(57)【要約】  本出願は、燃料電池構造体用のバイポーラ導電プレート（２０）に関し、前記プレートは、一連のうねりの形態の流体循環チャネルのネットワークを有し、前記チャネルは、成層現象を低減するために、好ましくは規則的に分布された幅狭の部分を有する。
2021519506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池構造体に挿入するのに適したバイポーラ導電プレート（２０，２０．１，２０．２）であって、当該プレートが、第１外面（２０Ａ）上に、平行に配置された１以上の数の流体循環チャネル（３１）の第１アレイを含み、前記流体循環チャネルの各々が、前記プレートの長手方向軸に平行な軸の両側に一連のうねりの形態の経路を有する、バイポーラ導電プレート。
【請求項２】
前記チャネルが、縮小された断面の部分（３３）を含む、請求項１に記載のバイポーラ導電プレート。
【請求項３】
前記縮小された断面の部分が、前記チャネルの前記経路において周期的に、特には、前記うねりのピーク（３１ａ）又は窪んだゾーン（３１ｂ）の高さにて分布されている、請求項２に記載の導電プレート。
【請求項４】
前記第１外面（２０Ａ）の反対側の第２外面（２０Ｂ）上に流体循環チャネル（４１）の第２アレイを含み、前記流体循環チャネル（４１）の各々が、前記プレートの長手方向軸（Ａｙ）に平行な軸の両側における一連のうねりの形態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバイポーラ導電プレート。
【請求項５】
前記第２アレイの前記チャネル（４１）の前記うねりが、前記チャネル（３１）の第１アレイの前記チャネルの前記うねりに対して位相シフトされ、又は有利には逆位相である、請求項４に記載のバイポーラ導電プレート。
【請求項６】
前記第２アレイが、前記第１アレイの前記チャネルの個数よりも多数のチャネルを含む、請求項４又は５に記載のバイポーラ導電プレート。
【請求項７】
前記第１外面（２０Ａ）が、第２シート（４０）に組み付けられた第１シート（３０）の前面（３０Ａ）であり、前記第２シート（４０）の前面（４０Ａ）が前記第２外面（２０Ｂ）を形成し、前記第１アレイの前記チャネルが、前記第１シートに形成された溝であり、前記第２アレイの前記チャネルが、前記第２シートに形成された溝であり、前記第１アレイの前記溝及び前記２アレイの前記溝が接触ゾーン（１３１，１４１）を含み、前記第１アレイの前記溝が前記第２アレイの前記溝に対して所定の容積（１５０）を構成するように配置されており、前記容積（１５０）が、前記プレートの第１外縁の高さに位置する第１開口部（２８）と、前記プレートの、前記第１縁に対向する第２外縁の高さに位置する第２開口部（２８）との間での熱伝達流体の通過のためにある、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバイポーラ導電プレート。
【請求項８】
−少なくとも１つの膜電極アセンブリと、
−請求項１〜７のいずれか一項に記載のバイポーラプレート（２０．１）と、を備えた燃料電池構造体。
【請求項９】
−少なくとも１つの膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）と、
−前記膜電極アセンブリの第１側に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載の第１バイポーラプレート（２０．１）であって、一連のうねりの形態のアノードチャネルのアレイが設けられた第１バイポーラプレート（２０．１）と、
−前記膜電極アセンブリの第２側に配置された請求項１〜７のいずれか一項に記載の第２バイポーラプレート（２０．２）であって、前記アノードチャネルの前記うねりに対して逆位相であるか又は逆の曲率半径を有するカソードチャネルのうねりが設けられた第２バイポーラプレート（２０．２）と、を備えた、燃料電池構造体。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのバイポーラ導電プレートを備えた燃料電池が装備された車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、燃料電池の分野に関し、特には、ＰＥＭＦＣ（「ポリマー電解質膜燃料電池」又は「プロトン交換膜燃料電池」の略語）タイプの水素電池の分野に関する。
