(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つのアノード側ガス端子口（１４）および少なくとも１つのカソード側ガス端子口（１６）を備える燃料電池スタック（１２）用の媒体供給プレート（１０）に関する。本発明によれば、媒体供給プレート（１０）は少なくとも１つのアノード側廃ガス端子口（１８）および少なくとも１つのカソード側廃ガス端子口（２０）も備える。本発明はまた、前記タイプの媒体供給プレート（１０）を使用する燃料電池システム（５２）、および前記タイプの燃料電池システムの製造方法に関する。
2010516038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのアノード側ガス端子口（１４）および少なくとも１つのカソード側ガス端子口（１６）を備える燃料電池スタック（１２）用の媒体供給プレート（１０）において、少なくとも１つのアノード側廃ガス端子口（１８）および少なくとも１つのカソード側廃ガス端子口（２０）をさらに備えることを特徴とする媒体供給プレート（１０）。
【請求項２】
前記端子口（１４、１６、１８、２０）の少なくともいくつかがガス流路（２２、２４、２６、２８）に接続され、そのガス流路のそれぞれは、前記媒体供給プレート（１０）の上側（３８）に設けられた少なくとも１つの開口部（３０、３２、３４、３６）に開口していることを特徴とする請求項１に記載の媒体供給プレート（１０）。
【請求項３】
少なくとも１つの開口部（３２、３６）に近接して設けられた少なくとも１つの溝（４０、４２）を備えることを特徴とする請求項２に記載の媒体供給プレート（１０）。
【請求項４】
開口部を備える上部プレート（４４）と、少なくともガス流路（２２、２４、２６、２８）の形成に寄与する下部プレート（４６）とを備えることを特徴とする請求項２または３に記載の媒体供給プレート（１０）。
【請求項５】
少なくとも１つの燃料電池スタッククランプ要素（５０）を通すために設けられた少なくとも１つのアパーチャ（４８）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の媒体供給プレート（１０）。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の媒体供給プレート（１０）と、前記媒体供給プレート（１０）に直接積層された燃料電池スタック（１２）とを備える燃料電池システム（５２）。
【請求項７】
前記燃料電池スタック（１２）が、複数の同一に設計された反復ユニット（５４）を備え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（５２）。
【請求項８】
前記燃料電池スタック（１２）が、前記燃料電池スタック（１２）の積層方向に延在する少なくとも２つのガス流路（５６、５８）を備え、前記ガス流路のそれぞれが少なくとも１つの開口部（２２、２６）に接続されていることを特徴とする請求項６または７に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項９】
少なくとも２つの開口部（２４、２８）が前記燃料電池スタック（１２）に近接した位置にあるように、前記燃料電池スタックが前記媒体供給プレート（１０）上に積層されることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１０】
前記燃料電池スタック（１２）が第１の蓋（６０）の下に配置され、前記燃料電池スタックに近接して配置された前記２つの開口部（２４、２８）が前記第１の蓋（６０）の下の空間に開口することを特徴とする請求項９に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１１】
前記第１の蓋（６０）の下の空間が前記燃料電池スタック（１２）によって第１の空間および第２の空間に分割され、前記燃料電池スタック（１２）に近接した位置にある前記開口部（２４、２８）のうちの一方の開口部（２４）が前記第１の空間に開口する一方、前記燃料電池スタック（１２）に近接した位置にある前記開口部（２４、２８）のうちの他方の開口部（２８）が前記第２の空間に開口することを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１２】
前記燃料電池スタック（１２）が、前記第１の空間に開口するカソード側ガスインターフェース（６２）と、前記第２の空間に開口するカソード側廃ガスインターフェース（６４）とを備え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（５２）。
【請求項１３】
