(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料電池を備え、前記燃料電池の各々は、流体冷却剤導管を有しており、前記流体冷却剤導管は、膜−電極アセンブリの陽極表面へと燃料をもたらすための陽極の流体の流路及び膜−電極アセンブリの陰極表面へと酸化剤をもたらすための陰極の流体の流路の少なくとも一方で構成されており、さらに、
冷却剤導入口を有している冷却剤供給入口マニホールドを備えており、
前記冷却剤供給入口マニホールドは、前記燃料電池の各々へと冷却剤を分配するために前記流体冷却剤導管の各々へと接続され、
前記冷却剤供給入口マニホールドは、前記冷却剤供給入口マニホールドの一端に位置する排出導管をさらに備え、前記排出導管は、前記冷却剤供給入口マニホールドから余分の冷却剤を排出するように構成されている、蒸発冷却される燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項２】
前記排出導管は、前記燃料電池スタックの前記一端に配置されて前記スタックを横切って延びている追加のプレートを備える、請求項１に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項３】
前記追加のプレートは、ヒータ板、集電板、または絶縁板を備える、請求項２に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項４】
前記排出導管は、前記冷却剤供給入口マニホールドから前記排出導管への冷却剤の流量が所定の流量の範囲内となるように、前記冷却剤供給入口マニホールドと比べて流れのインピーダンスが大きい導管を備えている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項５】
前記冷却剤供給入口マニホールドの前記一端に位置する前記排出導管は、第１の排出導管であり、
前記冷却剤供給入口マニホールドの前記第１の排出導管とは反対側の端部に位置する第２の排出導管をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項６】
前記冷却剤供給入口マニホールドの前記第１の排出導管とは反対側の前記端部に位置する前記第２の排出導管は、前記燃料電池スタックの他端に配置されて前記スタックを横切って延びている追加のプレートを備える、請求項５に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項７】
前記追加のプレートは、ヒータ板、集電板、または絶縁板を備える、請求項６に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項８】
前記排出導管は、前記冷却剤供給入口マニホールドへと冷却剤を再び循環させるための前記冷却剤導入口へと接続された再循環経路を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項９】
前記再循環経路を通過する冷却剤の抵抗率を明らかにするように構成された冷却剤抵抗率監視装置をさらに備える、請求項８に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１０】
前記排出導管は、外部の冷却剤溜めまたはタンクへと接続されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１１】
前記排出導管へと接続される流量制御アセンブリをさらに備え、前記流量制御アセンブリは、前記冷却剤供給入口マニホールドから前記排出導管への冷却流体の流れを制御するように構成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１２】
前記流量制御アセンブリは、可変の流量制限装置を備える、請求項１１に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１３】
前記燃料電池スタックの前記排出導管を有する端部は、前記燃料電池スタックの電気的に正の端部である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１４】
前記複数の燃料電池の前記流体冷却剤導管の各々へと接続され、前記燃料電池の各々から冷却剤を受け取る出口マニホールドをさらに備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【請求項１５】
