(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質膜燃料電池であって、
前記高分子電解質膜燃料電池は、
裏当てプレート（１１）と、
上部クランププレート（１５）と、
前記上部プレート（１５）と前記裏当てプレート（１１）との間に置かれた少なくとも１つの面内平面型燃料電池アセンブリ（１３）と、
平面型燃料電池（１３）と上部クランププレート（１５）との間に置かれた電流コレクタフォイル（１４）とを備え、前記電流コレクタフォイル（１４）は、平面型燃料電池に面する側に導電性材料からなるパターンを設けた非導電性フォイルを備え、
前記高分子電解質膜燃料電池は、上部クランププレートと裏当てプレート（１１）とをスポット溶接することによって上部クランププレートと裏当てプレート（１１）との間にまとめられたことを特徴とする、高分子電解質膜燃料電池。
【請求項２】
裏当てプレート（１１）は、スペーサ部材およびスポット溶接接点を形成する複数の溶接支持部材（２１）を有し、アセンブリは、上部クランププレート（１５）と裏当てプレート上の溶接支持部材（２１）との間にスポット溶接によってまとめられる、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項３】
支持部材（２１）は、裏当てプレートに穴を開けることによって形成された、請求項２に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項４】
支持部材（２１）は、裏当てプレート（１１）から突出する突起（２１）を備える、請求項２または３に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項５】
突起は、曲がった舌部（２１）の形態で設けられている、請求項４に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項６】
支持部材（２１）は弾性を有する、請求項２から５のいずれかに記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項７】
電流コレクタフォイルの厚みは＜０．２５ｍｍである、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項８】
導電性パターンは、燃料電池によって発生した電流を運ぶためのリード線と、燃料電池を外部装置に結合するためのコネクタとを備える導体を形成する、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項９】
高分子電解質膜燃料電池は、１列に並んだ構成で少なくとも２つの平面型燃料電池を備え、電流コレクタフォイルはアセンブリ全体に延在している、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１０】
電流コレクタフォイルは、外部結合用のコネクタを提供するためにアセンブリから縦方向に延びる舌部を備える、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１１】
導電性パターンはＣｕを含む、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１２】
導電性パターンは、燃料電池で発生した電力を出力端子に伝えるための導線を備える、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１３】
導電性パターンは、温度および／または電圧を検知するための検知手段として使用可能な素子を備える、請求項１に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１４】
導電性パターンは、弁を動作させるおよび／または制御するための電圧を供給するためのリード線を備える、請求項１２に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１５】
前記検知手段は、熱電素子および／または熱電抵抗器を含む、請求項１２に記載の高分子電解質膜燃料電池。
【請求項１６】
電流コレクタフォイルは、
非導電性の可撓性の材料からなるベース／基板フォイルと、
前記基板フォイル上に設けられた導電性材料からなるパターンとを備え、前記パターンは、導線と、任意にセンサなどの機能部品とを備え、
