(57)【要約】  正電位端部（１ｃ１）と負電位端部（１ｂ１）とを有する燃料電池積層体（１）と、前記燃料電池積層体の表面（１ａ）からのガスまたは表面へのガスを連結するのに使用するマニフォールド（６）と、前記積層体から前記マニフォールドを電気的に絶縁するために前記マニフォールドと前記積層体との間に配置された電気的な絶縁アセンブリ（２０１）と、前記積層体からの電解質が、前記電気絶縁アセンブリを横切って移動するのを妨害するように、前記マニフォールドの電位を調整するユニット（７）とを有する、改良された電気絶縁を有する燃料電池システムである。
2008525970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池システムであって、
正電位端部と負電位端部とを有する燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の表面からのガスおよび表面へのガスを連結するために使用するマニフォールドと、
前記燃料電池積層体から前記マニフォールドを電気的に絶縁するために、前記マニフォールドと前記積層体との間に配置されている電気絶縁アセンブリと、
前記燃料電池積層体からの電解質が、前記電気絶縁アセンブリを横切って移動するのを妨害するように、前述マニフォールドの電位を調整するユニットと、
を有し、
前記ユニットは、前記燃料電池積層体の前記正電位端部と前記マニフォールドとの間に接続されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２】
前記ユニットは、前記マニフォールドの電位が、前記積層体の前記正電位端部で前記マニフォールドの電位と等しい、および、前記マニフォールドの電位より大きい、のうちの１つとなるように調整することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項３】
前記ユニットは、電源を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項４】
前記電源は、前記燃料電池積層体の前記正電位端部に接続された負端子と、前記マニフォールドに接続された正端子とを有するバッテリーを含むことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池システム。
【請求項５】
前記バッテリーは、前記正端部と前記マニフォールドとの間に、前記燃料電池積層体の前記正電位端部での電位と等しい電位および大きい電位のうちの１つの電位を提供することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池システム。
【請求項６】
前記ユニットは、電気導体であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項７】
前記電気導体はワイヤであることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池システム。
【請求項８】
前記電気絶縁アセンブリは、
前記マニフォールドに隣接する絶縁部材と、
前記積層体と前記絶縁部材の間で隣接する関係で配置される１つ以上のガスケットを含む１つ以上の他の部材と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項９】
前記絶縁部材は雲母板であることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１０】
前記雲母板は５０３Ｐフロゴパイト（phlogopite）雲母を含むことを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム。
【請求項１１】
前記１つ以上の他の部材は、
前記燃料電池積層体の表面に隣接する湿式ガスケットと、
前記湿式ガスケットに隣接するセラミック部材と、
前記セラミック部材と前記絶縁部材の間に配置された乾式ガスケットと、
を隣接する関係で含むことを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１２】
前記湿式ガスケットと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットと、前記絶縁部材とは、それぞれ額縁形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の燃料電池システム。
【請求項１３】
前記絶縁部材の上部端部の上部表面は、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各上部端部の上部表面を超えて伸びていることを特徴とする請求項１２に記載の燃料電池システム。
【請求項１４】