前記排出導管は、前記出口マニホールドの一部を形成する、請求項１４に記載の燃料電池スタックアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタック構造に配置された電気化学燃料電池に関し、とくにはそのような燃料電池スタックのための冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的な電気化学燃料電池は、通常はどちらも気体の流れの形態である燃料および酸化剤を、電気エネルギおよび反応生成物へと変換する。水素と酸素とを反応させる一般的な形式の電気化学燃料電池は、膜−電極アセンブリ（ＭＥＡ）内にプロトン交換膜（ＰＥＭ）としても知られるポリマーイオン移動膜を備えており、燃料および空気が、膜のそれぞれの面に通される。プロトン（すなわち、水素イオン）が、膜を通って導かれ、燃料電池の陽極と陰極とを接続する回路を通って導かれる電子によって釣り合わせられる。利用可能な電圧を高めるために、いくつかのＭＥＡを電気的に直列に配置して備えるスタックが形成される。各々のＭＥＡに、別個の陽極および陰極の流体の流路が設けられる。陽極および陰極の流体の流路が、膜へと燃料および酸化剤をそれぞれ届ける。燃料電池スタックは、典型的には、多数の個々の燃料電池プレートをスタックのそれぞれの端部の端部プレートによって一体に保持して備えるブロックの形態である。
【０００３】
燃料および酸化剤の反応によって熱および電力が生み出されるため、燃料電池スタックは、ひとたび運転温度に達したならば、燃料電池の損傷を回避するために冷却を必要とする。冷却を、少なくとも部分的には、水をスタック内の個々のセルへと陽極の流体の流路（陽極を水和させるように機能する）および／または反応水と合流する陰極の流体の流路のいずれかにて届けることによって達成できる。いずれの場合も、燃料電池の蒸発冷却が生じうる。
【０００４】
典型的な配置においては、冷却水が、燃料電池スタックの片側を下方へと延びる１つ以上の共通のマニホールドから陽極または陰極の流体の流路へと注入される。潜在的な問題が、そのようなマニホールドにおける水の流量から生じる。水を、入口マニホールドの一端の導入口へと送り、そこからスタック内の個々のセルへと供給することができる。これは、マニホールドにおける水の流量が導入口から遠ざかるにつれて減少することにつながる。例えば、１００個のセルからなるスタックが、スタックの一端に１００ｍｌ／分の流れがもたらされることを必要とする場合、第１のセルにおけるマニホールド内の流量は、１００ｍｌ／分になると考えられ、５０番目のセルの後のマニホールド内の流量は、約５０ｍｌ／分になる可能性があり、最後のセルにおけるマニホールド内の流量は、わずか１ｍｌ／分になる可能性がある。例えば１ｍｌ／分など、マニホールド内のそのようなきわめて少ない流れは、燃料電池スタックの信頼性の問題につながる可能性がある。よどんだ流れまたはほぼよどんだ流れの領域において、とくには脱イオン水が使用される場合の腐食の恐れの増大および細菌の集中の恐れの増大に起因して、問題が生じる可能性がある。
【０００５】
高級な脱イオン水（例えば、１８ＭΩ）が冷却流体として使用される場合、水の導電性に起因する各セルの間の電圧差は、スタックにおける腐食を深刻にすることがないように充分に低いと考えることができる。しかしながら、燃料電池スタックが、脱イオン水を燃料電池スタックの冷却剤出口から回収して燃料電池スタックへと再び導入できるように設置される場合、水の導電性が、大気から吸収されるＣＯ２ならびに燃料電池膜および燃料電池スタック内の金属部品から流出するイオンならびに不純物または汚染物質などのいくつかの要因に起因して、高くなる可能性が大きい。したがって、注入された水を横切る電圧差が大きくなり、結果としてセルの腐食がより生じやすい環境がもたらされる。冷却水の導入口から最も遠い燃料電池スタックの端部において、入口マニホールド内の冷却水の流量が最小になる可能性が高く、冷却水からのイオンの付着物が形成され、燃料電池スタック内のフロープレートなどの金属部品を攻撃／浸食する可能性がより高い。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題のうちの１つ以上への技術的解決策を提供することにある。本発明の目的は、燃料電池スタックの冷却剤分配マニホールドにおいて冷却剤の流れがきわめて少ないことから生じうる問題を、軽減または解消することにある。本発明の目的は、燃料電池スタックにおいて適切な冷却剤の流れの水準を維持するための技術的解決策を提供することにある。
【０００７】
一態様によれば、本発明は、
各々が流体冷却剤導管を有している複数の燃料電池と、
冷却剤導入口を有している冷却剤供給入口マニホールドと
を備えており、