前記導電性パターンは、電流コレクタフォイルが前記アセンブリに取付けられたときに、アセンブリを構成する燃料電池ユニットが前記電流コレクタフォイルによって直列に接続されるように、前記面内高分子電解質膜燃料電池の配置に一致するように適合される、請求項１から１５のいずれかに記載の高分子電解質膜燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１列に並んだ平面型燃料電池を備える燃料電池アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
上述のタイプの燃料電池アセンブリは、とりわけＷＯ２００６／０４１３９７に開示されている。
【０００３】
ＷＯ２００６／０４１３９７には、本願の図１０に示される平面構成のエアーブリージング高分子電解質燃料電池アセンブリが開示されている。この燃料電池アセンブリは、平面構成のエアーブリージング高分子電解質電気化学装置において直列接続の構成で用いられる燃料電池１２０を備えている。したがって、燃料電池１２０は、１つ以上の類似の燃料電池１２０′と直列に接続されるように適合され、気体のアクセスのための開口１１２，１１３を有するアノード支持体１１０に取付けられるように適合されている。したがって、燃料電池１２０は、電流コレクタ素子１１８と、膜電極アセンブリ（membrane electrode assembly）ＭＥＡ１０３とを備えている。電流コレクタ素子１１８は、カソード電流コレクタ部１０２およびアノード電流コレクタ部１０１からなる導電性フォイルを備えている。ＭＥＡ１０３は、固体イオン伝導性高分子膜電解質１０４と、アノード１０５と、アノード気体裏当て１０６または気体拡散層（gas diffusion layer）（ＧＤＬ）と、カソード１０７と、カソードＧＤＬ１０８とを備え、カソードＧＤＬ１０８が電流コレクタ素子１１８のカソード部１０２の方に向けられ、アノードＧＤＬ１０６が電流コレクタ素子１１８から離れた方に向けられるように燃料電池１２０に配置されている。ＭＥＡは、電流コレクタ素子１１８のカソード部１０２に設けられた接着剤層１１４によって電流コレクタ素子１１８に取付けられ、上記接着剤層１１４は、カソードＧＤＬ１０８に隣接する、カソードＧＤＬ１０８に対応する領域１１４ａを被覆し、少なくとも領域１１４ａにおいて導電性である。この実施の形態に係る燃料電池の異なる素子および接着剤層は、上記の単一セル燃料電池について記載したものと同一であってもよい。電流コレクタ素子１１８のアノード部１０１は、カソード電流コレクタ部１０２から横方向に延びており、使用時に隣接する直列接続された燃料電池１２０′のためのアノード電流コレクタとして機能する。アノード電流コレクタ部１０１は、気体のアクセスのための開口１１２，１１３を有しており、燃料電池１２０の膜電極アセンブリ１０３のカソード側から離れた方に向けられた電流コレクタ素子１１８の表面上に接着剤層１０９を備えている。
【０００４】
また、ＷＯ２００９／０２５６１３には、本願の図１１に示される平面構成のエアーブリージング高分子電解質燃料電池アセンブリが開示されている。それぞれ直列に接続された２つのセル２００ａおよび２００ｂが示されている。各々は、アノードＧＤＬ２０８ａおよび２０８ｂと、カソードＧＤＬ２１０ａおよび２１０ｂと、ＭＥＡ２０９ａおよび２０９ｂと、不活性導電性クランプ素子２０４ａおよび２０４ｂとをそれぞれ備えている。導電性フォイル２０６は、第１のセル２００ａ（左側）のアノード部の下に設けられており、右側に延びて第２の隣接するセル２００ｂに接続されている。（図中左側の一方のセル２００ａのアノード側の下から延びる）アノード導電性フォイル２０６と隣接するセルのＭＥＡ２０９ｂとの間に絶縁スペーサ部材２０１が置かれており、その結果、隣接するセル２００ｂのクランプ手段構成要素２０４ｂ（たとえば、金めっきネットまたは鋼プレート）への電気的な接続が確保され、同時に（たとえば、図示されない上部クランププレートと裏当てプレートとを留める／ねじ留めすることによって）アセンブリが上部クランププレートに押付けられたときにフォイル２０６が隣接するセル２００ｂのＭＥＡ２０９ｂから確実に電気化学的に絶縁される。したがって、第１の電流コレクタ２０６は、上記不活性導電性部材２０４ｂによってスペーサ部材２０１に対して留められたときに上記スペーサ部材２０１の上面と接触する延長部を有している。
【０００５】