【０００２】
本出願は、特に、設計が強化された１以上のバイポーラプレートを有する燃料電池デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
燃料電池１は、化学エネルギーを電気エネルギーに変換する、少なくとも１つの電気化学セル２を備えた変換器であり、電気化学セル２は、電解質８によりカソード６から分離されたアノード４を含む。
【０００４】
水素電池の電気化学セルには、通常、２つの異なるガスが供給される。第１のガスである水素がアノードと接触して酸化し、第２のガスである酸素又は空気がカソードと接触し、以下の電気化学反応に従って還元する。
【数１】
2021519506.tif 000003
【数２】
2021519506.tif 000004
【０００５】
酸化により電子が生成されて、セル外部の電気回路１０を介してアノード４からカソード６に循環する。その結果、この電気回路１０に組み込まれている要素１２が、セルにより電気を供給され得る。
【０００６】
電極４と電極６とを分離している膜８は、一般的に、多孔質で電気絶縁性ではあるがイオン伝導性である材料から作られる。ＰＥＭＦＣタイプの燃料電池のセルは、一般的に、ポリマー（特にはフルオロポリマー）を基材とするプロトン交換膜の形態の電解質を有する。
【０００７】
ＰＥＭＦＣタイプの燃料電池は、一般的に、基本セルを積み重ねることにより作製され、セルの各々が、ＭＥＡ（本明細書において、アノード膜カソードスタックに対応する「膜電極アセンブリ」）として知られている要素のバイポーラプレートの面と、別のバイポーラプレートの面との間に形成される。
【０００８】
バイポーラプレートは幾つかの機能を有し、これらは、
−試薬（アノード端に水素を、カソード端に空気又は酸素）を、試薬サイト上のチャネルを介して供給する、
−電流を集めて１つのセルのアノードから隣接するセルのカソードに導電する、
−基本セルの機械的強度、この強度は、特に、スタックのクランピングによる機械的応力に耐える必要がある、
−ガス密性、
−熱を放出する、
−反応中に発生した未使用のガス及び水を排出する、である。
【０００９】
このため、バイポーラプレートは、一般的に、各面に溝又はチャネルを備え、第１面のチャネルは水素供給を可能にし、一方、第１面の反対側の第２面のチャネルは酸素供給を可能にする。
【００１０】
従って、反応物が電極４、電極６に、バイポーラプレート１３に存在する供給チャネルを介して導入され、また、これらの供給チャネルは、電気化学反応の生成物を排出することも可能にする。供給チャネル及び電極により区切られた容積が、電極がアノードである場合はアノードコンパートメント１４を形成し、電極がカソードである場合はカソードコンパートメント１６を形成する（図１）。
【００１１】
電気化学水素電池の性能は、特に膜８の含水量に依存する。この水分が、膜８を介した水素イオンの十分なイオン伝導を可能にしている。膜８の水和は、カソードのレベルで生成された水により自然に維持される。
【００１２】
カソードで生成された水の一部が、膜８を通って拡散した後、アノードに移動する。
【００１３】
すると、水素用のコンパートメントに水が蓄積する現象が生じ得る。しかし、アノードでの水分含有量又は水の過剰な蓄積の原因は、以下の場合が多い。すなわち、
−アノードの活性表面積を低減させ、従って、活性表面積のまだ活性であるゾーンを横切る電流密度を増大させる、
−アノードで過電圧を引き起こし、これが、セルにより供給される電圧を低下させ、従ってセルの効率を低下させる、
−外部回路により設定された端子の電圧に対してセルにより生成されるのに適した電流を低下させ、従ってその電力を低下させる、
−局所的な埋め込みゾーンにおいて水素不足を生じさせ、これが、セル構造体の劣化を生じさせてその耐用年数を短くする場合がある、
