(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一の面に並置された少なくとも二つの単セル（４）と、
各単セル（４）用の支持体（１０，１０’）を備えたケーシングとを備え、
各支持体（１０，１０’）は一の単セル（４）の周縁部で支持受け面を提供するものであり、
さらに、各単セル（４）の周縁部と支持体の前記面との間に挿間されたシール手段（１８）と、
各支持体に連結する圧縮要素（１６，１６’）とを備え、
前記圧縮要素（１６，１６’）は前記シール手段（１８）を圧縮するために、前記シール手段（１８）の反対側の単セル（４）の周縁部に隣接すると共に、前記支持体（１０，１０’）と直接協働するものであり、
前記ケーシングは反応物供給チャンバ（６）を画定し、
各単セルの第１の電極（４．２）は前記供給チャンバの内部空間につながっており、
各単セルの第２の電極（４．３）は前記ケーシングの外側に向いており、
前記シール手段（１８）の前記圧縮によって、前記供給チャンバについて前記ケーシングの外側に対するシールを行い、
各圧縮要素（１６，１６’）が、前記支持体（１０，１０’）とスナップ留めによって協働し、
各圧縮要素（１６）は前記支持体（１０）に挿入され、前記支持体（１０）は単セル（４）の周縁部が載置される支持面をなすショルダー（１２）と突起部（２４）とを備え、前記圧縮要素（１６）は該突起部（２４）を受ける凹部（２６）を備える平面燃料電池。
【請求項２】
一の面に並置された少なくとも二つの単セル（４）と、
各単セル（４）用の支持体（１０，１０’）を備えたケーシングとを備え、
各支持体（１０，１０’）は一の単セル（４）の周縁部で支持受け面を提供するものであり、
さらに、各単セル（４）の周縁部と支持体の前記面との間に挿間されたシール手段（１８）と、
各支持体に連結する圧縮要素（１６，１６’）とを備え、
前記圧縮要素（１６，１６’）は前記シール手段（１８）を圧縮するために、前記シール手段（１８）の反対側の単セル（４）の周縁部に隣接すると共に、前記支持体（１０，１０’）と直接協働するものであり、
前記ケーシングは反応物供給チャンバ（６）を画定し、
各単セルの第１の電極（４．２）は前記供給チャンバの内部空間につながっており、
各単セルの第２の電極（４．３）は前記ケーシングの外側に向いており、
前記シール手段（１８）の前記圧縮によって、前記供給チャンバについて前記ケーシングの外側に対するシールを行い、
各圧縮要素（１６，１６’）が、前記支持体（１０，１０’）とスナップ留めによって協働し、
各支持体（１０’）は前記圧縮要素（１６’）に挿入され、前記シール手段（１８）は支持受け面をなす、支持体（１０’）の軸端に載置され、前記支持体（１０’）は凹部（２６’）を備え、前記圧縮要素（１６’）は前記シール手段（１８）に押圧されるショルダー（３２）と前記凹部（２６’）に入る少なくとも１つの突起部（２４’）とを備える燃料電池。
【請求項３】
前記突起部（２４，２４’）が環状リブであり、前記凹部（２６，２６’）が環状溝であることを特徴とする請求項１又は２いずれかに記載の燃料電池。
【請求項４】
一の面に並置された少なくとも二つの単セル（４）と、
各単セル（４）用の支持体（１０，１０’）を備えたケーシングとを備え、
各支持体（１０，１０’）は一の単セル（４）の周縁部で支持受け面を提供するものであり、
さらに、各単セル（４）の周縁部と支持体の前記面との間に挿間されたシール手段（１８）と、
各支持体に連結する圧縮要素（１６，１６’）とを備え、
前記圧縮要素（１６，１６’）は前記シール手段（１８）を圧縮するために、前記シール手段（１８）の反対側の単セル（４）の周縁部に隣接すると共に、前記支持体（１０，１０’）と直接協働するものであり、
前記ケーシングは反応物供給チャンバ（６）を画定し、
各単セルの第１の電極（４．２）は前記供給チャンバの内部空間につながっており、
各単セルの第２の電極（４．３）は前記ケーシングの外側に向いており、
前記シール手段（１８）の前記圧縮によって、前記供給チャンバについて前記ケーシングの外側に対するシールを行い、
各単セル（４）が円形形状を有し、各圧縮要素（１６，１６’）がねじ締めによって支持体（１０，１０’）と協働し、