ＵＳ−６，１２７，０５８（モトローラ）には、平面型燃料電池が開示されている。一実施の形態では、電流コレクタアセンブリは、たとえばフレキシブル回路基板によく似た構造を用いて、金属電流コレクタを有するプラスチックフィルムとプラスチック枠を置き換えることによって、非常に薄くて可撓性のある形式で作製される。一般論として、２つの電流コレクタアセンブリの間に配置されたＭＥＡを備える積層構造は、超音波溶接によってまたは境界面で接着剤を用いることによってまとめられるといわれている。組立方法についての具体的な開示はない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の概要
あらゆる種類の産業において、製造を簡略化して製造コストを下げようと常に努力がなされている。一例として、如何なる製品においても部品の数が製造コストに影響を及ぼすことが最も確実であり、したがって、部品の数を最小限に抑えることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、部品の数が少なくかつ製造が容易な高分子電解質膜燃料電池を提供する。
特に、本発明は、すなわちスポット溶接によって燃料電池を組立てる新規な方法を提供する。
【０００８】
本発明に係る燃料電池アセンブリは請求項１に規定されている。
特に、アセンブリにおいて上部プレートと裏当てプレートとの間の厚み／間隔を規定するスペーサを形成する溶接支持部材を提供する。好ましい実施の形態では、裏当てプレートは、燃料電池アセンブリの厚みを規定するようにスペーサとしても機能するスポット溶接支持舌部を備えている。このようにして、製造がさらに簡略化される。
【０００９】
さらに、本発明は、必要な導電性パターンが設けられたベース基板として可撓性フォイルを用いた電流コレクタの新たな構成を提供する。新規な特徴は、電流コレクタフォイルがアセンブリの上部プレートと平面型燃料電池との間に置かれ、好ましくはアセンブリ内のすべてのユニットセルを被覆することである。
【００１０】
また、電流コレクタフレックスフォイル（flexfoil）は、センサおよび燃料電池アセンブリの動作を制御するための制御手段などのさらなる機能を備えている。
【００１１】
本発明の利用可能性のさらなる範囲は、以下の詳細な説明および単なる例としての添付の図面から明らかになり、したがって本発明を限定するものと考えるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る燃料電池アセンブリの分解図である。
【図２】本発明に係る溶接支持部材を有する裏当てプレートを示す図である。
【図３】溶接支持部材の断面図である。
【図４】気体分配部材を設けた裏当てプレートを示す図である。
【図５ａ】「ステッカー」アセンブリの分解図である。
【図５ｂ】図４に示される裏当てプレートおよび気体分配部材上に配置された図５に係るステッカーアセンブリを示す図である。
【図６】フレックスフォイルを上に配置した図５ｂのアセンブリを示す図である。
【図７】上部クランププレートを設けた図６のアセンブリを示す図である。
【図８】本発明に係る電流コレクタフレックスフォイルの概略上面図である。
【図９ａ】本発明に係るアセンブリのアーチ型の実施の形態の概略図である。
【図９ｂ】中央に位置する溶接支持部材の断面図である。
【図９ｃ】さらなる溶接支持部材を備える本発明に係るアセンブリのさらなるアーチ型の実施の形態の概略図である。
【図１０】先行技術の装置の一例である。
【図１１】先行技術の装置の別の例である。
【図１２】本発明に係るアセンブリの２つの例の電気化学的性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
好ましい実施の形態の詳細な説明
本願の目的で、以下の用語は記載されている意味を有する。
【００１４】
「１列に並んだ燃料電池アセンブリ」とは、直列および／または並列接続で横に並べて配置された複数の個々の燃料電池ユニットを意味している。電流および燃料ガスの両方の供給を、直列および／または並列に配置できる。
【００１５】
「ステッカーアセンブリ」とは、ベースフォイル上に「１列に並んだ燃料電池アセンブリ」として配置された複数の個々の燃料電池ユニット（「ステッカー」）からなるユニットである。特に、「ステッカーアセンブリ」は、すべてのアクティブな燃料電池構成要素（すなわち、アノードおよびカソード気体拡散層（ＧＤＬ）、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）、室を規定する枠）と、構成要素を互いに固定するための接着剤と、アクティブな構成要素が取付けられたベースフォイルとを備えている。
