電解質保持マトリックス
層１６を含んでいる。負極と正極との間のマトリックス
層１６はポリテトラ−フルオロエチレンのような結合材
により一緒に保持されたシリコンカーバイドの１２７．
５μｍ厚みの層であってよく、本願の譲受人と同一の譲
受人に譲渡された米国特許第４．０１７，６６４号明細
書に記載されており、その内容を参照によりここに組み
入れたものとする。

負極及び正極はそれぞれ、マトリックスｆｆ１１６に面
する平らな表面上に配置された触媒層を有する比較的厚
い繊維性の、ガスに対して多孔性のシート状サブストレ
ートを含んでいる。触媒層は５０．８ないし１２７．５
μｍのオーダーの厚みを有していてよい、サブストレー
トの厚みは約２０３２μｍのオーダーであってよい、リ
ン酸電池ではサブストレートは通常、炭素粉末上に支持
され且つ過フン化炭化水素ポリマーと一緒に結合されて
いる細かく分割された白金又は白金合金である。触媒は
本発明にとって臨界的ではない、各負極２０は、そのす
ぐ上に配置されたセパレータ１４の下面と接触している
平らな面２２を含んでいる。燃料入口面７ａと垂直な電
極面２２内の複数個の平行な溝は、セパレータと共に、
燃料電池１１を通ってスタックの反対側の面７ｂへ延び
ている開いたチャネル２６を形成している。これらのチ
ャネルは燃料入口マニホルド６ａと燃料出口マニホルド
６ｂとの間のガス連通路を形成している。

同様に、各正極１８は、そのすぐ下に配置されたセパレ
ータ１４の上面と接触している平らな面２８を含んでい
る。正極１８もその面２８内に酸化柱入口面９ａと垂直
な複数個の平行な溝を含んでおり、またセパレータ１４
と共に、スタック４を横断して酸化材入ロマニホルド８
ａから酸化打出ロマニホルド８ｂへ延びている開いたチ
ャネル３２を形成している。それぞれスタック燃料入口
及び燃料出口面７°ａ、７ｂを郭定する負極の縁は、チ
ャネル２６内を移動する燃料が酸化材マニホルド８ａ、
８ｂから漏洩するのを阻止するガスシールとして作用す
るように、処理又は製作されていることが好ましい。同
様に、スタ７り４の燃料面７ａ、７ｂの各々の一部分を
形成する正極１８の縁は、空気がチャネル３２から燃料
マニホシレド６ａ、６ｂへ漏洩するのを阻止するべくガ
スシールとして作用するように、処理又は製作されてい
る０本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡された米国特許
第４　、２６９　、６４２号明細書に、電極サブストレ
ートの縁に沿うてガスシールを形成するための一つの方
法が記載されており、その内容を参照によりここに組み
入れたものとする。

正常な燃料電池作動中は燃料はコンジット３４を経てマ
ニホルド６ａに入り、チャネル２６を経て電池を通って
燃料出口マニホルド６ｂ内へ移動する。デプリートされ
た燃料ガスは次いで図示されていない手段によりスタッ
クから運び去られる（又は循環される）、空気のような
酸化材はコンジット３６を経て酸化材マニホルド８ａに
入り、またチャネル３２を経て電池を通って酸化材出ロ
マニホルド８ｂ内へ移動し、−図示さねていない手段に
よりスタックから運び去られる 本発明によれば、各セパレータ１４は、スタックの高さ
にわたり上下に重ねて配置された複数個の垂直なタブ４
０を郭定するべく、面の実質的に全幅（すなわち水平寸
法）にわたり空気入口面９ａから外方に延びている。タ
ブ４０は空気入口マニホルド８ａ内へ約０．６４ａｍだ
け延びており、また電池面積がｌｒｄ又はそれ以上の大
きなスタックでは数ｍの長さであってよい、参照符号４
０’を付されている最も上のタブ４０の上に短い距離だ
けコンジット４２が配置されている。コンジット４２は
タブ４０’の全長にわたって延びており、またその下面
に沿って、タブ４０′の全長にわたって均等な間隔をお
かれている複数個の開口４４を存する。スタック４の外
側の電解質貯蔵タンク４６は、電池作動中にスタック４
から失われた電解質を補給するのに使用するため、（後
で説明するように所定の濃度に水で希釈された）リン酸
電解質を保持する。

スタックがその電解質補給を必要とすると判定されると
、そのスタックは先ずオフラインにされる。スタック４
に電解質を補給するためには、電解質がタンク４６から
コンジフト５０へ流れることを許すコンジット４９内の
弁４８が開かれる。