各圧縮要素（１６）は前記支持体（１０）に挿入され、該支持体（１０）は単セル（４）の周縁部が載置される支持面をなすショルダー（１２）とねじ山部（３１）とを備え、前記圧縮要素（１６）は前記支持体（１０）のねじ山部（３１）と協働するねじ山部（３０）を備え、
前記支持体（１０）が、前記ねじ山部（３１）を有する内表面を有し、前記圧縮要素（１６）が、前記支持体（１０）の前記ねじ山部（３１）と協働する前記ねじ山部（３０）を有する外表面を有する燃料電池。
【請求項５】
一の面に並置された少なくとも二つの単セル（４）と、
各単セル（４）用の支持体（１０，１０’）を備えたケーシングとを備え、
各支持体（１０，１０’）は一の単セル（４）の周縁部で支持受け面を提供するものであり、
さらに、各単セル（４）の周縁部と支持体の前記面との間に挿間されたシール手段（１８）と、
各支持体に連結する圧縮要素（１６，１６’）とを備え、
前記圧縮要素（１６，１６’）は前記シール手段（１８）を圧縮するために、前記シール手段（１８）の反対側の単セル（４）の周縁部に隣接すると共に、前記支持体（１０，１０’）と直接協働するものであり、
前記ケーシングは反応物供給チャンバ（６）を画定し、
各単セルの第１の電極（４．２）は前記供給チャンバの内部空間につながっており、
各単セルの第２の電極（４．３）は前記ケーシングの外側に向いており、
前記シール手段（１８）の前記圧縮によって、前記供給チャンバについて前記ケーシングの外側に対するシールを行い、
各単セル（４）が円形形状を有し、各圧縮要素（１６，１６’）がねじ締めによって支持体（１０，１０’）と協働し、
各支持体（１０’）は前記圧縮要素（１６’）に挿入され、前記シール手段（１８）は支持受け面をなす、支持体（１０’）の軸端に載置され、前記支持体（１０’）はねじ山部（３１’）を備え、前記圧縮要素（１６’）は前記シール手段（１８）に押圧されるショルダー（３２）と前記支持体（１０’）のねじ山部（３１’）と協働するねじ山部（３０’）とを備える燃料電池。
【請求項６】
前記シール手段（１８）と前記圧縮要素（１６，１６’）との間に配置された単セル（４）の周縁部が、膜状の電解質（４．１）の周縁部のみであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項７】
各圧縮要素（１６，１６’）が、カバーを形成するために底部（１６．１）を備え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燃料電池。
【請求項８】
前記底部（１６．１）が、前記第２の電極（４．３）に反応物を供給するためのオリフィス（２８）を備えることを特徴とする請求項７に記載の燃料電池。
【請求項９】
各単セル（４）の電極を覆い、電気コネクタ（３４，３６）によって電気回路へと接続されている格子状の導体（３８）を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１０】
単セル（４）が電気的に直列接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１１】
単セル（１０４）が互いに異なるサイズであり、並列接続されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１２】
第１の平面に並置されている少なくとも二つの第１の単セルと、第２の平面に並置されている少なくとも二つの第２の単セルとを備え、第１の単セルの各単セルは第２の単セルに対向して配置され、前記第１及び第２の単セル（４）に圧縮状態で隣接して載置される弾性手段(４２)が備えられている請求項１から１１のいずれか一項に記載の燃料電池。
【請求項１３】
前記反応物供給チャンバ（６）に接続された水素源と、アノードをなす前記第１の電極（４．２）と、カソードをなす前記第２の電極（４．３）とを備え、酸素が前記圧縮要素中のオリフィスを通って外気から得られることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面燃料電池に関し、詳細には、低温で動作し、電解質として膜を使用した燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池には二種類のタイプがある。
【０００３】
第１のタイプの燃料電池は、単セルのスタックにより形成されているものである。
【０００４】