−カソードからアノードへの窒素拡散を過度に増大し、セルを劣化させやすい水素不足を生じさせる。
【００１４】
すなわち、特にアノードコンパートメントにおける水、液体、及びガスの蓄積の過度の停滞が、電気化学セルの性能を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の課題は、上述の欠点に関して強化された新規のデバイスを見つけることである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施形態は、燃料電池構造体に挿入するのに適したバイポーラ導電プレートを想定しており、前記プレートは、第１外面上に、平行に配置され且つ各々が一連のうねり（波状起伏）(undulation)の形態の経路を有する１以上の流体循環チャネルの第１アレイを含む。
【００１７】
前記チャネルのこの特別な形状が、遠心力を使用して、停滞及び水栓を防止し、従って、前記チャネル内のガスの流れの促進を可能にする。これが、優れた効率を得ることに役立つ。
【００１８】
前記チャネルは、有利には、さらに、縮小された断面の部分を含む。前記チャネルのこのような形状が、前記チャネルにより運ばれるガスの加速を局所的に発生することを可能にする。前記縮小部分は、うねった（波状の）形状と組み合わされて、前記チャネル内の良好なガス循環に寄与する。
【００１９】
有利には、前記縮小された断面の部分は、規則的に、すなわち、前記チャネルの経路において、所定の周期に従って周期的に分布されている。好ましくは、前記縮小された断面の部分は、前記うねりのピーク又は窪んだゾーンに分布されている。
【００２０】
また、前記バイポーラ導電プレートは、前記第１外面の反対側の第２外面上にも、一連のうねりの形態の流体循環チャネルの第２アレイを含み得る。
【００２１】
前記第２アレイもまた、好ましくは、縮小された断面の部分を含む。
【００２２】
特定の実施形態は、前記第２アレイの前記チャネルの前記うねりが、前記第１チャネルのアレイの前記チャネルの前記うねりに対して、位相シフトで、又は有利には逆位相で配置され得ることを想定している。
【００２３】
前記第２アレイは、典型的に、前記第１アレイの前記チャネルの個数よりも多数のチャネルを含む。
【００２４】
前記第１外面が、第２外面を形成する第２シートに組み付けられた第１シートの面であるバイポーラ導電プレートの使用のオプションによれば、前記第１アレイの前記チャネルは、前記第１シートに形成された溝である。前記第２アレイの前記チャネルは、前記第２シートに形成された溝であり、前記第１アレイの前記溝と前記第２アレイの前記溝とが複数の点にて互いに支持し合っており、前記第１アレイの前記溝は、前記第２アレイの前記溝に対して、熱伝達流体の通過のための容積を構成するように配置されている。
【００２５】
本発明はまた、以上に定義した１以上のバイポーラ導電プレートを備えた燃料電池構造体に関する。
【００２６】
本発明の一実施形態は、以下の要素を含む燃料電池構造体を特に想定している。これらの要素は、
−少なくとも１つの膜電極アセンブリと、
−前記膜電極アセンブリの第１側に配置された第１バイポーラプレートであって、一連のうねりの形態のアノードチャネルのアレイが設けられた第１バイポーラプレートと、
−前記膜電極アセンブリの第２側に配置された第２バイポーラプレートであって、前記アノードチャネルの前記うねりに対して逆位相であるか又は前記アノードチャネルの経路に対して逆の曲率半径を有する経路を有している、カソードチャネルのアレイのうねりが設けられた第２バイポーラプレートと、である。
【００２７】
このような構成は、また、前記膜の両側での良好な水分布を可能にし、従って、このようなプレートを備えたセルの効率を改善するのに役立つ。
【００２８】
本発明は、また、以上に定義したような少なくとも１つのバイポーラ導電プレートを備えた燃料電池が装備された車両に関する。
【００２９】
本発明のさらなる詳細及び特徴は、以下の添付図面を参照しつつ、以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【００３０】