前記絶縁部材の下部端部の上部表面は、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各下部端部の上部表面を超えて伸びていることを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池システム。
【請求項１５】
前記ユニットが、前記燃料電池積層体の前記正電位端部に接続された負端子と、前記マニフォールドに接続した正端子と、を有するバッテリーを含むことを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１６】
前記ユニットが、前記燃料電池積層体の前記正電位端部と前記マニフォールドとの間に接続された電気ワイヤを含むことを特徴とする請求項１４に記載の燃料電池システム。
【請求項１７】
前記絶縁部材は、前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面に集まる飛散物が、前記マニフォールドの表面に集まる飛散物とブリッジするのを防ぐような形状となっていることを特徴とする請求項８に記載の燃料電池システム。
【請求項１８】
前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面が上向きに面する表面であり、前記マニフォールドの表面が上向きに面する表面であることを特徴とする請求項１７に記載の燃料電池システム。
【請求項１９】
前記燃料電池積層体の１つ以上の更なる面のうちの異なる１つの面にそれぞれ隣接して配置されている１つ以上の更なるマニフォールドと、
前記マニフォールドと前記更なるマニフォールドとが実質的に同じ電位であるように、前記マニフォールドと前記更なるマニフォールドとに接続している電気アセンブリと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２０】
前記燃料電池積層体の１つ以上の更なる面のうちの異なる面に隣接してそれぞれ配置されている、１つ以上の更なるマニフォールドと、
１つの異なる更なるマニフォールドと、前記積層体から前記１つの異なる更なるマニフォールドを電気的に絶縁するための前記１つの異なる更なるマニフォールドに隣接する前記積層体の更なる面との間にそれぞれ配置された、１つ以上の更なる電気絶縁アセンブリと、
前記積層体からの電解質が、前記１つの異なる更なるマニフォールドに隣接する前記更なる電気絶縁部材を通るのを妨害するように、異なる更なるマニフォールドの電位をそれぞれ調節するための１つ以上の更なるユニットと、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池システム。
【請求項２１】
マニフォールドから燃料電池積層体を電気的に絶縁するために、前記燃料電池積層体からの電解質が、前記燃料電池積層体の表面と前記マニフォールドとの間に配置されている電気絶縁アセンブリを通って流れるのを妨害する方法であって、
前記燃料電池積層体の正電位端部と前記マニフォールドとの間にユニットを接続する工程を有し、前記ユニットは、前記燃料電池積層体からの前記電解質の流れを妨害するように、前記マニフォールドの電位を調整することを特徴とする方法。
【請求項２２】
前記マニフォールドの電位が、前記燃料電池積層体の正の電位端部の電位と等しい、および、大きいのうちの１つとなるように調整されていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記マニフォールドの電位が、前記マニフォールドと前記燃料電池積層体の正の電位端部との間で、バッテリーおよび電気導体のうちの１つを接続することによって調整されていることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記電気導体がワイヤであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記絶縁アセンブリは、前記マニフォールドと、前記燃料電池積層体と前記絶縁部材との間で隣接関係で配置された１つ以上の他の部材とを含み、
前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面上に集まる飛散物が、前記マニフォールドの表面に集まる飛散物とブリッジをつくることを妨害する工程を更に有することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記１つ以上の他の部材は、前記積層体の前記表面に隣接している湿式ガスケットと、前記湿式ガスケットに隣接しているセラミック部材と、前記セラミック部材および前記絶縁部材の間に配置されている乾式ガスケットとを隣接する関係で含み、