単セルは、電解質と、その両側に電極、すなわち酸化反応が起こるアノードの機能を果たす電極と、還元反応が起こるカソードの機能を果たす電極と、を備える。
【０００５】
セルのスタック型の場合、導体であるバイポーラプレートは、一つのセルのカソードとその隣のセルのアノードとの間に挿入される。
【０００６】
さらに、反応物を連続して供給する手段は、アノードとカソードとで提供される。
【０００７】
この第１のタイプのセルにおいて、スタックの側面および端部はシールされていなければならない。特に、これらのシールは、ナットとねじのシステムでスタックの方向に永久的なクランプ力を付与することによって得られる。さらに、各アノードと各カソードとに反応物を個別に供給することが必要である。
【０００８】
第２のタイプの燃料電池は平面であり、その種類のセルの例が仏国特許発明第１４５２５６４号明細書および米国特許第５９２５４７７号明細書に記載されている。
【０００９】
これらの燃料電池は、部分的に重なり合い、電気的に接続された複数の単セルを備える。これらの単セルは、“セルの層”を形成し、その片側はカソードで覆われ、反対側はアノードで覆われている。アノードを形成する面とカソードを形成する面とへ反応物を運ぶコンジットは十分であるため、反応物の供給は簡易化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】仏国特許発明第１４５２５６４号明細書
【特許文献２】米国特許第５９２５４７７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このようなセルの製造における主要な問題は、反応物、特に、水素燃料電池の場合、酸素および水素などの気体へのシールを達成することである。単セルスタック型の燃料電池の場合、多数の接着およびクランプ締めによりシールが得られる。
【００１２】
このような燃料電池は、セルの両側の二つのプレートと、セルの表面とプレートとの間の接合部と、二枚のプレートを接続しているナットとねじ型の固定手段とを備える。
【００１３】
この第２のタイプの燃料電池は、バイポーラプレートを排除することで、単セルのスタックと比較して容積と重量が低減されるという利点を有する。しかし、ナットとねじのシステムによる本アセンブリを可能にするためには、プレートにはかなりの厚さと幅が必要となる。数十の単セルをこの方法によって同一面で接続するのは容易でないため、このタイプのスタックは、低電力を必要とする用途のみに限って使用することができる。
【００１４】
さらに、このタイプの燃料電池は、特に単セルが重なる部分の接続のため、第１のタイプの燃料電池と比較して性能が低い。
【００１５】
最後に、全ての単セルのシールを破り二つの単セルを機械的に分離するように備えなければならないため、単セルの一つを交換することは容易ではない。
【００１６】
従って、本発明の目的は、小型構造および単純な設計の平面燃料電池を提供することである。
【００１７】
本発明のもう一つの目的は、十分な電力を提供するよう構成される構造の平面燃料電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前述の目的は、ケーシング中に少なくとも一つの単セルと、ケーシングと単セルとの間に挿入されたシールを圧縮するためにケーシングと直接協働する手段と、を備えた平面燃料電池によって達成される。
【００１９】
言い換えると、シールの圧縮は、いかなる追加の要素も必要とせず、カバーとケーシングに備えられたオス部とメス部の協働によって得られる。
【００２０】
従って、アセンブリは簡単である。さらに、平面燃料電池がいくつかの単セルを備える場合、各単セルでの個別の作業は容易であり、他の単セルを損傷しない。
【００２１】
シールに関与する部分はより柔軟性を有し、より小さくてもよいため、重量および容積が低減され、その結果材料の量を減少させることができる。原価も低減される。
【００２２】
さらに、本発明による平面燃料電池は、連結される単セルの数が非常に大きくなり得るため、高電力を提供することができる。
【００２３】
本発明による平面燃料電池は、少なくとも一つの単セルと、各単セル用の支持体とを備え、各支持体は一の単セルの周縁部で支持受け面を提供するものであり、さらに、各単セルの周縁部と支持体の前記面との間に挿入されたシール手段と、各支持体に連結する圧縮要素とを備え、前記圧縮要素は前記シール手段を圧縮するために、前記シール手段の反対側の単セルの周縁部に隣接すると共に、前記支持体と直接協働する。
