(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気化学反応器のための流体フロー案内プレート（８）であって、
当該プレートは、同一面上に、
フローマニホールド（２０）と、
流体の流れを確保するために当該プレート上に作成され、前記プレートの平面に平行な同一の方向に沿って延在する、複数のフローチャネル（３０）と、
前記フローチャネルの延在する方向に対して垂直かつ前記プレートの平面に平行な方向に沿って延在し、前記フローチャネルを互いに連絡するように配置する、交換チャネル（３２）と、
流体の流れを確保するために当該プレート上に作成され、それぞれ前記プレートの平面に平行な同一の方向に沿って延在し、一方では、第１端部によりフローマニホールド（２０）に、他方では、第２端部（４０）により交換チャネル（３２）に、流体的に接続された、複数の供給チャネル（３４）と
を備え、
交換チャネル（３２）は、
前記供給チャネル（３４）からフローチャネル（３０）への流れを部分的に制限する、少なくとも１つの障害部（５０）と、
障害部上に作成され、フローチャネルの延在する方向に対して垂直かつ前記プレートの平面に平行な方向に沿って連続的に延在する、流体フロー領域と
を備え、
当該流体フロー領域は、供給チャネル（３４）の高さの３０％に少なくとも等しい高さを有し、
障害部（５０）の高さは当該プレートの平面に対して垂直な方向に沿って測定される
ことを特徴とする流体フロー案内プレート。
【請求項２】
前記障害部（５０）は、供給チャネル（３４）の高さの３０％に少なくとも等しい高さを有する
請求項１記載の案内プレート。
【請求項３】
前記障害部（５０）は、供給チャネル（３４）の高さの半分よりも大きいか、等しい高さを有する
請求項２記載の案内プレート。
【請求項４】
連続する前記流体フロー領域は、供給チャネル（３４）の高さの４０〜６０％の間の高さを有する
請求項２又は請求項３記載の案内プレート。
【請求項５】
障害部（５０）は、供給チャネル（３４）の第２端部における前記フローチャネルの延在する方向に垂直な断面の合計よりも少なくとも３０％小さい流体のフロー領域を作成する
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項６】
障害部（５０）は、前記供給チャネルの１つの第２端部に面する交換チャネル（３２）にそれぞれ配置された、複数の浮き出しにより形成され、
これらの浮き出しは交換チャネル（３２）の延在する方向に沿って配分される
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項７】
前記浮き出しのそれぞれは、障害部が配置されたところに面する供給チャネル（３４）の第２端部の幅の０．５倍よりも大きいか、等しい幅を有し、
浮き出しの幅は、交換チャネル（３２）の延在する方向に沿って、その中間の高さにおいて測定される浮き出しの幅に等しいとして定義される
請求項６記載の案内プレート。
【請求項８】
障害部（５０）は、交換チャネル（３２）内部で交換チャネル（３２）の延在する方向に沿って連続的に延在する共通の浮き出しにより形成される
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項９】
全てのフローチャネル（３０）は、同一の、前記フローチャネルの延在する方向に垂直な断面を有する
請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項１０】
前記交換チャネル（３２）は、当該プレートの前記平面の供給チャネルの全てを連絡するように配置する
請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項１１】
フローチャネル（３０）は互いに平行である
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項１２】
障害部（５０）は、各供給チャネル（３４）から各フローチャネル（３０）へのどのような直接的な流れに関しても少なくとも１つの高さ制限を形成する
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の案内プレート。
【請求項１３】
膜電極接合体（６）と、
膜電極接合体の反対面に固定され、当該膜電極接合体を透過することが予定される流体の流れを可能にする、それぞれが請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の、第１及び第２の流体フロー案内プレート（８、９）と