冷却剤供給入口マニホールドは、各々の燃料電池へと冷却剤を分配するために各々の流体冷却剤導管へと接続され、
冷却剤供給入口マニホールドは、冷却剤供給入口マニホールドの一端に位置する排出導管をさらに備え、排出導管は、冷却剤供給入口マニホールドから余分の冷却剤を排出するように構成されている燃料電池スタックアセンブリを提供する。
【０００８】
排出導管は、燃料電池スタックの一端に配置されてスタックを横切って延びている追加のプレートを備えることができる。追加のプレートは、ヒータ板、集電板、または絶縁板を備えることができる。排出導管は、冷却剤供給入口マニホールドから排出導管への冷却剤の流量が所定の流量の範囲内となるように、冷却剤供給入口マニホールドと比べて流れのインピーダンスが大きい導管を備えることができる。第２の排出導管が、冷却剤供給入口マニホールドの第１の排出導管とは反対側の端部に位置することができる。第２の排出導管は、燃料電池スタックの他端に配置されてスタックを横切って延びている追加のプレートを備えることができる。追加のプレートは、ヒータ板、集電板、または絶縁板を備えることができる。排出導管は、冷却剤供給入口マニホールドへと冷却剤を再び循環させるための冷却剤導入口へと接続された再循環経路を備えることができる。燃料電池スタックアセンブリは、再循環経路を通過する冷却剤の抵抗率を明らかにするように構成された冷却剤抵抗率監視装置を備えることができる。排出導管を、外部の冷却剤溜めまたはタンクへと接続することができる。冷却剤供給入口マニホールドから排出導管への冷却流体の流れを制御するように構成された流量制御アセンブリを、排出導管へと接続することができる。流量制御アセンブリは、可変の流量制限装置を備えることができる。燃料電池スタックの排出導管を有する端部は、燃料電池スタックの電気的に正の端部であってよい。出口マニホールドを、各々の燃料電池から冷却剤を受け取るために複数の燃料電池の各々の流体冷却剤導管へと接続することができる。排出導管は、出口マニホールドの一部であってよい。
【０００９】
次に、本発明の実施形態を、添付の図面を参照して、あくまでも例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】冷却剤供給入口マニホールドおよび排出出口を備える燃料電池スタックの概略の側面図である。
【図２】冷却剤供給入口マニホールドおよび排出出口を備える別の燃料電池スタックの概略の側面図である。
【図３】冷却剤供給入口マニホールドおよび２つの排出出口を備える燃料電池スタックの概略の側面図である。
【図４】冷却剤供給入口マニホールドおよび２つの排出出口を備える別の燃料電池スタックの概略の側面図である。
【図５】冷却剤の供給を冷却剤供給入口マニホールドへと再び循環させるように接続された図２の燃料電池スタックの概略図である。
【図６】排出される冷却剤をタンクへと通すように接続された図２の燃料電池スタックの概略図である。
【図７】可変の流量コントローラを備える図１の燃料電池スタックの概略図である。
【図８】可変の流量コントローラを備える図２の燃料電池スタックの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
後述される種々の実施形態は、冷却剤供給入口マニホールドへと注入される余分の冷却剤を供給する。冷却剤は、水であってよく、好ましくは脱イオン水であってよい。注入される冷却剤の一部は、燃料電池スタック内の燃料電池の流体冷却剤導管へと渡される。余分の冷却剤と称される他の部分は、燃料電池を通過することなく排出導管によって冷却剤供給入口マニホールドを出る。冷却剤導入口を介して冷却剤供給入口マニホールドへと余分の冷却剤を供給することによって、導入口から最も遠いマニホールドの端部における冷却剤の流れは、マニホールドにおけるきわめて少ない冷却剤の流量またはよどんだ冷却剤に起因して生じる問題を、回避または軽減するために充分である。
【００１２】
本明細書に記載の実施形態は、冷却剤のよどみの問題を軽減するために必要な流量を達成するために、必ずしも追加の弁、ポンプ、および／またはコントローラの使用を必要としない。したがって、本発明は、弁などの追加の構成部品の導入についての資材調達の考慮、余分な工作、保守の考慮、およびコストの増加を伴うことなく、改善された燃料電池スタックアセンブリを好都合に提供する。しかしながら、本発明は、燃料電池への冷却流体／燃料電池からの冷却流体のさらなる制御に必要であれば、そのような弁を備えることを許容する。
【００１３】