【００２４】
支持体と圧縮要素とが直接協働するとは、圧縮要素部分を形成する要素と支持体部分を形成する要素とが接触することにより直接相互作用することを意味する。
【００２５】
本発明の主題は、一の面に並置された少なくとも二つの単セルと、各単セル用の支持体を備えたケーシングとを備え、各支持体は一の単セルの周縁部で支持受け面を提供するものであり、さらに、各単セルの周縁部と支持体の前記面との間に挿間されたシール部材と、各支持体に連結する圧縮要素とを備え、前記圧縮要素は前記シール部材を圧縮するために、前記シール部材の反対側の単セルの周縁部に隣接すると共に、前記支持体と直接協働するものであり、前記ケーシングは反応物供給チャンバを画定し、各単セルの第１の電極は前記供給チャンバの内部空間につながっており、各単セルの第２の電極は前記ケーシングの外側に向いており、前記シール部材の前記圧縮によって、前記供給チャンバについて前記ケーシングの外側に対するシールを行う平面燃料電池である。
【００２６】
実施形態例において、各圧縮要素はスナップ留めによって前記支持体と協働する。
【００２７】
各圧縮要素は前記支持体に挿入され、前記支持体は単セルの周縁部が載置される支持面をなすショルダーと突起部とを備え、前記圧縮要素は突起部を受ける凹部を備える。
【００２８】
別の実施形態において、各支持体は前記圧縮要素に挿入され、前記シール手段は支持受け面をなす支持体の軸端に載置され、前記支持体は凹みを備え、前記圧縮要素は前記シール手段に押圧されるショルダーと凹部とを備える。例えば、前記突起部は環状リブであり、前記凹部は環状溝である。
【００２９】
別の実施形態例において、各単セルは円形形状を有してよく、各支持体が円形横断面を有し、各圧縮要素は円形横断面を有し、各圧縮要素はねじ締めによって支持体と協働する。
【００３０】
各圧縮要素は、前記支持体に挿入され、前記支持体は単セルの周縁部が載置される支持面をなすショルダーとねじ山部とを備え、前記圧縮要素は前記支持体のねじ山部と協働するねじ山部を備える。
【００３１】
別の実施形態において、各支持体は、前記圧縮要素に挿入され、前記シール手段は支持受け面をなす支持体の軸端に載置され、前記支持体はねじ山部を備え、前記圧縮要素は前記シール手段に押圧されるショルダーと前記支持体のねじ山部と協働するねじ山部とを備える。
【００３２】
例えば、ねじ山部はインサートによって形成される。
【００３３】
シール手段と圧縮手段との間に配置される単セルの周縁部は、膜状の電解質の周縁部であると好都合である。
【００３４】
各圧縮要素はカバーを形成するために底部を備えてよい。
【００３５】
一つの実施形態例において、前記底部は、第二電極への反応物供給のためのオリフィスを備えてよい。
【００３６】
燃料電池は、各単セルの電極を覆い、電気コネクタにより電気回路へと接続される格子状の導体を備えてよい。
【００３７】
単セルは、電気的に直列に接続され得る。
【００３８】
単セルは、異なるサイズであり、並列に接続されるよう設けることができる。
【００３９】
一つの実施形態において、燃料電池は、第１の平面に並置されている少なくとも二つの第１の単セルと、第２の平面に並置されている少なくとも二つの第２の単セルを備え、第１の単セルの各単セルは第２の単セルの反対側に配置され、前記単セルに隣接して押圧するように圧縮して弾性手段が備えられている。
【００４０】
燃料電池は、供給チャンバに接続された水素源と、アノードをなす第１の電極と、カソードをなす第２の電極とを備えてよく、酸素はキャップ中のオリフィスを通って外気から得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
本発明は、以下の説明および添付の図面により一層理解されるだろう。
【図１】図１は、本発明による燃料電池の縦断面図を概略的に示したものである。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明による燃料電池の第一実施形態例における図１の詳細図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明による燃料電池の第二実施形態例における図１の詳細図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明による燃料電池の第二実施形態における二つの例の詳細図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明による燃料電池の第二実施形態における二つの例の詳細図である。