互いに重ね合わされた反応領域をそれぞれ形成し、第１及び第２の当該プレートの輸送チャネルが互いに重ね合わされた交換領域をそれぞれ形成する、第１及び第２の当該プレートのフローチャネルと
を備える、電気化学反応器のためのユニット（４）。
【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、プロトン交換膜とバイポーラプレートとを交互に備える燃料電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、将来の大量生産される自動車のための、そして、多くの応用例のための電力供給システムとして予想されている。燃料電池は、化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する電気化学装置である。水素分子又はメタノールのような燃料は、燃料電池のための燃料として用いられる。
【０００３】
水素分子の場合には、水素分子は燃料電池の電極上で酸化されイオン化され、酸化剤は燃料電池の他の電極上で還元される。化学反応はカソードで水を生成し、酸素は還元されてプロトンと反応する。燃料電池の大いなる利点は、燃料電池が、電気生成場所での大気汚染化合物の排出を防ぐことである。
【０００４】
プロトン交換膜（ＰＥＭ：Proton Exchange Membrane）燃料電池は、低温で動作し、特に有利なコンパクト性を有する。個々のセルは、プロトンだけを透過させ、電子を透過させない電解質膜を備える。当該膜は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）を形成するために、第１面上にアノードを有し、第２面上にカソードを有する。
【０００５】
アノードでは、当該膜を透過するプロトンを生成するために、水素分子はイオン化される。この反応により生成された電子はフロープレート（flow plate）に向けて移動し、電流を形成するために、個々のセルの外部にある電気回路を通過する。カソードでは、酸素は還元されてプロトンと反応し、水を形成する。
【０００６】
燃料電池は互いの上部の上に積層された、例えば、金属でできたバイポーラプレートと呼ばれるいくつかのプレートを有しても良い。膜は２枚のバイポーラプレートの間に位置する。バイポーラプレートは、反応物質及び生成物質を膜へ／膜から案内するための、冷却剤を案内するための、いくつかの区画を分離するための、フローチャネル（flow channel）及びマニホールド（manifold）を備えても良い。バイポーラプレートは、更に、アノードで生成された電子の収集体を形成するために、導電性である。バイポーラプレートは、また、電気的な接触の品質のために必要な、スタック締め付け力を伝達する機械的な役割を有する。ガス拡散層は、電極とバイポーラプレートとの間に挿入され、バイポーラプレートと接触する。
【０００７】
電子伝導はバイポーラプレートを介して行われ、イオン伝導は膜を介して得られる。
【０００８】
バイポーラプレートは、反応物質が消費されるときに、反応物質を電極の反応表面に連続的に供給する。電極での反応物質の分配は、それらの全表面上でできるだけ均一である方が良い。バイポーラプレートは、反応物質の分配を提供するフローチャネルのネットワークを備える。１つのフローチャネルネットワークはアノードの流体に専念し、１つのフローチャネルネットワークはカソードの流体に専念する。燃料及び酸化剤の直接燃焼を防ぐために、アノード及びカソードのフローチャネルのネットワークは、燃料電池内部で決して連絡しない。反応生成物及び非反応物質（unreactive entities）は、分配チャネルのネットワークの出口部まで、流れによる吸い込み（entrainment）により排出される。出会った構造の大部分において、バイポーラプレートは、冷却剤によって横切られるフローチャネルを備え、生成された熱の排出を可能にする。
【０００９】
フローチャネルでの反応物質の循環の３つの方法は、主に、
・蛇行チャネル：１つ以上のチャネルが、いくつかの往復経路で、活性表面の全体の上を走る、
・平行チャネル：平行貫通チャネルの束が、活性表面上を左右に走る、
・櫛歯型チャネル（interdigital channel）：平行遮断チャネルの束が、活性表面上を左右に走る。各チャネルは流体入口部側から、又は、流体出口部側から遮断される。そして、チャネルに入った流体は、隣のチャネルに加わって、この隣のチャネルの流体出口部に到達するために、ガス拡散層を局所的に透過することを強いられる、