少なくとも前記燃料電池スタック（１２）および前記媒体供給プレート（１０）を積層方向に保持する燃料電池スタッククランプ装置（６６）が設けられることを特徴とする請求項６〜１２のいずれか一項に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１４】
前記燃料電池スタッククランプ装置（６６）が条片様の燃料電池スタッククランプ要素（５０）を備え、それが少なくとも前記燃料電池スタック（１２）を取り巻くことを特徴とする請求項１３に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１５】
前記条片様の燃料電池スタッククランプ要素（５０）が、少なくとも１つの弾性要素（６８）を用いて張力を受けて保持され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（５２）。
【請求項１６】
前記燃料電池スタック（１２）が第２の蓋（７０）の下に配置されることを特徴とする請求項６〜１５のいずれか一項に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１７】
前記燃料電池スタック（１２）が絶縁材（７２）によって取り囲まれることを特徴とする請求項６〜１６のいずれか一項に記載の燃料電池システム（５２）。
【請求項１８】
燃料電池システム（５２）、具体的には請求項６〜１７のいずれか一項に記載の燃料電池システムの製造方法において、
−媒体供給プレート（１０）、具体的には請求項１〜５のいずれか一項に記載の媒体供給プレート上に燃料電池スタック（１２）を積層するステップと、
−前記燃料電池スタック（１２）および前記媒体供給プレート（１０）を前記燃料電池スタック（１２）の積層方向に保持するように設計された燃料電池スタッククランプ装置（６６）を設けるステップと、
−前記燃料電池スタック（１２）を加熱すると同時に保持して、前記燃料電池スタック（１２）を接合するステップとを
含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記加熱ステップが、少なくとも２つの端子口（１４、１８）を介した少なくとも１種の高温ガスの供給および排出を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記燃料電池スタック（１２）の最終的な保持が、接合後の依然として高温の状態において、前記燃料電池スタッククランプ装置（６６）を用いてもたらされることを特徴とする請求項１８または１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのアノード側ガス端子口および少なくとも１つのカソード側ガス端子口を含む、燃料電池スタック用の媒体供給プレートに関する。
【０００２】
本発明はさらに、燃料電池システムおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
特に例えば、ＳＯＦＣ燃料電池システムのような高温燃料電池システムの場合、現在一般的な方法は、燃料電池スタックが作動されるシステムに、別個に製造された燃料電池スタックを後から組み込む方法である。個々のシステムへの前記燃料電池スタックの組み込みは、例えば、燃料電池スタックの作動に必要なガスの供給および排出が確実に行われなければならないため、非常に複雑となり得る。その上、個々のシステムへの燃料電池スタックの組み込みは、システムと燃料電池スタックとの間にシールを必要とすることが多く、前記シールは、それらに漏出がある場合、安全性に関わるリスクをもたらす可能性がある。例えば漏出により、改質器によって生成された改質物が、設けられたシステムの領域に流れ込まなくなる。
【０００４】
さらに、燃料電池スタックは製造時にベースプレート上に積層され、製造プロセス中の安定性を保証する場合が多い。燃料電池スタック作動用に設けられたシステムも、それ自体が燃料電池スタックを収容するのに十分な安定性を有するように製造される必要がある。これにより、２枚のベースプレート、すなわちそれ自体のベースプレート、およびいわゆるシステムの燃料電池アダプタプレートの上に燃料電池スタックを位置決めすることが多くなる。これにより、重量が増し、コストがかさむことになる。
【０００５】
（特許文献１）から、ガス供給用端子口を備える燃料電池スタックの下部ベースプレートと、ガス排出用端子口を備える燃料電池スタックの上部エンドプレートとを提供することが既に知られている。しかしながら、この場合も、燃料電池スタック作動用に設けられたシステムへの燃料電池スタックの組み込みは複雑であり、とりわけ、異なる高さを有する燃料電池スタックから選択する必要がある場合に標準化することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第０  ７８３  ７７１Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、燃料電池スタック作動用に設けられたシステムへの燃料電池スタックの組み込みを単純にするという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は、独立請求項の特徴によって解決される。
