(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロトン交換膜（２）、当該膜の第１面と接触してアノード又はカソードを形成する第１電極（３）、及び、当該膜の第１面に固定されて前記第１電極（３）を囲む第１補強体を含む膜電極接合体（１４）と、
間に膜電極接合体（１４）が位置し、少なくとも１つのフローマニホールド（５９１、５９４）が通って当該膜（２）の前記第１面と連絡する、２枚のバイポーラプレート（５）と
を備える燃料電池スタック（１）であって、
当該膜（２）の第１面は、前記第１電極（３）により覆われる活性領域と、前記第１電極（３）により覆われず、前記フローマニホールドと活性領域との間に位置する接続領域（２３）とを備え、
燃料電池スタック（１）は追加的に、
当該膜（２）の第１面に固定され、前記接続領域と、前記第１補強体を越えて突出する膜（２）の端との間に延在する伝導トラック（２１）と、
流体と接触したときに電位を生成するための触媒材料を含み、当該膜の第１面の接続領域上に位置し、前記伝導トラックと電気的に接触し、前記バイポーラプレートに対して電気的に分離される、測定電極（２２）と
を備えることを特徴とする燃料電池スタック（１）。
【請求項２】
前記伝導トラック（２１）の厚さは多くても１０μｍに等しい
請求項１記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項３】
前記伝導トラック（２１）は当該膜（２）の前記第１面上に印刷された回路である
請求項１又は請求項２記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項４】
前記測定電極（２２）が当該膜（２）の前記第１面に接触して固定される
請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項５】
前記測定電極（２２）は、触媒材料が含まれるアイオノマーマトリックスを備える
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項６】
前記２つのバイポーラプレート（５）の１つ及び前記第１電極（３）の双方と接触するガス拡散層（７）であって、前記測定電極（２２）と接触しないように前記測定電極（２２）に面する開口部（７１）を有するガス拡散層（７）を追加的に備える
請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項７】
前記測定電極（２２）は多孔性の電気的絶縁要素により覆われる
請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項８】
前記バイポーラプレート（５）の１つは、前記フローマニホールドと連絡して前記接続領域（２３）上に重ね合わされる均一化チャネルを備える
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項９】
当該膜（２）の第２面に固定された第２補強体（６１）であって、前記第１補強体（６２）を越えて突出する当該膜（２）の前記端上に重ね合わされる一部分（６４）を有する第２補強体（６１）を追加的に備える
請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項１０】
前記触媒材料が、白金又は白金合金を含む
請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項１１】
前記測定電極（２２）は、接続領域の５〜４０ｍｍ２の間の領域を覆う
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項１２】
前記第１電極はアノード（３）である
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項１３】
参照電極（２７）と、当該膜の第１面に固定された第２伝導トラック（２６）とを追加的に備え、
前記参照電極及び前記第２伝導トラックは第１補強体（６２）を越えて突出する当該膜の一部分（２８）上に位置し、
前記参照電極は純粋な燃料である参照流体と接触して位置する
請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項１４】
プロトン交換膜（２）と、当該膜の第１面と接触してアノード（３）又はカソードを形成する第１電極と、当該膜の第１面に固定されて前記第１電極を囲む第１補強体（６２）とを含む膜電極接合体（１４）を生成する第１ステップであって、当該膜の第１面は、前記第１電極により覆われる活性領域と、前記第１電極により覆われない接続領域（２３）とを備え、膜電極接合体は、当該膜の第１面に固定されて前記接続領域（２３）と前記第１補強体（６２）を越えて突出する当該膜の端（２４）との間に延在する伝導トラック（２１）を追加的に備え、膜電極接合体は、流体と接触したときに電位を生成するための触媒材料を含んで当該膜の第１面の接続領域上に位置して前記伝導トラックと電気的に接触する測定電極を追加的に含む、第１ステップと、