に区分される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０５４７４４号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／１６５５００号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／２０７０１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
小型化、コンパクト化の要求は、燃料電池の応用例の多くの分野において、ますます重要である。そして、燃料電池のかさばり、特に、バイポーラプレートの厚さを削減することは必須である。これを行うために典型的に用いられる１つの手段は、フローチャネルの大きさを削減することである。しかしながら、このことは櫛歯型チャネル又は蛇行チャネルにおいて大きな圧力降下を生じ、燃料電池の性能を削減する。
【００１２】
それゆえ、圧力降下の影響をより受けにくい平行チャネルが用いられる。しかし、この場合に、フローチャネルの平行性のために、フロープレートの製造は複雑になる。なぜならば、バイポーラプレートの過度のかさばりを引き起こすことなしに、反応物質がフローマニホールドを介してバイポーラプレートの外部と、それらのそれぞれのフローチャネルとの間を運ばれる、そのフローマニホールドを配置することが難しくなるからである。
【００１３】
このことを克服するために、特許文献１により、例えば、この文献の図１において説明されるように、フローマニホールド及び平行チャネルが流体的に結合される均一化領域を備えるバイポーラプレートの使用が典型的には行われる。
【００１４】
バイポーラプレートは、第２グループのチャネルを備える。第２グループのチャネルは、供給チャネルと呼ばれ、均一化領域を形成し、フローマニホールドと平行チャネルとの間で反応物質を案内する。これらの供給チャネルは、平行チャネルの方向とは異なる方向に沿って延在する。このことは、フローマニホールドのかさばりを削減するために、フローマニホールドを互いにずらして配置することを可能にする。
【００１５】
しかしながら、この解決方法は、均一化領域の供給チャネルが異なる長さを有していることから、フローチャネルの間で、これらのフローチャネル内を循環する反応物質の圧力差を生じさせる欠点を有する。反応物質が少なく供給される領域を出現させることにより、又は、反応条件の相違を出現させることにより、燃料電池の動作を不安定にするので、フローチャネルの間の圧力差は不都合である。均一化領域の優れたコンパクト性と、フローチャネルの入口部での均一な圧力とを同時に調整することを可能にする既知の解決方法はない。
【００１６】
特許文献２は、バイポーラプレートのスタックを備える燃料電池を記載する。供給チャネルと、反応領域のフローチャネルとの間に壁が作成される。壁は、ガスケットとして働くために、フローチャネルの全高上に延在する。フローチャネルと連絡する引込チャネル（feed channel）を配置するために、壁に目立たない開口部が作成される。そのような構造は、かなりの圧力降下を引き起こし、フローチャネルの入口部での十分な圧力均一性を保証することを可能としない。
【００１７】
特許文献３は、燃料電池の構造を説明する。セパレータプレート（separator plate）は、引込チャネル及び反応領域のフローチャネルを備える。引込チャネルは、連続する壁によりフローチャネルから分離される。燃料電池のプロトン交換膜を支持するために、壁はフローチャネルの全高上に延在する。フローチャネルと連絡する引込チャネルを配置するために、開口部が壁に作成される。そのような構造も、かなりの圧力降下を引き起こし、フローチャネルの入口部での十分な圧力均一性を保証することを可能としない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、これらの問題の１つ以上を解決することを目的とする。本発明は、このように、添付された特許請求の範囲で定義されるように、電気化学反応器のための流体フロー案内プレート（fluid flow guide plate）に関する。
【００１９】
他の態様によれば、本発明は、添付された特許請求の範囲で定義されるように、電気化学反応器のためのユニットに関する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の他の特徴及び利点は、添付された図面の参照と、何も限定しない例示として、以下に与えられる明細書とから、より明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】燃料電池のための膜電極接合体とバイポーラプレートとを備えるユニットを含む、電気化学反応器の例を分解斜視図で示す。
【図２】図１のユニットのバイポーラプレートの一部分を平面図で示す。
【図３】図２のプレートの交換チャネルを部分図で概略的に示す。