【００１６】
「フレックスフォイル」とは、非常に薄くて可撓性があることを除いて、プリント回路基板（printed circuit board）（ＰＣＢ）と類似したアイテムである。フレックスフォイルは、本発明では電流コレクタとして用いられる。
【００１７】
「フレックスフォイル」は、フォイル内の異なる領域間に電流リード線を形成するためにＣｕが選択的に除去されている、Ｃｕでコーティングされたプラスチックフォイルである。たとえばカソードＧＤＬとＣｕ層との間の電気接点を改善するために、Ｃｕ層は、たとえば電気めっきによって、たとえば金でコーティングされ得る。上記コーティングは、金でコーティングすべきでない領域上に塗装でＣｕ層をコーティングする（たとえば、塗装する）ことによって、選択された領域上でなされることができ、これは金コーティングの前になされる。Ｃｕ層の一般的な厚みは２０〜５０マイクロメートルである。プラスチック支持フィルムは、たとえば安価なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、または、より高価であるが必要に応じてはんだ付け動作に耐えることができるポリイミドから作ることができる。
【００１８】
本発明の核心は、上部（カソード側）プレートと底部プレートとが溶接によって留められて接合される平面型マルチセル燃料電池アセンブリの構成である。この構成では、上部プレートおよび底部プレートを、これらのプレート間に設置されているアクティブな燃料電池構成要素から電気的に絶縁する必要がある。
【００１９】
燃料電池ステッカーから上部プレートを絶縁する１つの好ましい方法は、アクティブな燃料電池構成要素のための電流コレクタとしての役割も果たし得る、金でコーティングされたＣｕフォイルを有する、上で規定したフレックスフォイルを用いるというものである。フレックスフォイル上のさらなる電流リード線は、たとえば個々のセルのセル電圧を監視するためのプローブとして用いることができる。フレックスフォイルは、電気接点への延長部を有することができ、したがって、燃料電池装置の電子パワー・制御回路への燃料電池アセンブリの電気的な取付けを非常に簡単にする。
【００２０】
新規な本発明のスポット溶接接合部および新たな電流コレクタの構成を備える本発明に係る燃料電池アセンブリが、図１に分解図で開示されており、一般に１０で示されている。
【００２１】
下から上に、このアセンブリは、裏当てプレート１１と、気体分配部材１２と、ステッカーアセンブリ１３と、可撓性電流コレクタ部材１４と、上部カバー／クランププレート１５とを備えている。
【００２２】
燃料電池内の気体流を制御するために、電気機械弁１６と、「アンブレラバルブ」１７とが設けられている。
【００２３】
図２は裏当てプレート１１を示す。裏当てプレート１１は、燃料電池ユニットをともにスポット溶接するために用いられるので、好適には金属でできている。スポット溶接のための好適な接点を提供するために、またスペーサの機能を提供するために、裏当てプレートは、示される実施の形態では曲がった舌部２１の形態の突出する溶接支持部材２１を備えている。舌部は、プレートの厚み全体にかけて裏当てプレートの材料の領域の三方側の材料を除去することによって形成され、それによって舌部を形成する。このようにして形成された舌部は上方に曲がっており、舌部はさらに、その一部が裏当てプレートの表面と実質的に平行に延びるように曲がっている。これらの舌部は好適には穴開け動作によって設けられることができる。
【００２４】
代替的な実施の形態では、舌部は上部クランププレート上に形成され得る。
この構成の利点は、支持体が弾性を有することであり、これはアセンブリを組立てるときに有用である。舌部の弾性特性は、燃料電池ステッカーの構成要素のうちのいくつか（たとえば、ＧＤＬ）が時間とともに圧縮されて変形したときにクランプ力を維持することにも役立つ。
【００２５】
しかしながら、弾性があまり重要でない場合には、舌部は、対応する箇所で裏当てプレートを単に変形させて表面上に小さな「丘」を設けることによって作ることができ、各々の「丘」の高さは、上部プレートと裏当てプレートとの間の間隔を規定する。
【００２６】