さらに、本明細書に記載の実施形態は、燃料電池スタックの他の設計変種と容易に組み合わせることができる少ない冷却剤の流量および冷却剤のよどみの問題に対する技術的解決策を提供することで、求められる特定の条件への適応のための柔軟性を有するモジュール式の燃料電池システムに貢献する。
【００１４】
図１が、燃料電池スタック１０の概略の側面図を示している。スタック１０は、複数の燃料電池１１を備えており、その各々が、膜−電極アセンブリの陽極表面へと燃料をもたらすための陽極の流体の流路と、膜−電極アセンブリの陰極表面へと酸化剤をもたらすための陰極の流体流路とを有している。燃料電池は、公知のやり方で端部プレート１２、１３によってスタックの配置に保持されている。陽極の流体の流路または陰極の流体の流路は、冷却剤供給入口マニホールド１４による燃料電池スタックの蒸発冷却のための冷却剤の注入を備えており、冷却剤供給入口マニホールド１４は、冷却剤供給入口マニホールド１４の両端の冷却剤導入口１５と排出導管１６との間をスタック１０の全長にわたって延びている。冷却剤供給入口マニホールド１４を、冷却剤／水配送マニホールドまたはギャラリと称することもできる。
【００１５】
図１に矢印によって示されているとおり、冷却剤は、冷却剤導入口１５からマニホールドへと流れ、次いで個々の燃料電池１１の流体流路の各々へと流れる。好ましくは、冷却剤は、冷却剤供給入口マニホールド１４と個々の燃料電池１１内の流路との間のどこかの地点において燃料または酸化剤の流れと合流する。これらの流路は、燃料電池１１の活性表面を横切って延びている。燃料および酸化剤を、公知の技術を使用し、個別の燃料マニホールドおよび個別の酸化剤マニホールドを使用して個々の燃料電池１１へと導入することができる。いくつかの実施形態においては、未使用の燃料または酸化剤が、出口マニホールド１７へと燃料電池を通過でき、いくつかの実施形態においては、出口マニホールド１７から１つ以上の排出ポート／出口１８、１９へと通過することができる。出口マニホールド１７は、すべての燃料が燃料電池１１の活性表面において消費される場合に、とりわけ冷却剤の注入が燃料電池１１の陽極側にはもたらされないならば、陽極の流体流路には必ずしも必要でないが、陽極の排出系統を定期的なパージのために設けてもよい。本明細書に記載の実施形態においては、出口マニホールド１７が、少なくとも冷却剤を各々の燃料電池１１から排出するために、複数の燃料電池１１の各々の流体冷却剤導管へと接続されて示されている。
【００１６】
さらに図１には、余分の冷却剤２０を燃料電池１１の流体冷却剤導管に通すことなく冷却剤供給入口マニホールド１４から出すための排出導管１６が示されている。図１の排出導管１６を、外部冷却剤ドレインと称することもできる。すなわち、図１は、各々が流体冷却剤導管を有している複数の燃料電池１１と、冷却剤導入口１５を有する冷却剤供給入口マニホールド１４とを備える燃料電池スタックアセンブリ１０を示している。冷却剤供給入口マニホールド１４は、冷却剤を各々の燃料電池へと分配するために燃料電池１１の各々の流体冷却剤導管へと接続されている。冷却剤供給入口マニホールド１４は、冷却剤供給入口マニホールド１４の一端に位置する排出導管１６をさらに備えている。排出導管１６は、余分の冷却剤２０を冷却剤供給入口マニホールド１４から排出するように構成されている。
【００１７】
排出導管１６を、冷却剤供給入口マニホールド１４の冷却剤導入口１５とは反対側の端部に配置することによって、余分の冷却剤を冷却剤導入口１５を介して燃料電池スタック１０へと注入でき、マニホールドのうちの冷却剤導入口１５から最も遠い部位において、必ずしも冷却剤の流量をきわめて少なくする必要がない。すでに述べた問題につながりかねない冷却剤の流れのよどみを回避または軽減すべく、たとえ冷却剤導入口１５から最も遠い燃料電池スタック１０の端部においてもマニホールドを通過する充分な流れが存在するように、冷却流体の流れを冷却剤導入口１５において冷却剤供給入口マニホールド１４へともたらすことができる。燃料電池１１を通過することがない余分の冷却剤２０は、排出導管１６によって冷却剤供給入口マニホールド１４を出る。
【００１８】
図２は、燃料電池スタックアセンブリ１０を示しており、燃料電池スタックアセンブリ１０は、各々が流体冷却剤導管を有している複数の燃料電池１１と、スタックの一端に冷却剤導入口１５を有している冷却剤供給入口マニホールド１４とを備えている。冷却剤供給入口マニホールド１４は、スタックの他端に位置する排出導管１６を備えており、排出導管１６は、余分の冷却剤２０を冷却剤供給入口マニホールド１４から排出するように構成されている。この例では、排出導管１６が、冷却剤供給入口マニホールド１４の冷却剤導入口１５とは反対側の端部から、燃料電池の導管と平行に燃料電池スタック１０を横切り、スタックの冷却剤供給入口マニホールド１４とは反対側まで通過した後で、出口マニホールド１７を通って出て行く。図２、４、５、６、および８に関して説明される実施形態においては、排出導管１６が、出口マニホールド１７の一部を形成するように図示されているが、必ずしもそのようである必要はなく、排出導管１６は、出口マニホールド１７とは別の経路によって燃料電池スタックから出てもよい。