前記妨害する工程は、前記絶縁部材の上部端部の上部表面が前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各上部端部の上部表面を超えて伸びるように、前記絶縁部材を配置する工程を含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記配置する工程では、前記絶縁部材の下部端部の上部表面が前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各下部端部の上部表面を超えて伸びているように更に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
燃料電池システムであって、
燃料電池積層体と、
前記燃料電池積層体の表面へのガスおよび表面からのガスを連結するために使用するマニフォールドと、
前記積層体から前記マニフォールドを電気的に絶縁するために、前記マニフォールドに隣接しかつ接触している絶縁部材と、前記絶縁部材と前記積層体の間に隣接する関係で配置されている１つ以上の他の部材と、を含む電気絶縁アセンブリと、
を含み、
前記絶縁部材は、前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面に集まる飛散物が前記マニフォールドの表面に集まる飛散物とブリッジをつくることを妨害するように配置されていることを特徴とする燃料電池システム。
【請求項２９】
前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面は、上向きに面する表面であり、前記マニフォールドの表面が上向きに面する表面であることを特徴とする請求項２８に記載の燃料電池システム。
【請求項３０】
前記１つ以上の他の部材は、前記燃料電池積層体に隣接する湿式ガスケットと、前記湿式ガスケットに隣接するセラミック部材と、前記セラミック部材および前記絶縁部材の間に隣接する関係で配置された乾式ガスケットとを含み、
前記絶縁部材は、前記絶縁部材の上部端部の上部表面が、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各上部端部の上部表面を超えて伸びるように配置されていることを特徴とする請求項２８に記載の燃料電池システム。
【請求項３１】
前記絶縁部材は、前記絶縁部材の下部端部の上部表面が、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各下部端部の上部表面を超えて伸びているように更に配置されていることを特徴とする請求項３０に記載の燃料電池システム。
【請求項３２】
前記湿式ガスケットと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットと、前記絶縁部材とが、それぞれ額縁形状を有することを特徴とする請求項３１に記載の燃料電池システム。
【請求項３３】
１つ以上の他の部材とともに絶縁アセンブリ中で使用される絶縁部材であって、
前記絶縁アセンブリは、燃料電池積層体の表面からマニフォールドを絶縁するために使用されるものであり、
前記絶縁部材は、前記絶縁アセンブリが使用される場合に、前記絶縁部材が前記マニフォールドと隣接しかつ接触しており、前記１つ以上の他の部材が前記絶縁部材と前記燃料電池積層体との間で隣接する関係となるように、配置されており、
前記絶縁部材は、前記１つ以上の他の部材の１つ以上の表面上に集まる飛散物が前記マニフォールドの表面に集まる飛散物とブリッジをつくることを妨害するように、配置されていることを特徴とする絶縁部材。
【請求項３４】
前記１つ以上の他の部材が、前記燃料電池積層体の前記表面に隣接する湿式ガスケットと、前記湿式ガスケットに隣接するセラミック部材と、前記セラミック部材および前記絶縁部材との間に配置されている乾式ガスケットと、を隣接する関係で含み、
前記絶縁部材は、前記絶縁部材の上部端部の上部表面が、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各上部端部で上部表面を超えて伸びるように配置されていることを特徴とする請求項３３に記載の絶縁部材。
【請求項３５】
前記絶縁部材は、前記絶縁部材の下部端部の上部表面が、前記マニフォールドと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとのうちの１つ以上の各下部端部で上部表面を超えて伸びるように更に配置されていることを特徴とする請求項３４に記載の絶縁部材。
【請求項３６】
前記湿式ガスケットと、前記セラミック部材と、前記乾式ガスケットとは、それぞれ額縁形状を有し、
前記絶縁部材は、額縁形状を有することを特徴とする請求項３５に記載の絶縁部材。
【請求項３７】
額縁形状で配置された、第１および第２の水平部材と、第１および第２の垂直部材と、を有する絶縁部材であって、