【０００９】
有利な実施形態およびさらなる発展形態は、従属請求項から明らかとなる。
【００１０】
本発明による媒体供給プレートは、少なくとも１つのアノード側廃ガス端子口および少なくとも１つのカソード側廃ガス端子口を依然として備える一般的な先端技術に基づく。そのような媒体供給プレートは、処理用ガスの供給および放出に必要な端子口を全て備え、それらは、好ましくは規定のインターフェースの形態にあり、例えば、使用される管を備えるフランジ継ぎ手を備えてもよく、システムの各操作者によって容易に再使用され得るものである。特に媒体供給プレートは、その製造中、燃料電池スタックを媒体供給プレート上に直接積層しかつそれに接合することができるように設計され得るので、もはや２枚のベースプレートを設ける必要がなくなることが有利である。別の利点は、処理用ガスの供給および排出のために設けられたインターフェースが、燃料電池スタックのそれぞれの高さとは無関係であることによって達成される。
【００１１】
本発明による媒体供給プレートの好ましい実施形態では、端子口の少なくともいくつかをガス流路に接続し、そのガス流路のそれぞれが、媒体供給プレートの上面に設けられた少なくとも１つの開口部に向かって開口しているようにする。好ましくは端子口全てを、媒体供給プレートの上面にある少なくとも１つの開口部に接続する。開放しているカソードを備える燃料電池スタックの場合、例えば、カソード側へ空気を供給するために縁領域に設けられた２つの開口部を使用し、かつこれら外側の開口部の間に配置された２つの内側の開口部を介するアノード側ガス供給を行うことが可能である。このために、燃料電池スタックの製造中に、アノード側ガス供給用に設けられた少なくとも開口部を、燃料電池スタックの内側にその積層方向に形成されたガス流路と整列させてもよい。
【００１２】
本発明による媒体供給プレートの別の有利な発展形態によれば、少なくとも１つの開口部に近接して設けられた少なくとも１つの溝を備えるようにする。そのような溝を、例えば、開口部に近接して設けてもよく、その開口部は、燃料電池スタックの作動温度よりも冷たい空気をカソード側に供給するために設ける。この場合、溝は、カソード側空気供給領域と、燃料電池スタックの活性領域との間の耐熱性を高めるために設けるので、カソード側空気供給領域に伝達される熱は可能な限り少なくなる。カソード側空気を排出するために設けられた開口部の領域に、同様に少なくとも１つの溝を設けて、カソード側空気排出領域に伝達される熱を可能な限り少なくしてもよい。
【００１３】
本発明による媒体供給プレートの好ましい実施形態では、開口部を備える上部プレートと、少なくともガス流路の形成に寄与する下部プレートとを備えるようにする。この場合上部プレートは、燃料電池スタックを積層させるためのベースプレートとしての機能を果たしてもよく、かつ下部プレートは、対応する設計であるためにガス流路を形成する下層のシートメタル部分であってもよく、好ましくは上部プレートと協働する。
【００１４】
本発明による媒体供給プレートの場合、少なくとも１つの燃料電池スタッククランプ要素を通すために設けられた少なくとも１つのアパーチャを備えるようにするのがよい。燃料電池スタッククランプ要素は、例えば鋼帯であってもよく、その一方の端部部分を媒体供給プレートに取り付けて、燃料電池スタックと、おそらくはその上に配置された蓋とを取り巻いてもよく、そのため、鋼帯の他方の端部部分を、アパーチャを貫通させた後で予備的に保持していてもよい。前記予備的な拘束は、早ければ燃料電池スタックの製造中、すなわち接合プロセス中に行い、燃料電池スタックの耐用期間中維持してもよい。それゆえ、先端技術において度々提供され、かつ作動用に設けられたシステムへの燃料電池スタックの組み込み後の最終的な設定により度々交換される一時的な設定を省略してもよい。
【００１５】
本発明による燃料電池システムは、上述のタイプの媒体供給プレートと、媒体供給プレートに直接積層された燃料電池スタックとを備えることを特徴とする。媒体供給プレートと、それに近接して設けられた燃料電池スタック要素との間に必要な気密性を確実にするために、例えば、燃料電池スタックの接合中にガラスハンダ溶融を使用してもよいが、他の封止要素の追加的なまたは代替的な使用を除外することはない。媒体供給プレートは、燃料電池スタックのベースプレート、かつこの場合、システムのアダプタプレートとしての機能を果たすので、もはや複雑な２つの別個のベースプレートを使用する必要はない。