異なる図面の、同一の、類似の又は同等の部分には、１つの図面から別の図面への移行を容易にするために同じ参照番号が付されている。図面に示されている様々な部分は、図面を読み易くするために、必ずしも均一な縮尺ではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】燃料電池及びそのバイポーラプレートを概略的に示す図である。
【図２Ａ】わずかにうねった形状のアノードチャネル及びカソードチャネルのアレイを備えたバイポーラ導電プレートを示す図である。
【図２Ｂ】わずかにうねった形状のアノードチャネル及びカソードチャネルのアレイを備えたバイポーラ導電プレートを示す図である。
【図３】うねりの連続の形態のアノードチャネル又はカソードチャネルの縮小された断面の部分を備えた特定の構造を示す図である。
【図４Ａ】うねったカソードチャネル及びアノードチャネルを有するバイポーラ導電プレートを形成しているシートの組立体を示した図であり、前記シートが、前記シート間に機械的強度を高めることを可能にする支持ゾーンを形成するように配置され、また、前記シート間に、熱伝達流体の移動を可能にするための空間が設けられている。
【図４Ｂ】うねったカソードチャネル及びアノードチャネルを有するバイポーラ導電プレートを形成しているシートの組立体を示した図であり、前記シートが、前記シート間に機械的強度を高めることを可能にする支持ゾーンを形成するように配置され、また、前記シート間に、熱伝達流体の移動を可能にするための空間が設けられている。
【図５】アノードチャネルのうねった経路の、同一のバイポーラ導電プレートに属する反対側の面に位置するカソードチャネルのうねった経路に対する特定の構造を示す図である。
【図６Ａ】バイポーラ導電プレートのアノードチャネルの、別のバイポーラ導電プレートのカソードチャネルに対する逆位相構成を示す図であり、これらの２つの導電プレートは、同一のＭＥＡ構造体の両側に配置されている。
【図６Ｂ】バイポーラ導電プレートのアノードチャネルの、別のバイポーラ導電プレートのカソードチャネルに対する逆位相構成を示す図であり、これらの２つの導電プレートは、同一のＭＥＡ構造体の両側に配置されている。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
異なる図面の、同一の、類似の又は同等の部分には、１つの図面から別の図面への移行を容易にするために同じ参照番号が付されている。
【００３３】
図面に示されている様々な部分は、図面を読み易くするために、必ずしも均一な縮尺ではない。
【００３４】
図２Ａ、２Ｂは、それぞれ、本発明の実施形態に従って使用されるバイポーラ導電プレート２０の第１外面２０Ａ、及び、第１外面２０Ａの反対側の第２外面２０Ｂを示す。導電材料を基材とし、好ましくは耐腐食性であるこのプレート２０は、ステンレス鋼などの金属材料であり得、例えば、ＡｆｎｏｒＮＦ Ａ ３５５３７規格の基準Ｚ２ＣＮＤ１７−１２に対応するＡＩＳＩ規格の３１６Ｌ型ステンレス鋼であり得る。プレート２０は、第１外面２０Ａ上に、流体チャネル３１を形成している溝を含み、また、第２外面２０Ｂ上に、流体チャネル４１を形成している溝を含む。
【００３５】
バイポーラ導電プレート２０は、電気化学セルのスタックから形成された燃料電池に組み込まれるのに適しており、セルスタックは、一般的に、同一タイプの複数の積み重ねられたバイポーラプレートを含む。例えば、２３０個のセルのスタックにおいて、以下に説明するように、２２９枚のバイポーラ導電プレートを設け、そして、２枚の端部導電プレートのそれぞれをスタックの各端に設けることが可能である。７０個のセルのスタックにおいては、以下に説明するように、例えば６９枚のバイポーラ導電プレートを設け、そして、２枚の端部導電プレートのそれぞれをスタック各端に設けることが可能である。
【００３６】
バイポーラ導電プレート２０は、一体部品として作成されても、或いは、図２Ａ、図２Ｂに示されている例のように、複数の部品（例えば、シート３０，シート４０）を互いに接触配置した組み立ての結果であってもよい。
【００３７】