生成された膜電極接合体（１４）を２枚のバイポーラプレート（５）の間に配置するステップであって、フローマニホールドが当該膜（２）の第１面と連絡するように、また、前記測定電極（２２）が前記バイポーラプレート（５）に対して電気的に分離されるように、フローマニホールドが前記バイポーラプレートを通る、第２ステップと
を有する燃料電池スタック（１）を製造するための方法。
【請求項１５】
前記伝導トラック（２１）を形成し、当該膜の前記第１面上に触媒材料を含むインキを堆積することにより当該膜（２）の第１面に前記伝導トラック（２１）を固定する、第１ステップに先行するステップ
を有する請求項１４記載の燃料電池スタック（１）を製造するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルのスタックを含む燃料電池スタックに関し、特に、バイポーラプレート及びプロトン交換膜を含むスタックに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池スタックは、将来大きな規模で生産される自動車の電源として、又は、航空技術の補助電源として、特に予想されている。燃料電池スタックは、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。燃料電池スタックは、多数の直列のセルのスタックを備えている。各セルは、典型的には、約１ボルトの電圧を生成し、それらを積層することは、例えば、約数百ボルトのより高い供給電圧が生成されることを許容する。
【０００３】
既知のタイプの燃料電池スタックの中では、低温で動作するプロトン交換膜（ＰＥＭ：Proton Exchange Membrane）燃料電池スタックの言及が特になされても良い。そのような燃料電池スタックのコンパクト性は特に有利である。各セルは、プロトンだけが透過することを許容し、電子を除外する電解質膜を備える。当該膜は、膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane/Electrode Assembly）を形成するために、第１面上にアノードを備え、第２面上にカソードを備える。
【０００４】
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、燃料として用いられる二水素がイオン化される。このように、当該膜は、イオン伝導体を形成する。この反応により生成された電子は、フロープレート（flow plate）の方に移動し、電流を形成するために、セル外部の電気回路を通過する。カソードでは、酸素が還元され、水を形成するために、プロトンと反応する。
【０００５】
燃料電池スタックは、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、多数のプレートを備えていても良い。当該膜は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当該膜に向けて／当該膜から連続的に案内するための、フロー開口部（flow aperture）及びチャネル（channel）を備えても良い。バイポーラプレートは、更に、生成された熱を除去する冷却液を案内するためのフローチャネルを備える。流れによってフローチャネルネットワークの出口部に到達するまで運ばれることにより、反応生成物質及び非反応種は除去される。いろいろな流れのフローチャネルは、特にバイポーラプレートにより分離される。
【０００６】
アノードで生成された電子を収集するために、バイポーラプレートは、更に、電導性である。バイポーラプレートの他の機能は、電気的接触の品質のために必要な、スタック締め付けストレスを機械的に伝達することである。ガス拡散層は、電極とバイポーラプレートとの間に置かれ、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達成され、イオン伝導は当該膜を介して得られる。
【０００８】
あるバイポーラプレート構造は、均一化領域（homogenization zone）を用いて、入力及び出力マニホールドをバイポーラプレートのいろいろなフローチャネルに接続する。反応物質は、入力マニホールド（input manifold）を介して電極と接触するようになされ、生成物質はいろいろなフローチャネルに接続された出力マニホールド（output manifold）を介して除去される。一般に、入力マニホールド及び出力マニホールドは、スタックの厚さを完全に（all the way）通る。入力及び出力マニホールドは、ふつう、各バイポーラプレートの周辺において各バイポーラプレートを通る各開口部、各膜の周辺において各膜を通る各開口部、バイポーラプレートと膜との間にそれぞれ置かれたジョイント（joint）、により得られる。
【０００９】
入力及び出力マニホールドをいろいろなフローチャネルと連絡させるための、いろいろな技術的な解決手段が知られている。特に、バイポーラプレートの２枚の金属シートの間に通路（passage）を形成することは、既知の実務である。これらの通路は、一方の側では各マニホールド開口部で終わり、他方の側では注入開口部で終わる。均一化領域は、注入開口部をフローチャネルと連絡させるチャネルを備える。