電解質はポンプ５２によりコンジット５０を通じて（マ
ニホルド８ａ内に配置されている）コンジット４２へ圧
送される。コンジット５０内に配置されているフィルタ
５４は、スタック４に補給される電解質が清浄であるこ
とを保証する。

第２１！Ｉ中に最も良く示されているように、電解質は
コンジット４２内の開口４４から最も上のタブ４０′上
に滴下する。タブは非多孔性であるので、電解質は最も
上のタブ４０′の縁を越えてその下のタブの上へ、また
下方にスタック４の垂直酸化柱入口面９ａへ流れる。電
解質の若干はタブ４０の背縁５３に沿って水溜まりのよ
うに溜まり、こうしてマトリックス１６、負極２０及び
正極１８の縁のような燃料電池構成要素の縁と接触する
。これらの構成要素は多孔性であり、またこれらの縁と
接触するに至った電解質は毛管作用によりそれらの内部
へ、また電池を横断して、引き込まれる。もしタブ４０
が互いに十分に密着していれば、電解質薄１１１５５が
タブの水平長さに沿ってスタックの面と向かい合って生
成し、隣接タブの間の間隙を橋絡し、電極又はマトリッ
クスの練肉へ引き込まれるべき電解質の連続的な源を成
す。

正極は負極よりも速く電解質を吸収し得る。なぜならば
、スタックの酸化打入口面９ａに沿う負極の縁は通常は
前記ガスシールの存在の故に正極よりも多孔性に乏しい
からである。また電解質は、電解質を保持するべく毛管
力を生ずるのに十分に小さい約１．３ｆｉ高さｘｏ、８
９ｕ幅の横断面のチャネル３２内へ入り、それを充満す
る。スタックにより吸収されなかった電解質はスタック
面から出て、タブから酸化材入ロマニホルド８ａの底へ
流れる。マニホルド８ａの底に取付けられているコンジ
ット６０は過剰電解質を再循環のためにタンク４６内へ
戻す。

電解質は、スタック内の負極及び正極の双方と各電池の
マトリックス層とが同一濃度で電解質により完全に飽和
されており且つチャネル３２が完全に充満されている定
常状態に到達するまで、補給且つ再循環される。弁４８
が次いで閉じられ、また弁６２が開かれて、電解質が循
環系及びアニホルド８ａから排出される。循環される電
解質の体積（すなわちタンク４６内の体積）は、定常状
態における完全に飽和されたスタック内の電解質の濃度
が本質的に再補給作動の開始時の貯蔵タンク内の電解質
の濃度であるようにするため、再補給の直前にスタック
内に留まる電解質の体積にくらべて大きいことが好まし
い、このことは、再補給作動の開始時にスタック内の電
解質の量及び濃度を測定する必要を無くす。

電解質循環系の遮断により、電池の外面は迅速に乾燥す
る。また、突出するタブが、さもなければ隣接電池の間
を垂直に延びてシャント電流の存在を許すであろう電解
質の連続的フィルムを断つ、このことは、垂直な内側チ
ャネルが湿った状態に留まり、スタック構成要素の甚だ
しい腐食及び大きな寄生的電力損失を惹起する可能性が
ある公知の補給方法にくらべて、本発明による方法の利
点である。

さらに後で説明するように、完全に飽和された時にスタ
ックにより保持される電解質の体積を知る必要がある。

この体積は、定常状態に達した後に電解質が反応ガスチ
ャネル内に存在するか否かに関係する。チャネルが完全
に空状態又は完全に充満状態にないかぎり、スタック内
の電解質の全体積を測定することは可能でない、ガスチ
ャネルが充満状態になるか否かはいくつかの因子に関係
し得る。大きいチャネルは空状態に留まる傾向があり、
また小さいチャネルは毛管作用により電解質を保持する
傾向がある。また、希薄な電解質がデポジットされるス
タックの面に対するわずかな前方ま後方傾斜と、電解質
を面上にデポジットする方法とは、電解質がこれらのチ
ャネル内に入り且つ留まるか否かに関係する。チャネル
が充満されていることが知られていないかぎり、チャネ
ルがすべて空であることを保証するため、再補給プロセ
スの蒸発段階に先立ってチャネルから電解質をプロー又
は他の方法で除去する必要がある。