【００１９】
図２によって代表されるいくつかの実施形態において、排出導管１６は、燃料電池スタック１０の端部に配置されて燃料電池に平行にスタックの全幅にわたって延びる追加のプレート２１を備えることができ、あるいはそのようなプレート２１内に形成されてよい。この追加のプレート２１は、端部プレート１３に隣接するヒータ板または集電板あるいは絶縁板であってよい。図２の排出導管１６を、内部冷却剤ドレインと称することができる。排出導管１６を、燃料電池スタックの冷却剤導入口１５とは反対側から余分の冷却剤を通すことができるように、追加のプレート２１の内部に形成することができる。排出導管１６がヒータ板の内部に含まれる場合、排出導管１６は、好ましくはヒータ板のうちの加熱素子を備える側とは反対側に位置することができる。排出導管１６をヒータ板の内部に設けることは、冷間の起動および動作の際にヒータ板が排出導管１６内に存在しうる微量の氷を除去して始動および動作の改善を可能にできるという追加の利点をもたらすことができる。
【００２０】
排出導管１６は、冷却剤供給入口マニホールド１４から排出導管１６への冷却剤の流量が所定の流量の範囲内となるように背圧を生み出すために、（マニホールド１４の寸法と比べて）所定の縮小された寸法の導管を備えることができる。排出導管１６は、冷却剤供給入口マニホールド１４に対して特定の寸法を有している配管であってよく、少なくとも一部分が蛇行または曲がりくねった形態であってよい。これにより、排出導管は、マニホールドと比べて冷却剤の流れに対して適切に高められたインピーダンスを呈し、マニホールドへの所望の流量および背圧を達成する。このようにして、燃料電池１１における冷却剤の流れおよび冷却剤供給入口マニホールド１４から出る余分の冷却剤の流れについて、流れのパラメータを制御することができる。
【００２１】
図３は、各々が流体冷却剤導管を有している複数の燃料電池１１と、冷却剤供給入口マニホールド１４とを備える燃料電池スタックアセンブリ１０を示しており、冷却剤供給入口マニホールド１４は、冷却剤供給入口マニホールド１４の中央に向かって位置する冷却剤導入口１５を有している。冷却剤供給入口マニホールド１４は、この実施形態においては、冷却剤供給入口マニホールド１４の一端に位置する第１の排出導管１６と、冷却剤供給入口マニホールド１４の他端に位置する第２の排出導管２２とを備えている。排出導管１６、２２はどちらも、余分の冷却剤を冷却剤供給入口マニホールド１４から排出するように構成されている。
【００２２】
図１および２の例が、冷却剤供給入口マニホールド１４の一端に位置する冷却剤導入口１５を示している一方で、図３の例は、冷却剤供給入口マニホールド１４の中央に位置する冷却剤導入口１５を示している。図３の実施形態は、冷却剤が冷却剤導入口１５から最も遠い燃料電池（燃料電池スタックの両端の燃料電池）を含むスタック１０内の各々の燃料電池へと、よどんだ冷却剤あるいは冷却剤導入口１５から遠いマニホールドの端部におけるきわめて少ない冷却剤の流量に起因する問題を軽減するための充分に大きな流量にて流れることができるように、冷却剤供給入口マニホールド１４へと余分の冷却剤の流れをもたらす。燃料電池１１の流れの導管を通過しない余分の冷却剤２０は、２つの排出導管１６、２２によって冷却剤供給入口マニホールド１４を出る。さらに図３は、未使用の燃料または酸化剤を出口マニホールド１７から出すための２つの排出ポート／出口１８、１９を示している。
【００２３】
図４は、各々が流体冷却剤導管を有している複数の燃料電池１１と、冷却剤供給入口マニホールド１４とを備える燃料電池スタックアセンブリ１０を示しており、冷却剤供給入口マニホールド１４は、図３と同様に、冷却剤供給入口マニホールド１４の中央に向かって位置する冷却剤導入口１５を有している。冷却剤供給入口マニホールド１４は、この実施形態においては、冷却剤供給入口マニホールド１４の一端に位置する第１の排出導管１６と、冷却剤供給入口マニホールド１４の他端に位置する第２の排出導管２２とを備えている。第１の排出導管１６および第２の排出導管２２の両方は、燃料電池スタック１０の端部に配置された追加のプレート２１、２３を備えている。追加のプレート２１、２３の各々は、それぞれの端部プレート１２、１３に隣接するヒータ板または集電板あるいは絶縁板であってよい。排出導管１６、２２は、余分の冷却剤を冷却剤供給入口マニホールド１４から排出するように構成される。