好適には、突出する溶接支持体の高さは、裏当てプレートとクランププレートとの間の所望の間隔よりも僅かに小さく、約０．３〜３ｍｍであり、好適には０．７〜１．５ｍｍである。これは、アセンブリの構成要素が全体として僅かに弾性を持ち、スポット溶接中に圧縮力がかかったときに、積み重なった構成要素が対向力を作用させる状態で支持部材が上部クランププレートと接触し、プレート同士を引離すという事実のためである。
【００２７】
図３は、スポット溶接支持部材２１の一実施の形態の断面図である。各部材２１は、軸部２２と、突起部２３とを備えており、弾性舌部として機能する。軸２２は装置の組立中および組立後に弾性を提供し、突起２３は実際の溶接接点である。
【００２８】
裏当てプレート１１の水平面からの軸２２の偏角αは、舌部の弾性および強度に影響を及ぼす。角度が小さければ弾性がよくなり、角度が大きければ接合部の強度および剛性が増大する。また、角度が大きければ、跳ね返って燃料電池構成要素をクランププレート間に圧縮すべきときに支持体と上部プレートとの間により大きな横方向の動きが必要になる。所望の角度は、１０〜６０°であり、好適には２０〜４５°である。上部プレートおよび支持プレートの厚みは、０．２〜１．２ｍｍであり、好適には０．４〜０．７ｍｍである。
【００２９】
溶接スポット間の好適な距離は、上部プレートおよび支持プレートの厚みおよび機械的強度に依存する。上部プレートおよび支持プレートの厚みが０．５ｍｍである場合、溶接スポット間の距離は好適には２０ｍｍ以上であってはならない。
【００３０】
図４は、裏当てプレート１１上に配置された気体分配部材１２を示す。気体分配部材１２は、気体分配部材がアセンブリの他の構成要素間に留められたときに気体の経路を形成するように材料を貫いて延びる溝１２′を備えている。気体分配部材は、スポット溶接支持部材２１を収容するための穴２５または切抜部２５′も備えており、その結果、後者は気体分配部材１２を貫いて延びることができる。
【００３１】
図５ａは、ステッカーアセンブリ１３の一実施の形態の分解図である。この種類のステッカーの詳細については本明細書には記載しない。なぜなら、その構成は、発明を所有する出願人のうちの１人にとっての特許出願であるＰＣＴ  ＳＥ２００８／０５０９３２に十分に開示されているためである。しかしながら、開示を完璧にするために、以下で簡単に説明する。
【００３２】
示される実施の形態では、ステッカーアセンブリ１３はベースフォイル１３ａを備えており、その上に、ＳｎでコーティングされたいくつかのＣｕフォイル１３ｂが位置しており、各ユニット燃料電池について１つのフォイル１３ｂが位置している。これらのフォイルはアノード電流コレクタであり、各々は、隣接するユニットセル（すなわち、素子１３ｃ〜１３ｈのアセンブリ）間で上に延びる部分を有している。したがって、これらの部分は、以下に記載する電流コレクタフレックスフォイルが接触する枠１３ｈの上面上に載る「舌部」を形成する。膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）１３ｅが各ＧＤＬ１３ｄの上に設置され、膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）１３ｅをＣｕフォイル上に接着するための接着剤１３ｃが設けられる。カソードＧＤＬ１３ｇが各ＭＥＡ上に設置され、ＭＥＡと多孔性の圧縮可能な枠材料１３ｈとの間にさらなる接着剤１３ｆが置かれる。
【００３３】
図５ｂは、気体分配部材（図示せず）上に位置決めされた、組立てられたステッカーアセンブリ１３を示す。
【００３４】
図に示すように、ステッカーアセンブリ１３も、スポット溶接支持部材２１がステッカーアセンブリ１３の上面を貫いて延びることができるように穴１４および切抜部１５を備えた、好適に設計された外形を有することによって適合される。
【００３５】
図６は、ステッカーアセンブリ１３の上に設置された新規な本発明の電流コレクタフォイル２６を設けることを示す。電流コレクタフォイル２６は、非導電性の、好ましくは高分子ベースの材料の薄いシートからなっている。フォイル２６は、燃料電池カソードに空気を供給するための通気穴２８を備えている。ステッカーアセンブリに面する側に、電流コレクタは導電性材料、好ましくは銅（Ｃｕ）からなるパターン２７を備えている。このパターンは、ステッカーにおける個々のセルへのおよび個々のセルからの導線を提供し、とりわけ温度およびセル電圧を検出するための検知点も提供する。電流コレクタフォイルについては図８に関連してより詳細に説明している。