電気を発生するスタックの作動前に、各電池内　　　　
　゛の液体体積が電池作動のために適当なレベルに減ぜ
られなければならず、また電解質も適当な作動濃度にも
たらされなければならない、スタックは予め選択された
温度、必ずしも必要ではないが好ましくはスタックが正
常に作動する温度、に加熱される。これは種々の手段に
より行われ得る０例えば、プロセスはスタックが配置さ
れているオープン内で行われ得る。又は、ヒーターがス
タック上にストラップされ得る。好ましくは、種々の個
所でスタックを通過する冷却管を通じて高温の液体又は
ガスを導くことにより、スタック固有の内部冷却システ
ムがスタックを加熱するのに使用され得る。（スタック
冷却システムは本願の譲受人と同一の譲受人に譲渡され
た米国特許第４，２３３．３６９号及び第４．２４５．
００９号明細書に記載されており、それらの内容を参照
によりここに組み入れたものとする。）スタックの加熱
と同時に、既知の露点を有する窒素又は空気のような湿
ったガスが燃料チャネル２６及び（又は）酸化材チャネ
ル３２（もし使用されていれば）を通される。この加熱
段階の間に水が湿ったガス流内へ蒸発する。プロセスは
、定常状態に達し且つ水がもはやスタックから蒸発しな
くなるまで、継続される。この状態はガス内の水の蒸気
圧力が電池内の水の蒸気圧力に等しい時に生ずる。定常
状態はスタック内の液体の最終体積及びスタック内に留
まる電解質の濃度を決定す°る。完全に飽和した時にス
タックにより保持される既知の液体体積が与えられると
、再循環貯蔵タンク内の電解質の初期濃度、湿ったガス
流の露点及び再補給プロセスの蒸発段階中のスタックの
最終温度のような他の変数が、定常状態に達した後に所
望の電解質体積及び濃度を得るべく選択される。

液体の沸騰によるスタックの損傷を防止するため、スタ
ックを最初に徐々に加熱する必要がある、水が蒸発する
に″つれて、加熱速度が高められる、例えば、２０４℃
の正常温度で作動するリン酸燃料電池スタックが室温か
ら約１３２℃へ１５分間に２．０℃の速度で加熱された
。完全に飽和されたスタック内の酸の初期濃度は重量比
で約８０％であった。湿ったガスが次いで水素により置
換された。スタックの温度はさらに、２０４℃の温度に
達するまで、１５分間に８．５ないし１１．０℃の速度
で高められた。この温度に到達と同時に、スタックはオ
ンラインに（すなわち電力を発生する状態に）おかれた
、短時間（約３０ないし６０分）内に定常状態に到達し
、また酸濃度は約１００％の所望のレベルであった。

前記の例では、スタックがオンラインにおかれるまで、
定常状態が到達されなかったが、このことは本発明の必
要条件ではない、実際、もしスタックが直ちにオンライ
ンにおかれるべきでなければ、その電解質をスタックの
作動中に好ましい濃度よりも低い濃度に維持することが
通常望ましい、従って、スタックをサービス状態に戻す
に先立フて、スタックは若干低い温度に維持され得る。

本発明によるプロセスは変数の適当な選択によりさまざ
まな電解質体積及び濃度の組み合わせを達成するのに使
用され得る。

上記の実施例では、電解質はスタックの一つの側又は面
の上のみにデポジットされる。同一の手順がスタックの
他の側に同時に利用され、再補給プロセスをスピードア
ップし得ることは明らかである。さらに、電解質を最も
上のタブのみにデポジットすることに本発明を限定する
意図はない。

例えば、追加的なコンジフト４２が、スペースが許すな
らば、他のタブの上に配置されていてよい、加えて、本
発明のプロセスは、前記のように、タブ上に電解質を滴
下することを含んでいるが、電解質の定常的な流れも良
好に働く、タブ上に電解質をデポジットするための手段
としては、電池がすべて１を解質を受けるように垂直面
の全面積にわたり電解質が均等に分配されるかぎり、任
意の手段が使用され得る。

上記の典型的な実施例では、タブは非多孔性のセパレー
タの延長部である。非多孔性のセパレータのみを使用す
ることが好ましい、なぜならば、電解質に対するそれら
の相対的な不透過性がスタック面の幅及び長さにわたる
電解質の一層良好な分配を助けるからである。しかし、
他の構成要素もタブとして単独で、もしくはセパレータ
と組み合わせて使用され得る０例えば、負極２０が同一
のスタック面上のセパレータ１４に沿って延ばされ得る
。又は正極がセパレータの代わりにタブとして使用され
得る。