【図４】図２のプレートの交換チャネルを部分図で概略的に示す。
【図５】図３、４のプレートのフローチャネルの入口部での流体圧力勾配を概略的に示す。
【図６】図３、４の交換チャネルの他の実施の形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、燃料電池のような、電気化学反応器２を示す。この反応器２は、（ＭＥＡで示される）膜電極接合体６と、互いの上に重ね合わされたバイポーラプレート８、９とで形成されたユニット４を備える。一般に、反応器２は、ユニット４と同一で、互いの上に重ね合わされた、複数のユニットを備える。各プレート８、９は、２つのＭＥＡと接触する。しかし、説明を簡略化するために、ここでは、ユニット４だけが詳細に説明される。
【００２３】
各ＭＥＡ６は、電解質１０と、電解質の両側に配置され、この電解質１０の反対面に固定されるカソード（図示せず）及びアノード１２とを備える。電解質層１０は、プロトン伝導を許容し、一方でユニット内に存在するガスに不透性の、半透性膜を形成する。電解質層は、更に、アノード１２とカソードとの間の電子の透過を妨げる。
【００２４】
ＭＥＡ６は、ここでは平坦な形状を有する。
【００２５】
プレート８、９は、ＭＥＡ６に燃料又は酸化剤のような流体を供給するために設けられる。この例では、各プレート８、９は、その外面の１つの上で、アノードのフローチャネルの組みの輪郭を明確にし、反対に位置する他の外面の上で、カソードのフローチャネルの組みの輪郭を明確にする。各外面は、このように、流体のためのフロー案内プレートの輪郭を明確にする。これらのフローチャネルは、次に、より詳細に定義される。プレート８、９は、更に、冷却回路の一部分である冷却剤フローチャネル（図示せず）の輪郭を明確にする。
【００２６】
ここでは、ＭＥＡ６の２つの面のそれぞれの上に、バイポーラプレート８、９が位置する。ＭＥＡ６と接触するプレート８の面が、アノード又はカソードのフローチャネルの一方の組みの輪郭を明確にし、ＭＥＡ６と接触するプレート９の面が、アノード又はカソードのフローチャネルの他方の組みの輪郭を明確にするために、バイポーラプレート８、９はひっくり返されている。
【００２７】
有利には、本発明は、バイポーラプレート８、９のアノード面上で行われる。
【００２８】
ここでは、プレート８、９は同一である。そして、続いて、プレート８だけが詳細に説明される。
【００２９】
プレート８は、例えば、ステンレス、チタン合金、アルミニウム合金、ニッケル合金、タンタル合金の、１つ以上の伝導性金属シートから、それ自体は知られた方法で形成されても良い。プレート８は、炭素高分子複合材料を用いるモールド又は注入のような、他のプロセスにより得られても良い。ユニット４は、更に、ここには示されていない、周辺の密閉のガスケット及び膜補強体（membrane reinforcement）を備えても良い。
【００３０】
反応器２は、更に、燃料１４及び酸化剤１６の供給源（source）又は貯蔵部（reservoir）を備えている。供給源１４、１６はともに、ユニット４に燃料及び酸化剤を供給するために、ユニット４に接続されている。
【００３１】
反応器２の動作中に、それ自体は知られた方法で、燃料はＭＥＡと１つのバイポーラプレートとの間を流れ、酸化剤はこのＭＥＡと他のバイポーラプレートとの間を流れる。ここでは、反応器２は燃料電池なので、燃料は水素分子であり、酸化剤は酸素分子である。ここでは、ユニット４は更に冷却回路（図示せず）を有している。
【００３２】
アノードにおいて、ＭＥＡを透過するプロトンを生成するために、水素分子がイオン化される。この反応により生成された電子は、プレート８により収集される。生成された電子は、次に、電流を形成するために、燃料電池２に接続された電気負荷に加えられる。カソードでは、酸素は還元されて、プロトンと反応し、水を形成する。アノード及びカソードでの反応は、次のように支配される。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−  ・・・  アノードで
４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  ＋  Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ  ・・・  カソードで
【００３３】
その動作の間に、燃料電池のユニット４はふつう、アノードとカソードとの間に、約１Ｖの直流電圧を生成する。
【００３４】