【００１０】
一般に、均一化領域は、冷却液移動領域、酸化剤回路均一化領域、燃料回路均一化領域を備え、それらは重ね合わされて、それぞれ、冷却液マニホールド、酸化剤回路マニホールド、燃料回路マニホールドに導かれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６２１４４８７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１０１７１２１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８／０２９９４２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
燃料電池スタックを流れる流体は、動作に影響を与えるかもしれない汚染物質を被るかもしれない。例えば、燃料電池は、一酸化炭素の形成という結果になる、炭素系要素の腐食のリスクを被る。一酸化炭素は燃料の二水素と混合して、吸着によりアノードを害する。二窒素は二水素と混合して、それを希釈し、燃料電池スタックの性能に影響を与えるかもしれない。酸化剤として用いられる空気は、更に、吸着によりカソードを害するかもしれない、無視できない量の汚染物質を含むかもしれない。
【００１３】
ある汚染物質を除去することが意図される運転サイクルを実行することは、既知の実務である。このように、二窒素により二水素が過度に希釈されるのを防ぐことを目的として、二水素浄化（dihydrogen purge）を実行することは、既知の実務である。しかしながら、特に、商品流通が予定される燃料電池スタックのセルのスタックに関して、そのような運転サイクルを開始することを目的として、汚染物質が正確に特定される、又は、定量されることを可能にする、十分な手段は存在しない。
【００１４】
特許文献１は、膜電極接合体の反応領域に形成された測定コンデンサを組み込む燃料電池スタックを記載する。特に、周囲の電極に対して蓄電板（capacitor plate）を分離する絶縁セパレータの範囲を定めることにより、蓄電板は形成される。活性領域に蓄電板を形成することは、燃料電池スタックの性能に負の影響を与え、その接続を生成することを難しくする。この文献は、活性領域に向かう反応物質の流れが均一化されることを可能としない。
【００１５】
特許文献２は、膜電極接合体が設けられた電気化学セルを有する、燃料電池スタックを記載する。この電気化学セルは汚染物質を検出することに専念し、燃料の流れと連絡するようになされている。この電気化学セルでは、膜電極接合体のアノードは、汚染センサとして用いられる活性領域を形成する。この燃料電池スタックは、電気を生成する１つの電気化学セルを犠牲にする。その上、専用のセルでの汚染の測定値は、スタックの残りの電気化学セルの状態を代表しない。
【００１６】
特許文献３は、膜電極接合体が設けられた電気化学セルを有する、燃料電池スタックを記載する。この電気化学セルは汚染を検出することに専念し、水素の流れと連絡するようになされている。ここでは、水素は、膜を透過させられる。膜を透過する水素の量に応じて、汚染状態を推測することが可能である。この燃料電池スタックは、他の電気化学セルにより電力を供給される、専用の電気化学セルを伴う。その上、専用のセルでの汚染の測定値は、スタックの残りの電気化学セルの状態を代表しない。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、これらの問題の１つ以上を克服することを目的とする。このように、本発明は、添付された特許請求の範囲で定義されるような、燃料電池スタックに関する。
【００１８】
その上、本発明は、添付された特許請求の範囲で定義されるような、燃料電池スタックを製造するための方法に関する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の他の特徴及び利点は、添付された図面の参照と、完全に何も限定しない表示として、以下に提供される明細書とからよりはっきりと明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】燃料電池スタックのための、膜電極接合体とバイポーラプレートとの例示的なスタックの分解斜視図である。
【図２】スタックを通るフローマニホールドを形成するために積層されることが予定される、バイポーラプレート及び膜電極接合体の分解斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る燃料電池のための第１補強体（reinforcement）の平面図である。
【図４】図３の補強体に結合されることが予定される、膜及びアノードの平面図である。
【図５】膜電極接合体を形成するために、第１補強体と、図４のアノード及び膜とに結合されることが予定される、第２補強体の平面図である。