以上に於ては本発明を特定の好ましい実施例について説
明してきたが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能で
あることは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の特徴を組み入れた燃料電池システムを
一部切り欠いて示す簡単化された斜視図（尺度は正しく
ない）である。 第２図は第１図の線２−２に沿う拡大断面図である。 ２・・・燃料電池システム、４・・・燃料電池スタック
、６ａ−６ｂ、８ａ、８ｂ・・・反応ガスマニホルド、
？ａ、Ｔｂ、９ａ、９ｂ−外側垂直面、１０　・・・バ
ンド、１１・・・燃料電池ユニット、１３・・・炭素端
板、１４・・・板状セパレータ、１６・・・板状電解質
保持マトリックス層、１８・・・板状正極、２０・・・
板抜負極、２２・・・平らな面、２４・・・下側表面、
２６・・・開いたチャネル、２８・・・平らな面、３０
・・・上側表面、３２・・・開いたチャネル、３４．３
６・・・コンジ、ント、４０・・・水平タブ、４２・・
・コンジフト、４４・・・開口、４６・・・電解質貯蔵
タンク、４８・・・弁、５０・・・コンジット、５２・
・・ポンプ、５４・・・フィルタ、５５・・・薄膜、６
０・・・コンジット、６２・・・弁特許出願人　　ユナ
イテッド・チクノロシーズ・コーポレイシ５ン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料電池システムに於て、 燃料電池スタックを含んでおり、前記スタックは上下に
   積み重ねて配置された複数個の燃料電池ユニットを含ん
   でおり、各ユニットは、電池作動中に電解質を保持する
   ためサンドイッチ状に挟まれたマトリックス層を有する
   一対の間隔をおかれた多孔性の電極を含んでいる複数個
   のシート状要素を含んでおり、前記電極の対及びマトリ
   ックス層が燃料電池を郭定しており、各ユニットは実質
   的に非多孔性のシート状セパレータをも含んでおり、前
   記スタックは前記ユニットにより形成された実質的に平
   らで垂直に廷びている面を有しており、複数個の前記燃
   料電池ユニットの各々の前記シート状要素の少なくとも
   １つが、前記面に沿って互いに上下に配置された複数個
   の水平タブを郭定するべく、前記スタック面から外方に
   延びており、 少なくとも最も上の前記タブの、前記スタック面と平行
   に、実質的に全長にわたり直接に電解質をデポジットす
   るため、前記スタックの外側に設けられた手段を含んで
   いる ことを特徴とする燃料電池システム。
2. （２）燃料電池スタックであって、上下に積み重ねて配
   置された複数個の燃料電池ユニットを郭定する複数個の
   シート状要素を含んでおり、前記ユニットが実質的に平
   らで垂直に延びている外面を郭定しており、各ユニット
   が、電池作動中に電解質を保持するためサンドイッチ状
   に挟まれたマトリックス層を有する一対の間隔をおかれ
   たガスに対して多孔性の電極を含んでいる電池を含んで
   おり、各ユニットは実質的に非多孔性のシート状セパレ
   ータをも含んでおり、前記セパレータが隣接ユニットの
   電池の間にサンドイッチ状に挟まれている燃料電池スタ
   ックへの電解質補給プロセスに於て、 複数個の前記燃料電池ユニットの各々の前記シート状要
   素の少なくとも１つを、互いに上下に配置された複数個
   の水平タブを郭定するべく、前記スタック面から外方に
   延びさせる過程を含んでおり、 少なくとも最も上の前記タブの、前記スタック面と平行
   に、実質的に全長にわたり直接に電解質供給手段から希
   薄な電解質をデポジットする過程を含んでおり、前記タ
   ブは、少なくとも前記のデポジットされた電解質の一部
   分が順次に下方にタブからタブへ且つ前記スタックの前
   記面へ流れるように、構成且つ配置されており、前記の
   デポジットされた電解質が毛管作用により前記スタック
   の要素内へ吸収され、前記のデポジット過程が、前記ス
   タックの前記電極及びマトリックスのすべてが希薄電解
   質で完全に飽和されるまで継続して行われ、 その後に液体を前記の飽和された要素から、湿度及び温
   度の制御された条件のもとに、前記スタックがその内部
   に所望の電解質体積及び電解質濃度を有するまで蒸発さ
   せる過程を含んでいることを特徴とする燃料電池スタッ
   クへの電解質補給プロセス。