前記垂直方向への前記第１および第２の水平部材の１つ以上の伸びが、前記水平方向における前記垂直部材の伸びよりも大きいことを特徴とする絶縁部材。
【請求項３８】
前記絶縁部材は６００℃で１０8オーム−ｃｍ以上の絶縁抵抗を有することを特徴とする請求項３７に記載の絶縁部材。
【請求項３９】
前記絶縁部材は雲母を含むことを特徴とする請求項３８に記載の絶縁部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、特に、燃料電池積層体から積層体と共に使用されるマニフォールドに電解質の流れを妨害するために適合した外側にマニフォールドを集配した燃料電池システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は電気化学的反応によって炭化水素燃料中に蓄えられた化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するデバイスである。一般に、燃料電池は、電気的に帯電されたイオンを伝導する役目をする電解質によって分離されたアノードとカソードとを有する。燃料電池は、反応性の燃料ガスをアノードに通過させ、酸化剤ガス（oxidizing gas）をカソードに通過させることによって作動する。有用な電力レベルを生成するために個別の燃料電池が直列に多数個積層されており、燃料電池積層体を形成する各燃料電池の間には電気伝導分離板が設けられている。
【０００３】
燃料電池積層体は、内側にあるいは外側にマニフォールドで集配された積層体であり得る。内側にマニフォールドで集配された積層体は、通常、燃料電池プレート中に作られた燃料と酸化剤ガスとを運ぶためのガス通路を含む。外側にマニフォールドで集配された燃料電池積層体において、燃料電池プレートはその両端部に開放して置かれ、ガスは燃料電池積層体のそれぞれの面までシールされたマニフォールドにより燃料電池まで運ばれる。燃料電池積層体のそれぞれのタイプのマニフォールドは、燃料電池まで燃料と酸化剤ガスを運ぶためのシールされた通路を提供し、これらのガスが環境へおよびと他のマニフォールドへ漏出するのを防いでいる。マニフォールドのこれらの機能は、燃料電池積層体の作動条件下で積層体寿命を持続するために実行されなければならない。
【０００４】
燃料電池積層体は電気導体であり、燃料電池積層体の一方の端部は正の最高電位（燃料電池積層体の正電位端部）であり他端部は負の最高電位（燃料電池積層体の負電位端部）であるように、その長さ方向に沿って電位勾配を有する。したがって、外側マニフォールドは通常、金属材料で作られるが、燃料電池積層体の回路をショートさせないように燃料電池積層体から電気的に絶縁されなければならない。電気絶縁アセンブリは、絶縁性の絶縁体と１個以上のガスケットを含み、所望の電気絶縁を形成するために金属マニフォールドと燃料電池積層体との間で使用される。通常の外側マニフォールドシステムは、３〜４つのマニフォールドを含み、各マニフォールドは各マニフォールドに同様のシールと絶縁性の絶縁を提供するために同様の電気絶縁アセンブリを使用する。
【０００５】
図１に慣用の外側マニフォールドで集配された燃料電池システム１００の通常の構成におけるマニフォールドと電気絶縁アセンブリの概略的な分解組立図を示す。図に示されるように、燃料電池システム１００は燃料電池積層体１と、燃料電池積層体１の表面Ｉａを覆う、金属マニフォールド６を含むマニフォールドと、燃料電池積層体１とマニフォールド６の間に配置された電気絶縁アセンブリ１０１とを含む。電気絶縁アセンブリ１０１は、電気絶縁部材５と、燃料電池積層体の表面Ｉａに隣接する湿式ガスケット２、湿式ガスケット２に隣接するセラミックブロックまたは部材３、およびセラミックブロック３と電気絶縁部材５の間に配置された乾式ガスケット４を隣接している関係で含む。燃料電池システムの他のマニフォールドは同様の設計を使用する。
【０００６】
例えば、溶融炭酸塩燃料電池などの液体電解質燃料電池システムにおいて、電気絶縁アセンブリ１０１によって提供される電気絶縁体は、燃料電池中の液体電解質が燃料電池積層体からマニフォールド６に隣接する電気絶縁アセンブリ１０１の部品を濡すポイントまで移動するときに、厳しい危険にさらされる。特に、燃料電池の作動中に、燃料電池積層体の表面Ｉａは液体電解質で濡れて、液体電解質は湿式ガスケット２によって吸収される。セラミックブロック３は湿式ガスケット２の表面に隣接するその表面を通って液体電解質と接触するようになる。電解質がセラミックガスケットを横切って乾式ガスケット４に達するように運ばれると、セラミックブロック３の絶縁容量は実質的に減少する。その結果、マニフォールド６と燃料電池積層体１の間の電気絶縁性は、燃料電池積層体１とマニフォールド６の間での電圧低下の主要な原因となる乾式ガスケットを維持するのを難しくする。この電圧低下は５００ボルト程度の大きさであり得る。
【０００７】