プレート２０の第１面２０Ａ（図２Ａ）は、詳細には、平行に配置された流体循環チャネル３１の第１アレイを含む。チャネル３１は、本明細書において、水素を循環させるためのアノードチャネルである。プレート２０に（本明細書ではシート３０に）形成された溝及びその他の中空パターンは、様々な技術、例えば、成形、エンボス加工、若しくはスタンピングにより、又は機械加工も利用して生成され得る。例えば、ウォータージェット加工技術を用いて溝を画成できる。
【００３８】
プレート２０の第１外面２０Ａ上に、並置されたチャネル３１が、各々、プレート２０の長手方向軸Ｙに平行な軸に沿って、すなわち、プレート２０の長辺に平行な軸に沿って延在している。流体チャネル３１が、各々、一連のうねりの形態の経路を有し、すなわち、一連の湾曲領域を形成している。この領域は、有利には、長手方向軸Ｙに平行な所与の軸の両側に、一連のピーク（頂部）３１ａ及びトラフ（谷部）３１ｂを形成することにより周期的に分布され得る。第１流体アレイのチャネル３１は、好ましくは互いに同相に、すなわち、１つのチャネル４のうねりのピーク３１ａ及びトラフ３１ｂが、その他のチャネルのうねりのピーク３１ａとトラフ３１ｂとそれぞれ、プレート２０に直交する同一面にて位置合わせされるように配置される。
【００３９】
チャネル３１のうねった形状は、電気化学セルで生成された水の排出の促進、及び、成層現象の防止を可能にする。成層現象は、チャネル内での反応物の詰まり、又は、バイポーラプレートに隣接配置するのに適した膜−電極アセンブリ構造体の拡散層の高さでの水飽和を生じやすい。うねった経路を介して反応物の流れをガイドするチャネル３１の形状は、遠心力を使用して、停滞及び液体閉塞の防止と、それによるガスの流れの促進とを可能にする。
【００４０】
湾曲領域における方向の変化が、よどみ得る水滴のより効率的な排出と、水滴の成層の破壊を可能にする。
【００４１】
うねりを形成しているパターンの間隔と、これらのパターンの十分に低い振幅（すなわち、トラフ３１ｂとピーク３１ａとの振幅）及び十分に大きい曲率半径とが設けられ、従って、チャネル３１は、本質的にわずかなうねりを含み、すなわち、真直なチャネルの形状と類似の形状を有する。
【００４２】
バイポーラプレート２０の第１面２０ＡとＭＥＡアセンブリとの接触を、このＭＥＡアセンブリを備えたセルの電気的性能を最大にしつつ最大化することを可能にするうねりの曲率半径の範囲は、例えば、２０ｍｍ〜５０ｍｍの範囲から選択される。
【００４３】
図３の拡大部分図に見られるように、チャネル３１は、また、縮小された断面積を有する局所部分３３も含み得る。縮小は、水滴の排出を可能にするために求められる水頭損失のレベルに依存する。約数十ミリバール、例えば約２０ミリバールの水頭損失が想定され得る。
【００４４】
このように、チャネル３１は所与の断面積を有し、また、所与の断面積よりも小さい断面積の局所部分３３を含む。縮小は、少なくとも２で割った断面積を得るように想定され得る。この場合、チャネル３１の縮小部分３３は、チャネルのその他の部分の断面積より少なくとも２倍小さい断面積を有する。
【００４５】
流体チャネル３１内の制限された断面の部分３３は、このチャネルにより運ばれるガスの加速を局所的に生じることを可能にし、従って、水滴の良好な排出のためのチャネル３１の水頭損失の増大を得る。
【００４６】
チャネル３１の縮小部分３３は、好ましくは、このチャネル３１が延在する活性表面に沿って周期的に分布されている。
【００４７】
有利には、縮小部分３３は、うねりのトラフ３１ｂ及び／又はピーク３１ａの高さに配置され得る。
【００４８】
縮小された断面積の部分３３の存在と組み合わされたチャネル３１のうねった形状は、セルの浸水現象を防止し、従ってセルの耐用年数を延ばすことを可能にする。この特定の構成により、電気化学セル内の水量の優れた管理が可能になり、その結果、セルの性能が向上する。
【００４９】