【図４】図４は、本発明による燃料電池の別の実施形態における断面図である。
【図５】図５は、本発明による単セル密度の高い燃料電池の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１において、本発明による燃料電池の第一実施形態が図示され、前記燃料電池はケーシング２と二つの単セル４とを備える。
【００４３】
一般的に、単セル４は、例として膜状である電解質４．１と、電解質４．１の両側に固定されている電極４．２、４．３とを備える。
【００４４】
本発明による燃料電池は、フラットアセンブリに配置されている複数個の単セルを備える。単セルは同一面内に並置されている。
【００４５】
図示した例において、燃料電池は二つの単セル４を備えているが、二つ以上の単セル４を備える燃料電池も当然本発明の範囲を超えない。
【００４６】
ケーシング２は、単セル４が納められるハウジング８を外面に備えた壁７によって、その上部を画定されている供給チャンバ６を備える。
【００４７】
本発明によると、各単セル４は、個別のハウジングに縦軸Ｘ１に納められる。
【００４８】
各ハウジング８に対応して壁７にオリフィス９が形成されている。
【００４９】
説明における注意として、当該単セルは円形であり、単セルが別の形状を有する場合は明記される。
【００５０】
ハウジング８は、それぞれ管状支持体１０と、管状支持体１０の内面に設けられた環状ショルダー１２とからなる。管状支持体は、壁７の外面から突出している。
【００５１】
単セルは、その外周縁部１４がショルダー１２上に載置されている。従って単セルは懸架され、電極４．２は供給チャンバ６側に位置し、電極４．３はケーシングの外側に位置している。
【００５２】
従って、ハウジング８は単セル４によって電極４．２側のチャンバ２０と電極４．３側のチャンバ２２とに分離されている。
【００５３】
図示した例において、電解質４．１は電極４．２、４．３より大きな直径を有する。従って、単セルは、電解質４．１の外周縁部によって懸架されている。しかし、電解質４．１と電極４．３、すなわち水素供給領域のシールと反対側に位置する電極とが、同じ直径を有するよう設けてもよい。
【００５４】
本発明によると、単一のシールを全ての単セルに適用するのではなく、単セルごとに個別にシールを確保するよう設ける。
【００５５】
さらにキャップ１６が、各ハウジング８に与えられ、単セルを覆い管状支持体１０と協働する。
【００５６】
各ハウジング８は、気密状態でチャンバ２０とチャンバ２２とを互いに分離するためのシール手段１８を備える。
【００５７】
図示した例において、シール手段１８は、ショルダー１２と電解質４．１の外周縁部との間に挿入された平面シールによってなる。しかし、Ｏリングシール、リップシールまたはその他のいかなるシールも使用することができる。
【００５８】
本発明によると、シールは平面シールの圧縮によって提供され、前記圧縮はキャップ１６とハウジング８との協働、より詳細には、キャップ１６と管状支持体１０との協働によって得られる。単一のシールで十分であり、キャップからの摩擦を受けることはない。
【００５９】
図２Ａに、この協働の実施形態例が示されている。キャップ１６はスナップ留めによって管状支持体１０に固定される。このため、管状支持体１０の内面に径方向内向きの環状突起部２４が備えられ、底部１６．１と管状支持体１０の内径とほぼ等しい外径を有する円筒壁１６．２とによってなるキャップに、環状突起部２４がはめ込まれる環状溝２６が備えられている。
【００６０】
突起部２４が適切に凹部２６にはめ込まれる時に、平面シール１８が圧縮されて電解質とショルダーとの間をシールするように、凹部２６は円筒壁１６．２の軸端から所定の距離離れた位置に備えられる。
【００６１】
環状突起部２４は、ハウジング８の開口部側に、キャップ１６の取り付けを容易にするようにハウジングのＸ軸方向に傾斜した面を備えると好都合である。
【００６２】