図２は、プレート８をより詳細に示す。プレート８は、同一面上に、フローマニホールド２０、２２と、複数のフローチャネル３０を備え、縦軸と呼ばれる軸に沿って延在するフローネットワークと、チャネル３０の縦軸に対して横方向に沿って延在する、第１交換チャネル３２と、複数の第１供給チャネル３４で形成された、第１供給ネットワーク３３と、複数の第２供給チャネル３６で形成された、第２供給ネットワーク３５とを備える。
【００３５】
チャネル３０、３４、３６は、マニホールド２０、２２の間の流体の流れを許容するために、プレート８上に作成される。この流体は、例えば、燃料又は酸化剤である。この例では、それは燃料Ｈ２である。この目的のために、マニホールド２０は、貯蔵部１４に流体的に接続される。マニホールド２２は、反応残渣（図示せず）を回収するために、装置に接続される。この例では、流体は、マニホールド２０からマニホールド２２へと流れる。
【００３６】
ここでは、これらのチャネル３０、３２、３４、３６は、プレート８の、ＭＥＡ６の方を向いた面上に作成される。この例では、チャネルはプレート８の窪みにより形成される。それらは、流体がユニット４の外部に漏れることなしにこれらのチャネルを循環することを可能にするＭＥＡ６によって覆われる。チャネルの横断面を測定するために、各チャネルは、しかしながら、その上側部分の上で、プレート８の平面に平行で、チャネルの上側端部を通過する仮想平面により区切られると考えられる。実際に、典型的には、ＭＥＡ６は低い剛性のために、完全に平坦ではなく、局所的にたるみを示すかもしれない。ここでは、各プレート８、９に関して、修飾語「上側（upper）」は、プレート８、９の、ＭＥＡ６に最も近い部分を示す。
【００３７】
チャネル３０は、ここでは、縦に、互いに平行に延在する。チャネル３０は、全て、ここでは同じ長さを有している。有利には、チャネル３０は全て、同じ横断面を有している。この説明では、チャネルの横断面は、プレート８に垂直な平面で測定される。
【００３８】
例えば、チャネル３０の数は、１０、２０又は５０よりも多いか、等しい。チャネル３０の数は、ここでは、１０００又は１００よりも少ないか、等しい。チャネル３０は、ここでは、１〜１００ｃｍの間の長さを有している。
【００３９】
反応器の動作中に、電気化学反応が起こるのは、チャネル３０においてである。特に、ユニット４の反応領域は、プレート８、９が重ね合わされたときの、プレート８のチャネル３０とプレート９のチャネル３０との重ね合わせ領域として、輪郭が明確にされる。
【００４０】
各チャネル３４は、一方では第１端部によりマニホールド２０に、他方では第２端部４０によりチャネル３２に、流体的に接続される。
【００４１】
チャネル３４は縦に、ここでは、本質的にチャネル３０の方向とは異なる方向に沿って延在する。ここでは、これらのチャネル３４は互いに平行である。チャネル３４が直線に沿って延在する、その直線は縦軸に対して、３０°よりも大きいか、等しい角度を有する。
【００４２】
チャネル３４の、この配置は、マニホールド２０をチャネル３０に対してずらして配置することを可能にし、いろいろなチャネルを互いに対してずらすことを可能にする。これにより、冷却回路又は酸化剤のためのマニホールドのような、他のマニホールドをプレート８上に配置することが可能である。このことは、ユニット４の、それゆえ、反応器２のコンパクト性の改善に貢献する。
【００４３】
ネットワーク３３から離れた複数のチャネル３４の間の圧力勾配の出現を制限するために、チャネル３４は、更に、これらの全てのチャネルの中を循環する流体の圧力のより良い均一化に都合が良い。ユニット４の均一化領域は、プレート８、９が重ね合わされたときの、プレート８のチャネル３４とプレート９のチャネル３４との重ね合わせ領域として、輪郭が明確にされる。均一化領域は、ＭＥＡの電極がチャネル３４を覆わないスタックの領域により、輪郭が明確にされても良い。チャネル３０に対するそれらの角度により、チャネル３４は互いに異なる長さを有する。ここでは、ネットワーク３３は三角形状を有し、その辺の１つは、チャネル３２により形成され、他の辺は、チャネル３２の第１端部のマニホールド２０に対する結合界面、又は、注入開口部により形成される。
【００４４】
チャネル３４の中間の深度で測定された、複数のチャネル３４の幅は、中を循環する流体に関して、過度の圧力降下を生じないように十分に広く、しかし、ＭＥＡ６の低い剛性のために、チャネルの内部でＭＥＡ６がたるむのを防ぐために、ＭＥＡ６の機械的な支持を確保するように十分に狭く、選択される。例えば、チャネル３４の深さをＨとするときに、１つのチャネル３４の幅は、０．５×Ｈ〜１０×Ｈの間、好ましくは、２×Ｈ〜３×Ｈの間である。この幅は、ここでは、チャネル３０のものよりも大きい。ここでは、チャネル３４は全て、相互に同一の幅を有している。
【００４５】