【図６】図４の膜電極接合体のアノードに対して平らに押し付けられることが予定される、ガス拡散層の平面図である。
【図７】組立中の電気化学セルの平面図である。
【図８】図６のガス拡散層が配置された後の、図７のセルの平面図である。
【図９】アノードと関連付けられた変形例の膜の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、燃料電池スタック１のセル１１のスタックの概略分解斜視図である。燃料電池スタック１は、多数の重ね合わされたセル１１を備える。セル１１は、プロトン交換膜タイプの、又は、高分子電解質膜タイプのものである。
【００２２】
燃料電池スタック１は、燃料源１２を備える。燃料源１２は、ここでは、各セル１１の入力部に二水素を供給する。燃料電池スタック１は、更に、酸化剤源１３を備える。酸化剤源１３は、ここでは、各セル１１の入力部に空気を供給し、空気中の酸素が酸化剤として用いられる。各セル１１は、更に、排出チャネルを備える。１つ以上のセル１１は、更に、冷却回路を有する。
【００２３】
各セル１１は、膜電極接合体（又は、ＭＥＡ）１４を備える。膜電極接合体１４は、電解質２と、電解質の両側に配置され、この電解質２に固定された、カソード（図示せず）及びアノード３とを備える。電解質層２は、プロトンの伝導を許容してセル中に存在するガスに対して不透性である、半透性膜を形成する。電解質層は、更に、電子がアノード３とカソードとの間を通過することを妨げる。
【００２４】
バイポーラプレート５は、隣り合うＭＥＡの各組みの間に位置する。各バイポーラプレート５は、アノードのフローチャネル及びカソードのフローチャネルの輪郭を明確にする。バイポーラプレート５は、更に、２つの連続する膜電極接合体の間の冷却液の流れのためのチャネルの輪郭を明確にする。
【００２５】
それ自体は知られた方法で、燃料電池スタック１の動作中に、空気は、ＭＥＡとバイポーラプレート５との間を流れ、二水素は、このＭＥＡと他のバイポーラプレート５との間を流れる。アノードでは、ＭＥＡを透過するプロトンを生成するために、二水素がイオン化される。この反応により生成された電子は、バイポーラプレート５により収集される。生成された電子は、続いて、電流を形成するために、燃料電池スタック１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、水を形成するためにプロトンと反応する。アノード及びカソードでの反応は、次の通りである。
Ｈ２  →  ２Ｈ＋  ＋  ２ｅ−      アノードで
４Ｈ＋  ＋  ４ｅ−  ＋  Ｏ２  →  ２Ｈ２Ｏ      カソードで
【００２６】
燃料電池は、ふつう、その動作中にアノードとカソードとの間に、約１Ｖの連続的な電圧を生成する。
【００２７】
図２は、燃料電池スタック１に含まれることが予定される、２枚のバイポーラプレート５及び膜電極接合体の概略分解斜視図である。バイポーラプレート５及び膜電極接合体１４のスタックは、複数のフローマニホールドを形成することが予定され、その配置はここでは概略的に示される。この目的のために、各開口部は、バイポーラプレート５及び膜電極接合体１４を通るように作成される。バイポーラプレート５はこのように第１端部に開口部５９１、５９３、５９５を備え、第１端部とは反対の第２端部に開口部５９２、５９４、５９６を備える。開口部５９１は例えば燃料供給マニホールドを形成するために用いられ、開口部５９６は例えば燃焼残渣排出マニホールドを形成するために用いられ、開口部５９５は例えば冷却液供給マニホールドを形成するために用いられ、開口部５９２は例えば冷却液排出マニホールドを形成するために用いられ、開口部５９４は例えば酸化剤供給マニホールドを形成するために用いられ、開口部５９３は例えば水排出マニホールドを形成するために用いられる。
【００２８】
バイポーラプレート５及び膜電極接合体１４の開口部は、いろいろなフローマニホールドを形成するために、たがいに面して位置する。開口部１５、１６、１７は例えば膜電極接合体１４の補強体に作成され、それぞれ、開口部５９２、５９４、５９６に面して位置する。
【００２９】
図３は、本発明の第１実施の形態に係る、燃料電池のための第１タイプの補強体６１の平面図である。補強体６１はここでは有孔層の形状をとる。補強体６１は例えばそれ自体は知られた高分子材料でできている。補強体６１は、この例では、電極、カソードの大部分を露出することが予定される中央開口部６３を、それ自体は知られた方法で備えている。補強体６１は、その上、この電極を囲む。補強体６１は、その上、中央開口部６３の一方の側に作成された、開口部６９１、６９３、６９５を備える。開口部６９１、６９３、６９５は、バイポーラプレート５の開口部５９１、５９３、５９５に面して位置することが予定される。補強体６１は、その上、中央開口部６３に関して、開口部６９１、６９３、６９５の反対側に作成された開口部６９２、６９４、６９６を備える。開口部６９２、６９４、６９６は、バイポーラプレート５の開口部５９２、５９４、５９６に面して位置することが予定される。補強体６１は、その端の１つに突起部６４を備える。突起部６４は他の補強体６２により覆われない少なくとも１つの表面を形成することが予定され、このことは、以下に詳細に説明される。突起部６４は、ここでは、開口部６９１〜６９６に対して、横方向に位置する。