キャップは、取り付けられる時に弾性変形し、シール１８を確実に永久的に圧縮するための十分な剛性を与えるような材料からなる。キャップに選択される材料は、例えばポリプロピレン群、ポリブチレン群、またはポリエチレン群などに属し得る。
【００６３】
凹部２６は、環状突起部２４に対応する形状を備える。
【００６４】
図示した例において、キャップ１６の底部１６．１は気体を供給するための穴２８を備える。
【００６５】
図２Ｂには、キャップ１６とハウジング８との間の協働の別の実施形態例が示されている。この例において、キャップ１６とハウジング８とは、ねじ締めによって協働する。このために、円筒壁１６．２の外面にはねじ山部３０を備え、管状支持体１０の内面にも、対応するねじ山３１部を備える。キャップを管状支持体１０にねじ込むと、シール１８が圧縮される。
【００６６】
図３Ａおよび３Ｂにおいて、本発明による燃料電池の第二実施形態が示されている。第二実施形態においては、キャップが管状支持体を覆い、キャップと管状支持体との協働は外側から施される。
【００６７】
このために、単セル４、特に図示した例において電解質４．１は、管状支持体１０’のショルダーではなく自由端上に置かれるため、ハウジング８’の製造は簡易化される。
【００６８】
一方、キャップ１６’は内径が大きい部分と小さい部分を備えているため、電解質４．１の外周縁部と接触するショルダー３２ができる。凹部２６’は、管状支持体１０’の外面に備えられ、環状リブ２４’は、キャップ１６’の壁の内面から突出して備えられる。
【００６９】
リブ２４’は、キャップを挿入しやすくする円筒壁１６の縦軸Ｘ２方向に傾斜した傾斜面２４．１’と、保持手段を形成する軸Ｘ２に垂直な面２４．２’とを備える。
【００７０】
ショルダー３２がシール１８を効果的に圧縮するように、横断面２４．２’はショルダー３２から所定の距離離れた位置に備えられる。
【００７１】
図３Ｂにおいて、キャップはショルダー３２を備え、ケーシング１０の外面にはねじ山部３１’を備え、キャップ１６の内面にはねじ山部３０’を備える。
【００７２】
さらにねじ山長も、シール１８を確実に圧縮するように決定される。
【００７３】
凹部および突出リブを逆に設けてもよく、例えば、図２Ａにおいて、キャップに突起部を形成し、管状支持体に凹部を形成してもよい。
【００７４】
図４に概略的に図示したように、単セルは直列に接続される。
【００７５】
このために、電極を覆うと共に、反応物が通過して電極と接触できるように導体３８が備えられる。これらの導体は、例えば格子または有孔シートによって形成される。従って、格子は穴４０を備える。
【００７６】
これらの導体は、金属物質からできていると好都合である。
【００７７】
電極４．２側、すなわち供給チャンバ側の格子３８は、支持体のショルダーまたは端部と隣接するよう設けることができる。当然そのほかの種類の保持方法も想定できる。
【００７８】
電極４．３側の格子３８は、電極４．３とキャップ１６との間にはさまれて固定されていると有利である。この場合、キャップ１６の穴２８と集電板３８の穴４０とが整列していると有利である。
【００７９】
電気コネクタ３４は単セル同士を接続し（図示した例においては、コネクタが単セルの電極４．３と隣の単セルの電極４．２を接続し、電極の一方はアノード、もう一方はカソードである）、従ってコネクタ３４は導体３８を互いに接続する。電気コネクタ３６は、単セルを外部電気回路へと接続する。
【００８０】
コネクタ３４、３６は、シールが複雑に形成されるのを軽減するため、単セル間を通される。
【００８１】
例えば、供給チャンバ６は、気体水素源(図示されていない)に接続され、電極４．２はアノードを形成し電極４．３はカソードを形成し、チャンバ２０にはキャップに備えられた穴２８を通じて酸素が供給される。
【００８２】
以下の反応が、それぞれアノードおよびカソードにおいて起こる。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−
Ｏ２  ＋  ４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  →  ２Ｈ２Ｏ
【００８３】