チャネル３６は、マニホールド２２に対して、チャネル３４と同じ役割を務める。ここでは、チャネル３６は、それらの第１のそれぞれの端部がマニホールド２２に流体的に接続されていることを除いて、チャネル３４と同一である。それゆえ、続けて、チャネル３０、３２、３４だけが詳細に説明される。
【００４６】
図３、４はチャネル３２をより詳細に示す。流体がチャネル３０、３４の間を流れることができるように、チャネル３２は、チャネル３０、３４を互いに連絡するように配置する。チャネル３２は、チャネル３０の少なくとも３分の１を連絡するように配置する。全てのチャネル３０についてフロー圧力均一化に都合が良くするために、ここでは、チャネル３２は、全てのチャネル３４と連絡するように全てのチャネル３０を配置する。
【００４７】
端部４０とチャネル３０との間の流体の流れを部分的に制限するために、チャネル３２は更に少なくとも１つの障害部（obstacle）５０を備える。
【００４８】
連続的な流体フロー領域が、障害部５０上に、横方向に沿って作成される。このフロー領域は、フローチャネル３０に関して、ここでは、交換チャネル３２の全長上に連続的に延在する。この流体フロー領域は、チャネル３４の高さの３０％に少なくとも等しい高さを有している。障害部５０の高さは、プレートに垂直な方向に沿って測定される。フロー領域の高さは、障害部５０とチャネル３０の上部との高低差に対応する。
障害部５０は、各チャネル３４と各チャネル３０との間の流体の直接的な流れを制限するものを生成する。流体の少なくとも一部が、フロー領域をチャネル３２の方向に沿って、このチャネル３２の内部を流れるように、流体の流れは修正される。このように、流体の流れは、いくつかのチャネル３０の間で分配されて、チャネル３０の間の流体の圧力勾配を制限する。その上、障害部５０は、チャネル３０の流れの圧力降下よりも大きな大きさの圧力降下を引き起こす。
【００４９】
フロー領域がフローチャネルに関して連続的に延在するという事実のために、圧力均一化は、全てのチャネル３０に関して横方向に沿って、この均一化に既に都合が良い障害部５０の上部の上で明らかに行われる。それゆえ、チャネル３２のフロー領域での圧力は比較的均一であり、ここでは、チャネル３２がチャネル３４の全てを連絡するように配置するときに、ますます均一化される。
【００５０】
障害部５０での過度の圧力降下を引き起こさないために、障害部５０の上部の上の流体フロー領域は、供給チャネル３４の高さの少なくとも３０％に等しい高さを有する。高さはここではプレート８に垂直な方向に沿って測定される。フロー領域の高さは、有利には、チャネル３４の高さの４０〜６０％の間である。
【００５１】
好ましくは、圧力均一化に十分都合が良い圧力降下を引き起こすために、障害部５０は、端部４０の横断面の合計よりも少なくとも３０％又は４０％小さい流体フロー領域を作成する。この目的のために、障害部５０は、各端部４０と複数のチャネル３０との間に作成される。障害部５０は、例えば、チャネル３４の高さの少なくとも３０％に等しい、更には、少なくとも５０％に等しい高さを有する。高さは、ここでは、プレート８に垂直な方向に沿って測定される。
【００５２】
有利には、障害部５０の横断面は、チャネル３２の横断面（チャネル３２の長さに沿って延在する断面）の半分に少なくとも等しい。
【００５３】
この例では、障害部５０は、チャネル３２にずっと沿って延在する、長い浮き出し（longilineal boss）により形成される。障害部５０は、例えば、プレート８の変形により得られる。この浮き出しは、チャネル３２の幅（チャネル３０とチャネル３４との間の距離として定義されることができるチャネル３２の幅）の３０％よりも小さいか、等しく、又は、５０％よりも小さいか、等しい。この高さ及びこの幅は、ここでは、プレート８の縦軸に沿って測定される。
【００５４】
図５は、障害部５０の有無でのチャネル３０の入口部での圧力勾配の変化を示す。圧力は、チャネル３０の入口部での、すなわち、ここでは、チャネル３２に接続されたチャネル３０の端部での流体の圧力である。グラフは、Ｘ軸上で、チャネル３０を単に特定する指標Ｎを示し、Ｙ軸上で、所定のチャネルについて、このチャネル３０と参照チャネルとの間の、ｋＰａで表現される、圧力差ΔＰの絶対値を示す。ここで参照チャネルとして採用されるのは、この最も短い長さを有するチャネル３４に面するフローネットワークの端上に位置するチャネルである。この参照チャネルは、図２において、参照番号６０を有する。チャネル３０は、ここでは、このチャネル６０からフローネットワークの反対端上に見られるチャネル３０まで連続的に、増加して指標付けされる。
【００５５】