以上に提示したように、バイポーラプレート２０は、複数のシート３０，４０を組み立てることにより作成され得る。この場合、流体チャネル３１の第１アレイは、プレート２０の第１外面２０Ａに対応している第１シート３０の前面３０Ａ上に形成される。一方、流体チャネル４１の第２アレイは、プレート２０の第２外面２０Ｂに対応している第２シート４０の前面４０Ａ上に形成される。こうして、第１シート３０及び第２シート４０は、これらのシートの前面３０Ａ，４０Ａに対向するこれらのシートの後面３０Ｂ，４０Ｂの高さでそれぞれ組み立てられる。
【００５０】
第１シート３０の前面３０Ａに画成されたチャネル又は溝が、このシート３０の後面３０Ｂ上にエンボスゾーン１３１を形成している。エンボスゾーン１３１は、図４Ａの断面図に見られるように、第２シート４０の後面４０Ｂ上に形成されたその他のエンボスゾーン１４１上で複数の点にて支持されており、また、それぞれ、この第２シート４０の前面４０Ａ上に画成されたチャネル又は溝に対応している。
【００５１】
しかし、図４Ａの断面図に見られるように、バイポーラプレート２０のシート３０，４０の後面３０Ｂ，４０Ｂ間の厚さにおいて、空間１５０が設けられて、流体、具体的には冷却流体（シート３０，４０間の熱伝達流体とも称する）の通路を区切ることを可能にしている。この熱伝達流体は、水であり得る。
【００５２】
図２Ａ−図２Ｂに示した特定の構成例において、熱伝達流体の入口及び出口は、プレート２０の長辺の高さに配置された開口部２８を使用して作成される。その面がほぼ長方形であり得るバイポーラプレート２０は、また、長方形の各短辺に、空気入口又は出口開口部２４を含み、一方、プレート２０の反対側の角部には、水素入口又は出口開口部２６を有することを特徴とする。これらの開口部２６は全体的に、空気入口／出口開口部２４よりも寸法が小さい。
【００５３】
上述の詳細な説明と同様に、バイポーラ導電プレート２０の第２面２０Ｂもまた溝を含み、この溝は、この面２０Ｂにおいては、空気又は酸素を循環させるためのカソードチャネルを形成している。平行に配置された並置された循環チャネル４１の第２アレイが、バイポーラプレート２０の第２面２０Ｂ上に設けられている。チャネル４１は、第１面のチャネル３１と類似の寸法を有し得る。一般的に、アノードチャネル３１の個数よりも多数のカソードチャネル４１が設けられる。チャネル４１は、各々、長手方向軸Ａｙに平行な軸に沿って延在し、また、各々、一連のうねり、すなわち、一連の湾曲領域の形態である。第２アレイのチャネル４１は、一連の湾曲領域にうねりを形成して、プレート２０の長手方向軸Ａｙに対して平行な軸の両側に、ピーク４１ａとトラフ４１ｂとを形成している。
【００５４】
第２流体アレイのチャネル４１は、有利には、互いに同相で(in phase)配置されている。
【００５５】
第２アレイのチャネル４１のうねりは、第１アレイのチャネルの形状と類似の形状を有することができ、任意選択的には、第１ネットワークのうねりの振幅及び周波数にそれぞれ等しい振幅及び周波数を有し得る。
【００５６】
また、第２アレイのチャネル４１も、好ましくは、縮小された断面の局所部分を含む。これらの局所部分は、有利にはチャネル４１の経路に沿って周期的に分布される。一般的には、第１チャネルアレイと同様に、うねりのトラフ４１ｂ及び／又はピーク４１ａの高さに配置された第２アレイ４１の縮小部分を想定できる。
【００５７】
バイポーラプレート２０の第２面２０Ｂの一部の上面図である、図５に示されている特定の構成オプションによれば、有利には、プレートの主平面に直交する平面を基準平面と見なした場合、カソードチャネル４１の第２アレイとチャネル３１の第１アレイとが、互いに対する位相シフトを示すと想定できる。
【００５８】
プレート２０の「主平面」(“principal plane”)とは、プレート２０を通過し、且つ図５に示されている直交基準［Ｏ；ｘ；ｙ；ｚ］の平面［Ｏ；ｘ；ｙ］に平行な平面を示す。
【００５９】
第２アレイのチャネル４１に対する第１アレイのチャネル３１のこの位相シフト構成は、特にこのプレート２０がシート３０，４０から成る組立体の形態である場合、シート３０とシート４０との間に熱伝達流体が流れることを、シート３０とシート４０との間に、シートの組立体の十分な機械的剛性の保証に役立つための十分な支持ゾーンを維持しつつ、保証できる。