積層体表面Ｉａから電気絶縁アセンブリ１０１を通る電解質移動は、燃料電池積層体とマニフォールドの間の電位の違いによって促進される。一般に、マニフォールドは、積層体の正の最高電位と負の最高電位の間で一定の電位変動を有する。このことは、マニフォールドを燃料電池積層体の正電位端部より低い電位となるようにさせる。その結果、正電位が積層体とマニフォールドの間に印加される。これは、順番に、燃料電池積層体から電気絶縁アセンブリ１０１を通過する電解質の流れを促進する。
【０００８】
特に、燃料電池積層体１の正電位端の電位は、以下に示すように炭酸塩イオン(ＣＯ3--)の形成を導く。
ＣＯ2＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→ＣＯ3--
【０００９】
これらの炭酸塩イオンはマニフォールド６で低い電位に引きつけられるが、この低い電位は燃料電池積層体の正の電位に対して負の電位として示される。それにより、燃料電池積層体の正の電位端から電気絶縁アセンブリ１０１を横切ってマニフォールド６に向かって電解質の流れを容易にする「電気化学的ポンプ」が生成される。その結果、ブロック３と、ガスケット４と、電解質を有する絶縁性の絶縁体５とを濡らし、絶縁性特性を危険に晒しかつ電気絶縁アセンブリ１０１の電気絶縁能力を下げることになる。
【００１０】
慣用の電気絶縁アセンブリは、米国特許第６，４１３，６６５号公報に記載されているように、例えば、ブロック３に対する滑らかなセラミックブロックを利用することによって電解質の流れを阻止するために適合されてきた。そのような構成は、マニフォールドに隣接する電気絶縁アセンブリ部品の濡れを遅延することによって電気絶縁特性を維持する電気絶縁アセンブリの特性を維持する能力を長引かせてきた。しかしながら、時間がたつにつれて、電解質の移動はまだ起こり得る。従って、燃料電池積層体からそのような電気絶縁アセンブリを通る電解質移動を妨害する追加の方法が未だに求められている。
【特許文献１】米国特許第６，４１３，６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、燃料電池積層体と燃料電池積層体で使用されるマニフォールドとの間での電気絶縁を提供する電気絶縁アセンブリを通る電解質の移動を更に抑えるために適合された燃料電池システムを提供することである。
【００１２】
本発明の更なる目的は、電解質移動の低減が簡単かつ費用効率のよい方法で実行されるような上記説明したタイプのシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明に関する概要
本発明の原理によると、上記および他の目的は、正電位端部と負電位端部とを有する燃料電池積層体と、前記燃料電池積層体の表面からまたは前記燃料電池積層体の表面へのガスを連結するのに使用するマニフォールドと、前記燃料電池積層体から前記マニフォールドを電気的に絶縁するために、前記マニフォールドと前記積層体との間に配置されている電気絶縁アセンブリと、前記燃料電池積層体からの電解質が前記電気絶縁アセンブリを横切って移動するのを妨害するように、前述マニフォールドの電位を調整するユニットと、を有する燃料電池システムで実現される。特に、前記ユニットは、マニフォールドの電位が少なくとも前記積層体の前記正電位端部の電位に少なくとも近づき、好ましくはこの電位より等しいかまたは大きいようにマニフォールドの電位を調整するように適合されている。
【００１４】
本明細書の以下に記載されるような本発明の実施例において、ユニットは、例えば、ある場合にはバッテリーなどの電源の形態をとり、別の場合には、電気ワイヤの形態をとる。
【００１５】
また、燃料電池積層体から電気絶縁アセンブリを通る電解質の移動を遅らせる方法が記載される。
【００１６】
本発明の更なる態様において、電気絶縁アセンブリの絶縁部材は、飛散物の蓄積が燃料電池積層体とそのマニフォールドの間に提供される電気絶縁を危険にさらすのを防ぐように適合させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の上記および他の特徴および態様は付随の図面と関連する以下の詳細な記述を読むことによって明らかになるであろう。図２に本発明の原理に従う外側にマニフォールドで集配された燃料電池システム２００の分解組立図を示す。燃料電池システム２００は燃料電池積層体１と燃料電池積層体１の表面１ａを覆うマニフォールドとを有する。電気絶縁アセンブリ２０１は、燃料電池積層体からマニフォールド６を電気的に絶縁するために燃料電池積層体１とマニフォールドの６つの間に配置される。図に示されるように、電気絶縁アセンブリ２０１は、図１の電気絶縁アセンブリ１０１として同様の構成を有し、絶縁部材５と、燃料電池積層体表面Ｉａに隣接しセラミックブロック３が次に続く湿式ガスケット２と、互いに隣接関係で配置された乾式ガスケット４とを有する。図に示されたように部材２〜５は全て額縁形状を有するように形成されている。