【００３６】
図７は、電流コレクタフォイル２６上に配置された上部クランププレート３２を示す。クランププレートは、電流コレクタフォイルの穴２８に対応する通気穴３３を備えている。
【００３７】
既に上述したように、アセンブリ全体は、最終的に、裏当てプレート１１上のスポット溶接支持部材２１と一致する電極パターンを有する溶接機械において、好適には１回の動作で、スポット溶接によって接合される。電流を用いたスポット溶接以外に、レーザスポット溶接が可能である。
【００３８】
５つの燃料電池および１つのセンサセルを１列に並んだ構成で備える装置に適した本発明に係る電流コレクタフォイルが図８に示される。電流コレクタは、可撓性のフォイル材料でできており、上で規定したように「フレックスフォイル」と称され、導電性パターンを備えている。好ましくは、導電性パターンはＣｕを含んでおり、任意にＡｕでコーティングされている。電流コレクタフォイルは、アセンブリ全体に延在している。
【００３９】
フレックスフォイル８０は、２本の電流リード線、すなわち、第５のセル（図８では最も右側）のカソードに接続するカソード電流リード線８２と、燃料電池で発生した電力を出力端子に伝えるための第１のセル（図８では最も左側）のアノード側に接続するアノード電流リード線８４とを有している。
【００４０】
燃料電池の接触部をそれぞれＦＣ１〜ＦＣ５と称し、センサセルの接触部をＳＣと称する。面内アセンブリにおける各セルから、各セル電圧のプロービングを可能にするプローブリード線ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４が設けられている。プローブリード線は、たとえば燃料電池の停止中に各セルを短絡させるためにも用いることができる。
【００４１】
したがって、導電性パターンは、燃料電池によって発生した電流を運ぶためのリード線と、燃料電池を外部装置に結合するためのコネクタとを備える導体を形成する。導電性パターンは、弁を動作させるおよび／または制御するための電圧を供給するためのリード線も備え得る。
【００４２】
好適には、導電性パターンは、温度および／または電圧を検知するための検知手段として使用可能な素子も備えている。このような検知手段は、熱電素子および／または熱電抵抗器を含み得る。
【００４３】
好ましくは、電流コレクタフォイルは、外部結合用のコネクタを提供するためにアセンブリから縦方向または横方向に延びる舌部８６を備えている。
【００４４】
したがって、本発明に係る面内高分子電解質膜燃料電池アセンブリの電流コレクタフォイルは、一実施の形態では、裏当てプレートと、上部クランププレートと、上記上部プレートと上記裏当てプレートとの間に置かれた複数の燃料電池ユニットを備える少なくとも１つの平面型燃料電池アセンブリとを備えている。電流コレクタフォイルは特に、非導電性の可撓性の材料からなるベース／基板フォイルと、上記基板フォイル上に設けられた導電性材料からなるパターンとを備え、このパターンは、導線と、任意にセンサなどの機能部品とを備え、上記導電性パターンは、電流コレクタフォイルが上記アセンブリに取付けられたときに、アセンブリを構成する燃料電池ユニットが上記電流コレクタフォイルによって直列に接続されるように、上記面内高分子電解質膜燃料電池の配置に一致するように適合される。
【００４５】
ステッカーのアクティブなセルを被覆するフォイルの領域上に、燃料電池への空気のアクセスのための通気穴２８が設けられている。
【００４６】
フォイル２６は、アセンブリ全体の他の構成要素のように、スポット溶接支持部材２１を収容し、溶接動作のためにスポット溶接支持部材２１を上部クランププレートと接触させることができるように、複数の穴２９および切抜部を有している。
【００４７】
さらに、フォイルは、その端部の少なくとも１つに、アセンブリの外部接続のための接触領域３１を形成するように導電性パターン２７の導線が終端する、好適には縦方向に突出するフラップ３０を有している。この端子接触領域を設けることによって、外部の構成要素のはんだ付けを回避でき、これは製造および組立をさらに簡略化する。
【００４８】
代替的な実施の形態では、燃料電池アセンブリは、円形形状またはアーチ型形状で作ることもできる。
【００４９】