酸素は、外気から直接供給することができ、キャップのオリフィスは外部環境に直接接し得る。この場合、キャップはカソードを保護する役割を果たすため、キャップと単セルとの間にシールは必要ない。キャップを、ケーシングと協働する単純な環状リングと、全ての単セルに共通のシールに関与しない保護キャップとに取り替えて備えることが可能となる。カソードが損傷されるリスクが無い場合、キャップを備えなくてもよい。
【００８４】
本発明により、アノードチャンバとカソードチャンバとの間の気密性を提供するために、単純な方法で単セルの全周縁部にほぼ持続的な力を付与することが可能となることによって、燃料電池の全周縁部にわたってクランプ力を付与するよう複数個のねじが使用されている従来の燃料電池と比較して、燃料電池の重量と容積を減少させることが可能となる。本発明によるキャップは、従来の平面燃料電池において必要とされるプレートよりも幅および厚さが小さいもので作製することができる。
【００８５】
スナップ留めによる協働の場合、単セルを円形のみでなくあらゆる形状に作製することも可能となる。
【００８６】
加えて、図示した例において、スナップ留めは、環状溝に入る環状リングを用いて達成されるが、共通の環状溝または個別のハウジングにそれぞれ入るフィンガーを備えることも可能である。
【００８７】
ねじ締めによる協働の場合、差込み型による接合を想定することも可能である。
【００８８】
例えばケーシングがポリマー物質からなる場合、機械的補強のためにインサート、詳細にはねじ山部を備えることが可能である。
【００８９】
ケーシングは、シールに頼らないで、単一の部品で、または接着あるいは熱溶接されたいくつかの要素から作製することができる。
【００９０】
図４において、本発明による燃料電池の変形実施形態が示され、前記燃料電池は、底壁と上壁とに単セルを備え、前記単セル４で底部と上部を画定された供給チャンバを備える。単セルは第１の面に並置され、第２の面にも並置されている。
【００９１】
単セルの対を向かい合って配置し、供給チャンバ内に配置された各電極の集電格子３８を電気的絶縁を確保しつつ互いに隣接することができると有利である。
【００９２】
図示したように、二つの向かい合う単セル間に圧縮して取り付けられるばね４２を挿入することも可能である。ばねは、キャップとケーシングとの協働によって圧縮して保持される。ばねが導体材料から成る場合、二つのカソード間に電気絶縁手段(図示されていない)を備えることも可能である。
【００９３】
図１における実施形態の場合、格子３８にこの種の保持を想定することが可能である。
【００９４】
図５において、長方形支持体上の円形セル１０４の分布の例が示されている。単セルの密度を最大にするために、利用可能な表面をよりよく使用できるように１つではなく並列に接続したくいくつかの円形サブセルを備えることが可能である。図示した例は、複数のサブセルの対が作製されたものである。
【００９５】
このように並列に取り付けることで、同じ表面積を有する単セルを作製することが可能となり、その結果全ての単セルにおいて同じ電流密度（Ａ／ｃｍ２）を保つことが可能となる。
【００９６】
本発明は、容易に分解することができ、各単セルに別々にアクセスすることができるため、必要な場合セルの１つを修理することが可能であるという利点も有する。
【００９７】
本発明を用いることで、従来の燃料電池の単セルの層の周縁部にシールを形成することも想定され得る。
【符号の説明】
【００９８】
２  ケーシング
４  単セル
４．１  電解質
４．２  電極
４．３  電極
６  供給チャンバ
７  壁
８  ケーシング
８’  ケーシング
９  オリフィス
１０  管状支持体
１０’  管状支持体
１２  環状ショルダー
１４  外周縁部
１６  キャップ
１６’  キャップ
１６．１  底部
１６．２  円筒壁
１８  シール手段
２０  チャンバ
２２  チャンバ
２４  突起部
２４’  リブ
２４．１’  傾斜面
２４．２’  横断面
２６  凹部
２６’  凹部
２８  穴
３０  ねじ山部
３０’  ねじ山部
３１  ねじ山部
３１’  ねじ山部
３２  ショルダー
３４  電気コネクタ
３６  電気コネクタ
３８  導体
４０  穴
４２  ばね
１０４円形セル
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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