曲線１００は、チャネル３２が障害部５０を備える場合に対応する。曲線１０２、１０４は、チャネル３２及び障害部５０が除外された場合、各チャネル３４がそれぞれ２つ又は４つのチャネル３０に直接結合された場合に対応する。
【００５６】
結果は、Ｆｌｕｅｎｔ（登録商標）又はＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓ  Ｆｌｕｉｄ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎのようなコンピュータソフトウェアを用いる数値フローシミュレーションから算出される。ここでは、マニホールド２０に入った後の流体の圧力は、１．５Ｐａである。流体は、チャネル３４の端部４０において、領域３３の反対端に位置する複数のチャネル３４の間で１０ｋＰａの圧力差を有する。このことは、チャネル３４の異なる長さにより引き起こされる。特に、ここでは、チャネル３４内の流体の圧力降下は、単位長さ当たり一定である。それゆえ、チャネル３４の出口部での圧力降下は、削減された長さを有するチャネルに関して、より小さい。
【００５７】
障害部５０が用いられる場合（曲線１００）において、障害部５０が除外された場合及びチャネル３４がチャネル３０に直接接続された場合と比べて、圧力差がより小さいことが観測される。
【００５８】
有利には、プレート８は第２障害部５２、５４を備える（図３、４）。このように、それらは、ＭＥＡ６のための機械的な支持体として働く。特に、もしもチャネル３２がとても広く、障害部５０が端部４０から又はチャネル３０からとても離れているならば、ＭＥＡ６は典型的には低い剛性を有しているので、ＭＥＡ６が変形して、チャネル３２の底部と機械的に接触する危険がある。
【００５９】
これらの障害部５２、５４は、ここでは、障害部５０と同一の大きさ（高さ及び流れ方向に沿った幅）を有する。
【００６０】
図６は、障害部５０に代わることができる障害部１５０を示す。この障害部１５０は、チャネル３０、３４の各底部に対してチャネル３２の底部を上昇させることにより形成される。この上昇は、チャネル３２の全長及び全幅の上に延在する。
【００６１】
多くの他の実施の形態が可能である。
【００６２】
この場合に、各バイポーラプレート８、９は、２つの付設されたフロー案内プレートを含んでも良い。各プレート８、９は、接着結合又は組み立てにより背中合わせに固定された２つのシートでそれぞれ形成されても良い。
【００６３】
流体が異なっていても良い。本発明はもちろん他のタイプの燃料、例えば、メタノールの注入に適用される。
【００６４】
流体の流れ方向が異なっていても良い。簡略化のために、本発明の解決方法は、燃料の流れに関してだけが説明された。本発明は更に、入口マニホールドから、フローチャネルを介して、出口マニホールドまでの酸化剤の流れに適用される。
【００６５】
変形例として、チャネル３０及び／又はチャネル３４は、非直線的な形状を有する。例えば、チャネル３０及び／又はチャネル３４は、凹凸を有する本質的に縦方向に沿って延在する。本発明は、平行チャネルの場合に限定されず、チャネルが、櫛歯型チャネル又は蛇行組織を有するバイポーラプレートに適用される。
【００６６】
チャネル３４は必ずしも互いに同一ではなく、異なる形状を有していても良い。特に、チャネル３４は、互いに異なる幅を有していても良い。
【００６７】
障害部５０は、異なるように生成されても良い。特に、障害部５０は、各チャネル３４に関して、このチャネルの端部４０に面して配置された、複数の島状浮き出しによりそれぞれ形成されても良い。これらの浮き出しは好ましくは横方向に沿って配分される。好ましくは、これらの浮き出しのそれぞれは、この浮き出しが配置されたところに面するチャネル３４の端部４０の幅の、０．５倍よりも大きいか、等しく、０．６倍よりも大きいか、等しく、０．７５倍よりも大きいか、等しい。浮き出しの幅は、ここでは、その中間の高さで、横方向に沿って測定された、浮き出しの幅に等しいとして定義される。
【００６８】
変形例として、障害部５０は、プレート８上ではなく、プレート８の方を向いたＭＥＡ６の面の上に作成される。この障害部は、ＭＥＡ６のこの面からチャネル３２の内側にまで突出する。
【００６９】
変形例として、障害部５２、５４は障害部５０とは異なるように生成される。それらは、他の場所に配置されても、例えば、障害部５０とチャネル３０との間に作成されても良い。
【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５】
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【図６】
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