【００６０】
しかし、このような剛性は、バイポーラプレートが組み込まれるべき燃料電池の機械的強度と、この電池の電気的性能との両方にとって重要である。
【００６１】
２つの対向する面２０Ａと２０Ｂ上のチャネルのアレイは、有利には、第１面のチャネル３１の経路と第２面のチャネル４１の経路との曲率半径を逆にして配置できる。このようないわゆる「逆位相」(phase-opposition)構成において、プレート２０の第１面２０Ａ上に配置された第１アレイの１以上のチャネル３１のそれぞれの１以上のピーク３１ａが、プレート２０に直交している同一面に、プレート２０の第２面２０Ｂ上に配置された第２アレイの１以上のチャネル４１のそれぞれの１以上のトラフ４１ｂとして配置されている。
【００６２】
第１アレイ及び第２アレイのチャネルの位相シフト又は逆位相構成は、図６Ａ及び図６Ｂに示されているような構造、すなわち、上述のタイプと同一のタイプであり且つ膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）構造体の両側に配置された少なくとも２つのバイポーラプレート２０．１，２０．２を備えた構造において、特に有用である。
【００６３】
ＭＥＡ構造体は、慣用的に、電解質の層１１３から構成され、電解質の層１１３は、固体高分子膜などの膜から形成され、この膜は、ガスを通さず、また、アノードからカソードにプロトンを、電極の一方から他方への電極への流れを防止しつつ導くのに適した膜である。
【００６４】
また、ＭＥＡ構造体には、活性電極層に試薬ガス供給を提供し、また、バイポーラ導電プレートと活性電極層との間の電気伝導を提供する機能を有する拡散層が設けられ得る。ＭＥＡ構造体の電極は、チャネル３１の第１アレイがその上に配置されるアノード１１１と、チャネル４１の第２アレイ（第１アレイに対して位相シフトされるか又は逆位相）がその上に配置されるカソード１１２と、である。
【００６５】
この構成は、以下のようになっている。すなわち、ＭＥＡ構造体の面の上に配置された第１バイポーラプレート２０．１のチャネル３１がうねりを形成し、このうねりは、第２プレート２０．２（同一ＭＥＡ構造体の別の面の上に配置され、且つ、第１プレートがその上に配置される面とは反対側にある）の１以上のチャネル４１のうねりのそれぞれに対して逆の曲率半径を有するか、又は逆位相である。
【００６６】
２つのアレイ間の位相シフト又は位相ずれは、プレートの主平面に直交する平面に対してなされる。
【００６７】
ＭＥＡの第１側に配置されたバイポーラ導電プレート２０．１の第１アレイのアノードチャネル３１の、ＭＥＡの第２反対側に配置された別のバイポーラ導電プレート２０．２の第２アレイのカソードチャネル４１に対するこの配置は、タイムリーでない水の蓄積の防止を可能にして、良好な水循環に寄与するため、これらのバイポーラプレートとＭＥＡ構造体とを関連付けることにより形成された電気化学セルの電気的性能を向上させる。
【符号の説明】
【００６８】
４  アノード
６  カソード
８  膜
１０  電気回路
１３  バイポーラプレート
１４  アノードコンパートメント
１６  カソードコンパートメント
２０  プレート
２０．１  バイポーラプレート
２０．２  バイポーラプレート
２０Ａ  第１外面
２０Ｂ  第２外面
２４  空気入口／出口開口部
３０  第１シート
３０Ａ  第１シートの前面
３０Ｂ  第１シートの後面
３１  アノードチャネル
３１ａ  ピーク
３１ｂ  トラフ
３３  縮小された断面の部分
４０  第２シート
４０Ａ  第２シートの前面
４０Ｂ  第２シートの後面
４１  カソードチャネル
４１ａ  ピーク（頂部）
４１ｂ  トラフ（谷部）
１１１  アノード
１１２  カソード
１１３  電解質の層
１３１  エンボスゾーン
１４１  エンボスゾーン
１５０  容積（空間）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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