【００２４】
図４の実施形態は、追加のプレート２１、２３がヒータ板として設けられる場合に、燃料電池スタック１０をより複雑にすることなく燃料電池スタック１０の冷間起動時に排出導管１６、２２内に存在しうる微量の氷を除去できるという図２の実施形態と同様の利点をもたらす。
【００２５】
所望であれば、燃料電池スタックを、冷却剤供給入口マニホールド１４を直接出る図３に示されるとおりの第１の排出導管１６と、図４に示されるように追加のプレート２３の内部に含まれる第２の排出導管２２とを有するように形成することができる。それぞれの端部の追加のプレート２１、２３は、異なる種類であってよい。冷却剤導入口１５の位置は、必ずしも冷却剤供給入口マニホールドの中央でなくてもよく、所望であればマニホールド１４に沿った途中に位置してもよい。
【００２６】
図５は、排出導管１６が冷却剤を複数の燃料電池１１へと再び循環させるために冷却剤導入口１５へと接続された再循環経路２４を備えている図２の燃料電池スタック１０を示している。ポンプ（図示されていない）を、再循環経路２４に設けることができる。図５に示されるとおり、冷却剤抵抗率監視装置２５を、再循環経路２４を通過する冷却剤の抵抗率を割り出すために設けることができる。冷却流体の再循環によって、冷却流体の消耗が少なくなる。冷却流体の抵抗率を監視することによって、冷却剤の交換または部分的交換の時期を決定することができる。例えば、脱イオン水についての特定の値を下回る抵抗率の値を、再循環水の交換または再循環水の希釈を制御するために使用することができる。典型的な最小値は、例えば０．１ＭＯｈｍ．ｃｍであってよい。抵抗率監視装置２５の位置は、再循環の冷却剤の経路に沿った任意の場所であってよく、したがって例えば冷却剤導入口１５、再循環経路２４、または燃料電池スタック１０の内部の排出導管１６に位置することができる。所望であれば、２つ以上のそのような抵抗率監視装置２５を、再循環の冷却剤の経路に沿った異なる位置に使用することができる。
【００２７】
図６は、排出導管１６が外部の冷却剤溜めまたはタンク２６へと接続された図２の燃料電池スタック１０を示している。したがって、もはや必要とされない余分の冷却剤を、貯蔵もしくは燃料電池スタック１０における希釈および再使用のために収集することができる。図５および６に示される実施形態を、所望であれば弁およびコントローラの使用と組み合わせることができる。例えば、冷却流体を、冷却剤の抵抗率の所定の値に達するまで再循環させることができる。所定の抵抗率の値に達すると、コントローラが、余分の冷却剤の経路を再循環経路２４による再循環からタンク２６への排出へと変更するように弁を切り替えることができる。
【００２８】
図７および８は、流量制御アセンブリ２７をさらに備える図１および２のそれぞれの実施形態を示している。流量制御アセンブリ２７は、排出導管１６へと接続され、排出導管１６における冷却流体の圧力を所定の圧力の範囲内に保持することができるよう、排出導管１６におけるマニホールド１４内の冷却流体の背圧を制御するように構成される。したがって、排出導管１６は、流れのインピーダンスを変化させることによってマニホールド１４への背圧を変化させるための手段として、流量制御アセンブリ２７を備えることができる。
【００２９】
流量制御アセンブリ２７は、例えば可変の流量制限装置、オリフィス板、ニードル弁、所定の長さの配管、および所定の幅の配管のうちの１つ以上を備えることができる。例えば、図７および８の流量制御アセンブリの位置における冷却剤供給入口マニホールドの端部の圧力が１ｂａｒであり、５０ｍｌ／分の冷却剤を冷却剤導入口１５を介して注入すべき場合、１ｍｍの直径を有する長さ３ｍの排出導管１６を、この圧力を達成するために、冷却剤供給入口マニホールド１４の出口と冷却剤導入口１５との間に使用することができる。
【００３０】
図１、２、５、６、７、および８に関して説明した実施形態において冷却剤導入口１５が位置する燃料電池スタック１０の端部を、燃料電池スタックの負極端として選択でき、燃料電池スタックの他端を、正の端部として選択することができる。これを、必要であれば逆にすることができる。
【００３１】
他の実施形態も、添付の特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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