【００３０】
図４は、補強体６１に結合されることが予定される、膜２及びアノード３の平面図である。アノード３は例えば膜２に固定される。図示されていないが、カソードは、膜２に対してアノード３の反対側に位置し、典型的には、膜２に固定される。
【００３１】
膜２は、活性領域及び接続領域２３、２５を備える。活性領域は、アノード３により覆われ、カソードと垂直な（plumb with）膜２の一部分に対応する。接続領域２３、２５は、アノード３の両側に位置し、このアノード３により覆われていない。接続領域２３、２５は、各フローマニホールドとアノード３との間に延在する。活性領域２３は、ここでは、燃料供給マニホールドから生じる燃料、典型的には、二水素と接触させられることが予定される。
【００３２】
膜２は加えてその端の１つに突起部２４を備える。突起部２４はここでは、接続領域２３の横方向の拡張部に位置する。
【００３３】
伝導トラック（conductive track）２１は、膜２上、この場合にはアノード３を有する面上に印刷された回路を形成する。伝導トラック２１はここでは、接続領域２３から突起部２４にまで連続的に延在する。触媒を含む測定電極２２は、ここでは、接続領域２３において膜２と接触する。電極２２は、ここでは、接続領域２３において膜２に固定される。電極２２が接続領域２３に位置するので、それは、膜２によりアノード３から電気的に絶縁される。電極２２はこのようにアノード３の電位に影響されない。電極２２は、伝導トラック２１と電気的に接触をする。
【００３４】
伝導トラック２１は、典型的には、アイオノマーに混合された粉末化された電導性材料を含むインキを、膜２上に堆積することにより形成される。伝導トラック２１を形成するためのそのような方法は、薄い伝導トラック２１の獲得のために特に有利であることが示されている。
【００３５】
図５は、本発明の第１実施の形態に係る燃料電池のための、第２タイプの補強体６２の平面図である。補強体６２の幾何学的形状及び構造は、実質的に、補強体６１のものと同じである。補強体６２は、突起部６４が無い点だけで補強体６１とは異なる。実際には、補強体６１上に補強体６２を重ね合わせることにより、突起部６４は、補強体６２に対して露出されたままとなる。
【００３６】
図６は、ガス拡散層７の平面図である。ガス拡散層７は、アノード３と接触するように平らに押し付けられることが予定される。ガス拡散層７は、開口部７１（ここでは、貫通開口部）を備える。開口部７１は、ある間隔で電極２２の輪郭を含んでも良い輪郭を備える。このように、電極２２がガス拡散層７と接触することがないように、開口部７１は、電極２２と面することが予定される。
【００３７】
図７は、組立中の電気化学セル１１の平面図である。補強体６１は、カソードを囲い、膜２に固定される。補強体６１の中央開口部６３は、このようにカソードを露出する。ガス拡散層（図示せず）は、補強体６１の中央開口部６３を介してカソードと接触して位置しても良い。
【００３８】
補強体６２は、補強体６１の上に重ね合わされる。アノード３を囲む補強体６２は、膜２に固定される。補強体６２の開口部６３は、このように、アノード３を露出する。破線により示される輪郭は膜２に対応し、点線により示される輪郭はアノード３に対応する。補強体６２はここではさらに補強体６１に固定される。
【００３９】
測定電極２２は接続領域２３に位置し、補強体６２の中央開口部６３により露出される。突起部２４（及び、突起部２４により有される伝導トラック２１の一部分）は、補強体６２を越えて突出する。それゆえ、伝導トラック２１は、補強体６２の中央開口部６３からこの補強体６２の外部にまで延在する。このように、伝導トラック２１の一部分は外部処理回路に接続されても良い。外部処理回路（ここでは、説明されない）は、伝導トラック２１により伝達される測定電極２２の電位に応じて、流れの汚染を特定するために設けられる。突起部２４を支持するために、補強体６１の突起部６４は有利には突起部２４上に重ね合わされる。
【００４０】
図８は、もっと後の組立工程での電気化学セル１１の平面図である。図６のガス拡散層７は、ここでは、アノード３と接触させられる。ガス拡散層７と測定電極２２とが接触しないように、開口部７１は、ここでは、測定電極２２に面して位置する。
【００４１】
例えば、貫通開口部７１を介してインキを堆積することによりガス拡散層７を追加した後に、測定電極２２が形成されることを予想することも可能である。
【００４２】
膜２を補強体６２に固定した後であって、ガス拡散層７を追加する前に、測定電極２２が形成されることを予想することも可能である。
【００４３】
開口部７１の内部は、測定電極２２と、それを覆うバイポーラプレート５との間の電気的絶縁を形成しても良い。有利には、ガス拡散層７に対して、又は、バイポーラプレート５に対して測定電極２２が電気的に分離されることを保証するために、測定電極２２は、多孔性の、電気的絶縁要素（図示せず）により覆われても良い。多孔性要素は例えば微細孔高分子膜から形成される。