【００１８】
絶縁部材５は、高い絶縁抵抗、すなわち６００℃で１０8オーム−ｃｍ以上を有する。コゲビ・インク（Cogebi, Inc）で製造された５０３Ｐフォロゴパイト（phlogopite）雲母などの雲母シート材料は、絶縁部材５を形成するために使用され得る。
【００１９】
上記説明したように、燃料電池積層体１は長さ方向に沿って大きな電位勾配を有する。図示されるように、負の端子を有する燃料電池積層体１の負電位端部１ｂ１は、負の最大電位を有し、正の端子１ｃ１を有する燃料電池積層体の正の電位端部１ｃが正の最大電位である。マニフォールド６は、燃料電池積層体１の正の最大電位と負の最大電位間の電位である一定の電位にいる。特に、マニフォールド６は、燃料電池積層体１の正電位端部１ｃの電位よりも低い電位である。上記記載されたように、このことは、電解質を燃料電池積層体の端部の１ｃから電気絶縁アセンブリ１０１を通りマニフォールドまで流させる。
【００２０】
本発明に基づいて、燃料電池システム２００は、電解質積層体からマニフォールドまで電解質の流れを妨害するようにマニフォールド６の電位を調整するためのユニット７を提供する。特に、ユニット７は、マニフォールド６の電位が燃料電池積層体１の正端部１ｃの電位に近づくようにマニフォールド６の電位を調整する。好ましくは、この調整は、マニフォールド６の電位が燃料電池積層体の正端部１ｃの電位に等しいまたは大きいようになるように調整されている。
【００２１】
図２に示された例示の実施例において、ユニット７は、燃料電池積層体端部１ｃとマニフォールド６の間で接続された電源７ａの形態である。特に、電源は、マニフォールド６に接続された電源の正端子７ａ１と燃料電池積層体１の正端部１ｃに接続された電源の負端子７ａ２とを有するバッテリーであり得る。１２ボルトの車のバッテリーなどのバッテリーは、電源７ａとして使用されるために適合されている。
【００２２】
この接続と共に、電源７ａは、燃料電池積層体１の正端部１ｃでマニフォールドの電位がそれに達成するように、マニフォールドの電位を増加させるためにマニフォールド６に正電位を印加する。好ましくは、上記説明したように、バッテリー電位は、バッテリー電位が燃料電池積層体１ｃでその電位と等しいあるいはそれを超えるようなものである。
【００２３】
この方法で、燃料電池積層体１とマニフォールド６の間の電位勾配は、少なくとも減少し、バッテリー７の好ましい形態では、ゼロとなり、または逆となる。その結果、燃料電池積層体表面Ｉａにおいて、炭酸塩イオンは、マニフォールド６に引き付けられるのが減り、したがって、絶縁アセンブリ２０１を横切る電解質の駆動力は、少なくとも低減し、そうでなければ、止められるか逆にされる。このことは、セラミックブロック３、乾式ガスケット４および絶縁部材５が電解質が無いまま存続することを助け、それによって、電気絶縁アセンブリ２０１がその電気絶縁特性を維持するのを支援する。
【００２４】
本発明に基づく図２の燃料電池システム２００の代替の実施例を図３に示す。特に、図２において、ユニット７は、燃料電池積層体１の正の端部１ｃをマニフォールド６に接続する電気導体７ｂの形態である。通常、電気導体７ｂは、国際電気コード（National Electrical Code）に従ってサイズされた電気ワイヤであり得る。通常のワイヤは、１/１６インチのＳＳ３１６の溶接ロッドであり得る。また、電気導体は、燃料電池の電力格付けに基づく国際電気コードに従ってサイズされた抵抗体とヒューズを含み得る。
【００２５】
電気導体７ｂの存在は、マニフォールドの電位を燃料電池積層体１の正電位端部の電位の近くになるようにさせる、図２のバッテリーと同様に作用する。このことは、順番に、燃料電池積層体から電気絶縁アセンブリ２０１を通る電解質流動を減少するまたは妨害して、その結果、その電気絶縁特性を維持する傾向に作用する。従って、電気絶縁は、燃料電池積層体の運転寿命にわたって、マニフォールド６と燃料電池積層体１の間をよりよく維持することができる。
【００２６】
マニフォールド６と燃料電池積層体１の１面１ａに隣接する絶縁アセンブリ２０１のみが図２と図３で例示されていることに着目すべきである。しかしながら、燃料電池システム２００は、通常、同様のマニフォールドと燃料電池積層体の他の面の１つ以上に隣接する、関連する絶縁アセンブリ２０１を持ち得る。いくつかの応用において、これらのマニフォールドは、同じ電位であるように電気的に接続されるだろう。従って、例えば、１/１６インチのステンレス製のＳＳ３１６溶接ロッドなどの１本のまたは複数のワイヤ２０２を固定する共通の積層体マニフォールドは、電気接続を提供するのに使用され得る。そのような場合、マニフォールドの１つとその関連する積層体表面の間のユニット７は、燃料電池積層体の正の端部１ｃの電位に近い電位を有する全てのマニフォールドを提供するのに十分である。