図９ａは、このような円形のアセンブリの概略断面図であり、一般に９０で示されている。ここで、２つの異なる種類の支持部材が設けられている。一方で、部材は図３に関連して前に説明したものと類似している。この実施の形態では、中央を外して設けられた舌部はすべて、外向き、すなわちプレートの端縁の方に向いている。他方で、中央に位置する支持部材９２が設けられている。これらの中央に位置する支持部材は、図９ｂに示される構成を有している。
【００５０】
上部プレートおよび支持プレートが十分に事前成形されていない場合には、上部プレートおよび支持プレートに弾性（側部の上方への動き）が存在し、溶接後に曲がったアセンブリの外端を持上げることになる（「十分に事前成形された」とは、溶接前にプレートを最終形状に曲げる状況を意味しており、したがって、「十分に事前成形されていない」とは、曲がったプレートの外端を溶接中に強制的に下に向けることを意味している。逆の状況では、すなわち、外端を溶接中に強制的に上に向ける場合には、支持プレート上の舌部は好ましくは内向きに向くはずである。支持プレート上の外向きに向いた舌部の構成によって、この弾性に起因するクランプ力が増大することになる（代替的に、舌部が上部プレート上にある場合には、内向きに向いた舌部）。
【００５１】
この実施の形態では、図９ｂに詳細に示される中央に位置する支持体９２は、それ自体が弾性を有し、上部プレートおよび支持プレートを垂直方向だけでなく横方向にも互いに固定した状態を保つ。
【００５２】
この実施の形態における燃料電池アセンブリ９０の外端が上部および支持体のばね力に起因して上向きに曲がると、支持プレートの外向きに向いた舌部は、溶接中に作用する圧縮よりもさらに大きく、プレート間に位置する構成要素を圧縮する。図９ｃに例示されているように２つ以上の外側溶接点がある場合、溶接支持体の軸と内側舌部９１ｉおよび外側舌部９１ｏの裏当てプレート１１の水平面との間の角度は異なり得て、好適には外側舌部の方が大きい。
【００５３】
実施例
本発明に係る新規な溶接を用いて、５つのセル（５つのアクティブなセルおよび１つのセンサセル）のアセンブリを２つ構築した。一方のアセンブリは厚みが０．５ｍｍの上部プレートを有し、他方のアセンブリは厚みが０．６ｍｍの上部プレートを有していた。両方のアセンブリで、支持プレートは０．５ｍｍであった。
【００５４】
上から下まで、上部プレート１５は、横方向の寸法が１２０×４６ｍｍのステンレス鋼（ＥＮ１．４３１０）材料であった。その下に、各セルのための接触領域およびセンサのための導線を規定する２０マイクロメートルの厚みのＣｕパターンを備えた、厚みが７０マイクロメートルの、ポリイミドからなるフレックスフォイル１４を設置した。燃料電池ステッカーのカソードＧＤＬおよび電流コレクタフォイルと接触する領域上に電気めっきすることによってフレックスフォイルを金でコーティングした。
【００５５】
燃料電池ステッカー１３は、寸法が１６×３６ｍｍの５つのＭＥＡ（ゴアＰ−０５２１５）と、寸法が１３×３３ｍｍの１０個のＧＤＬ（ＳＧＬ  ＢＣ３４）とを含んでいた。ＭＥＡおよびＧＤＬのより小さな部分がセンサセルのために用いられた。アノード電流コレクタフォイルは、接着剤が下向きに向いた、ＳｎでコーティングされたＣｕフォイル（Tesa４３８５）であり、枠材料１３ｈは圧縮可能な発泡材料（Poron４７９０）であった。燃料電池ステッカーで用いられた接着剤材料は３Ｍ  Ｆ９４６９ＰＣであった。
【００５６】
気体分配部材１２のために、厚みが０．４８ｍｍのポリカーボネート材料を用いた。
支持プレートおよび上部プレートは両方とも、化学エッチング法によって切抜かれた。支持プレートは上部プレートと同一の鋼でできていた。アセンブリ全体を組立てて溶接する前に、支持プレートの舌部を事前成形した。
【００５７】
溶接動作中、支持プレートと上部プレートとを特別な工具で圧縮した。スポット溶接装置を２０００Ａおよび３〜５Ｖで動作させた。
【００５８】
アセンブリを開放端モードで電気化学的に試験した。電気的接続は、１４極コネクタ（ＪＡＥ，ＩＬ−ＦＰＲ−１４Ｓ−ＨＦ）であった。起動後の２つのアセンブリの電気化学的性能を図１２に示す。一方の曲線が電力を示しており、他方の曲線が各アセンブリについての電流の関数としての電圧を示している。
【００５９】
これらの曲線によれば、より厚い上部プレート（０．６ｍｍ）を有するアセンブリがよりよく動作し、このアセンブリは２．１５Ｖの電圧でほぼ６Ｗを提供できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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