【００４４】
次に、図７で得られ、もしかすると、他の構成要素で補われるスタックは、２枚のバイポーラプレート５の間に位置する。バイポーラプレート５は、特に、補強体６１、６２を圧迫する。特に、追加されたバイポーラプレート５を通る、少なくとも１つのフローマニホールドがアノード３及びアノード３が固定された膜２の面と連絡するように、追加されたバイポーラプレート５は設けられる。このように、このフローマニホールドは、特に、接続領域２３と連絡する。突起部２４は、例えば、バイポーラプレート５に対して横方向に突出し続けるように設けられる。
【００４５】
伝導トラック２１が補強体６２の下を通るところでの厚さのどのような増加もできるだけ小さくなるように、伝導トラック２１の厚さは有利には多くても１０μｍに等しく、好ましくは、多くても５μｍに等しい。そのような伝導トラック２１、特に、プリント配線（printed circuit）の形状で生成されたトラック２１は、補強体６２の下を通るにもかかわらず、スタックの密閉の品質にも、補強体６１、６２上でバイポーラプレート５により及ぼされる圧力の均一性にも、影響を与えない。
【００４６】
伝導トラック２１は、ここでは、補強体６２により、伝導トラック２１の上のバイポーラプレート５から電気的に絶縁される。測定電極２２は、ここでは、ガス拡散層の開口部７１により、測定電極２２の上のバイポーラプレート５から電気的に絶縁される。
【００４７】
アノード３上のバイポーラプレート５は、均一化チャネルを含む領域を備えていても良い。均一化チャネルの領域は、アノード３上の反応フローチャネルと、フローマニホールドとの間に作成される。均一化チャネルの領域は、有利には、測定電極２２が上に形成された接続領域２３上に重ね合わされる。
【００４８】
測定電極２２は、有利には、触媒材料が含まれるアイオノマーマトリックスを備える。測定電極２２は、有利には、白金又は白金合金を含む触媒材料を備える。そのような触媒材料は、例えば、一酸化炭素汚染物質を検出するために適していることが示されている。触媒は、有利には、炭素系支持体に固定されても良い。できるだけ信頼できる測定電位を生成するために、測定電極２２は、有利には、接続領域２３の５〜４０ｍｍ２の間の領域を覆う。測定電極２２は、伝導トラック２１及び膜２と接触するインキを堆積することにより形成されても良い。
【００４９】
流れの汚染を判断することは、有利には、参照電極と測定電極２２の電位を比較することにより達成される。図９は、参照電位の取得を容易にすることが予定される、変形例の膜２を示す。この変形例では、膜２は、補強体６２を越えて突出することが予定される、他の突起部２８を備える。伝導トラック２６は、突起部２８上にプリント配線を形成する。それゆえ、この伝導トラック２６は、補強体６２を越えて位置する。参照電極２７は突起部２８上に形成され、伝導トラック２６と電気的に接触する。電極２７が参照流体、例えば、純粋な二水素と連絡するように、燃料電池スタックは設けられても良い。このように、電極２７は、信頼できる参照電位を伝達する。
【００５０】
説明された実施の形態は、アノードの二水素の流れと接触する測定電極に関するが、
・他のタイプの燃料の流れと接触する測定電極
・カソードの流れと接触する測定電極
・出力マニホールドと接続するための接続領域での流れと接触する測定電極
を予想することも可能である。
【００５１】
説明された実施の形態は、流れの中の一酸化炭素の検出に関するが、適切な触媒を有する測定電極が他のタイプの汚染物質を検出するために用いられることも可能である。
【００５２】
示された実施の形態は、電極２２に面する開口部が設けられたガス拡散層を含むが、燃料電池スタックは、電極２２とその上に重ね合わされたバイポーラプレート５との間にガス拡散層がなくても良い。
【００５３】
示された実施の形態は、接続領域に１つの測定電極を含むが、この接続領域に（他の伝導トラックと関連付けられた）他の測定電極が位置するのを予想することも可能である。これらの電極が異なる構成を有することを予想することも可能である。これらの電極は、異なる量の全く同一の触媒材料を、又は、異なる触媒材料を備えていても良い。例えば、接続領域の１つの電極は白金ででき、接続領域の他の電極はＰｔＲｕでできていても良い。
【００５４】
１つの測定電極が１つの接続領域に位置し、（他の伝導トラックと関連付けられた）他の測定電極が活性領域に関して反対の接続領域に位置することを予想することも可能である。
【図１】
0006632611.tif 000002
【図２】
0006632611.tif 000003
【図３】
0006632611.tif 000004
【図４】
0006632611.tif 000005
【図５】
0006632611.tif 000006
【図６】
0006632611.tif 000007
【図７】
0006632611.tif 000008
【図８】
0006632611.tif 000009
【図９】
0006632611.tif 000010