【００２７】
しかしながら、燃料電池積層体のマニフォールドが電気的に接続されない応用において、ユニット７は、積層体の正の電位端部で燃料電池の各面とそれに面しているマニフォールドの間に提供され得る。
【００２８】
本発明の更なる態様において、図２と図３に示されている燃料電池システム２００は、飛散物がマニフォールド６と燃料電池積層体１との間の電気絶縁を危険にさらすのを防ぐためのバリアを提供するように更に変更され得る。理解され得るように、伝導性材料を含む飛散物は、高温で腐食性材料の存在による燃料電池システム２００中で通常形成される。飛散物は、電気絶縁アセンブリ２０１の上部外側表面２０１ａと、マニフォールド６の上部端部６ａの上部表面と、電気絶縁アセンブリ２０１の上部内側表面２０１ｂと、マニフォールド６の下部端部６ｂの上部表面に蓄積する。この飛散物がマニフォールド６と、燃料電池積層体に隣接する、すなわち、セラミックブロック３および/又は湿式ガスケット２に隣接する、電気絶縁アセンブリ部品の間にブリッジを形成するならば、そのような伝導性飛散物の蓄積は、燃料電池積層体１とマニフォールド６の間で電気絶縁を危険にさらすかもしれない。
【００２９】
図４Ａは、飛散物のブリッジを禁止するために適合された図２および図３の燃料電池システム２００の変更された構成の分解組立面を示す。この構成において、図２および図３に示された電気絶縁アセンブリ２０１は、セラミックブロック３と乾式ガスケット４とマニフォールド６のそれぞれの上部外側端部３ａ，４ａ、６ａの上部外側表面３ａ１，４ａ１と６ａ１を超えて伸びている外側表面５ａ１を有する絶縁部材５を提供するために変更された。さらに、絶縁部材５の下部端部５ｂの上部内側表面５ｂ１は、ガスケット３とセラミックブロック４とマニフォールド６の下部端部３ｂ、４ｂおよび６ｂの上部内側表面３ｂ１，４ｂ１，６ｂ１の上に伸びている。
【００３０】
その結果、絶縁部材５は、表面６ａ１から表面３ａ１と４ａ１を切り離し、表面６ｂ１から表面３ｂ１と表面４ｂ１を切り離す物理的なバリアを形成する。従って、セラミックブロック３と乾式ガスケット４上の飛散物は、マニフォールド６上の飛散物とブリッジすることが妨害される。このようにして、これらの要素、従ってマニフォールドと積層体とが飛散物によって電気的に接続されることが避けられる。
【００３１】
図４Ｂは、乾式ガスケット４に隣接する絶縁部材５の表面からみた、図４Ａの絶縁部材５の正面図である。図４Ｂで点線で示されるマニフォールド６は、絶縁部材５の反対の面に隣接している。図からわかるように、絶縁部材５の上部外側端部５ａの上部表面５ａ１は、上記記載されたようにバリアを形成するために、マニフォールド６の上部外側端部６ａの上部表面６ａ１を超えて伸びている。また、上記記載されたように、このバリアは、表面３ａ１と４ａ１の飛散物が表面６ａ１の飛散物とブリッジをつくることを防ぐ。
【００３２】
同様に、電気絶縁部材５の下部端部５ｂの上面５ｂ１は、別のバリアを形成するためにマニフォールド６の下部端部６ｂの上面６ｂ１を超えて伸びている。このバリアは、同様に、表面３ｂ１，４ｂ１上の飛散物が表面６ｂ１上の飛散物とブリッジをつくることを妨害する。
【００３３】
したがって、これらのバリアは、セラミック部材３と乾式ガスケット４上に蓄積する飛散物がマニフォールド６の飛散物と接続することを妨害する。このように、マニフォールド６と燃料電池積層体１の間の電気絶縁は改良され、その結果、燃料電池システムの寿命と性能とが広がる。
【００３４】
すべての場合において、上記記載された構成は単に本発明の応用を示す多くの可能な特定の実施例の例示であることが理解される。多くの様々な構成が本発明の精神と範囲を逸脱しないで、本発明の原理に従って容易に案出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】慣用の外側にマニフォールドで集配された燃料電池システムの通常の構成を示す分解組立図である。
【図２】本発明の原理に従う外側にマニフォールドで集配された燃料電池システムの分解組立図である。
【図３】図２の燃料電池システムの代替の実施例を示す図である。
【図４Ａ】本発明の図２と図３の燃料電池システム２００の変更された構成の分解組立図である。
【図４Ｂ】図４Ａの絶縁部材の正面図である。
【図１】
2008525970.tif 000003
【図２】
2008525970.tif 000004
【図３】
2008525970.tif 000005
【図４Ａ】
2008525970.tif 000006
【図４Ｂ】
2008525970.tif 000007
【国際調査報告】
2008525970.tif 000008
2008525970.tif 000009