【００１６】
本発明による燃料電池システムに関連して、燃料電池スタックが、複数の同一に設計された反復ユニットを備えるようにするのがよい。そのような反復ユニットはそれ自体が公知であり、例えば、バイポーラ板およびＭＥＡ（膜電極接合体）のほか、おそらく他の封止および／またはガス分配装置を備えてもよい。
【００１７】
本発明による燃料電池システムの枠組み内で、さらに、燃料電池スタックが、燃料電池スタックの積層方向に延在する少なくとも２つのガス流路を備え、前記ガス流路をそれぞれ少なくとも１つの開口部に接続するようにし得る。前記２つのガス流路は、具体的には、アノード側ガス流路、およびアノード側排ガスまたは廃ガス流路であり得る。
【００１８】
これに関連して、さらに、少なくとも２つの開口部が燃料電池スタックに近接して配置されるように、燃料電池スタックを媒体供給プレート上に積層するようにしてもよい。この解決法は、燃料電池スタックが、カソード側が開放している燃料電池スタックである場合に、特に好都合である。
【００１９】
この場合、燃料電池スタックを好ましくは第１の蓋の下に配置し、それにより、燃料電池スタックに近接して配置された２つの開口部は、第１の蓋の下の空間に開口する。前記第１の蓋を、例えば、燃料電池スタックの電気絶縁性を確実にする働きもするセラミック材料製としてもよい。
【００２０】
好ましくは第１の蓋の下の空間を、燃料電池スタックによって第１の空間および第２の空間に分割し、燃料電池スタックに近接して配置された開口部のうちの一方の開口部は第１の空間に開口する一方、燃料電池スタックに近接して配置された開口部のうちの他方の開口部は第２の空間に開口する。このようにして、カソード側供給空気側とカソード側排気側とを互いに分離し、それにより、カソード側に供給するための空気が燃料電池スタックを流れないようにするが、実際には燃料電池スタックに浸入する必要がある。
【００２１】
これまでの構成によれば、燃料電池スタックは、第１の空間に開口するカソード側ガスインターフェースと、第２の空間に開口するカソード側廃ガスインターフェースとを備える。カソード側が開放している燃料電池スタックを使用することが特に有利であると考えられる場合でも、本発明はそれに限定されない。むしろ、燃料電池スタックに別のガス流路を設け、それを介してカソード側空気を供給または排出することも可能である。次に、前記他方のガス流路も、好ましくは媒体供給プレートの上面にある開口部と整列される。
【００２２】
本発明による燃料電池システムの特に好ましい実施形態は、少なくとも燃料電池スタックおよび媒体供給プレートを積層方向にクランプする燃料電池スタッククランプ装置が設けられることを特徴とする。この場合、燃料電池スタッククランプ装置が、燃料電池スタックの製造中ならびにその作動中に必要なクランプをもたらし、もっぱら燃料電池スタックの製造、かつおそらくその輸送のために行った拘束を不要にすることができると特に有利であると考えられる。
【００２３】
これに関連して、燃料電池スタッククランプ装置は、好ましくは少なくとも燃料電池スタックを取り囲む条片様の燃料電池スタッククランプ要素を備える。前記条片は、例えば、鋼帯であってもよいし、または燃料電池システムの作動中に生じる温度に耐え得る他のいずれかの条片であってもよい。平らな条片が特に好ましいが、それに限定されない。
【００２４】
これに関連して、条片様の燃料電池スタッククランプ要素が少なくとも１つの弾性要素によって予め緊張して保持されているようにする実施形態が、特に有利であると考えられる。弾性要素として適切なものは例えばコイルバネであり、前記要素自体を付勢することにより、弾性要素の特定の実施形態に関わりなく異なる強度を有し得る場合に有利である。燃料電池スタックの製造中、例えば、その通常作動中とは異なる別の拘束が最適である可能性もある。
【００２５】
少なくともいくつかの場合においては、さらに、燃料電池スタックを第２の蓋の下に配置するようにし得る。必要に応じて、例えば金属製であってもよい第２の蓋をベースプレートによって補完してもよく、それにより金属シェルが得られる。このようにしてモジュールを封入することが可能となり、それは、例えば、おそらくシステムの外へ燃料電池スタックから漏出する改質物の通り道をブロックし、かつ、例えば、前記漏出する改質物をカソード側排気通路へ追い込む働きをする。
【００２６】
本発明による燃料電池システムの好ましい実施形態では、燃料電池スタックを絶縁材によって取り囲むことがさらに考慮され得る。第２の蓋（または完全なシェル）が提供される場合、それは好ましくは第１の蓋と絶縁材との間に設けられる。理論的には、当然ながら、絶縁材の外側に第２の蓋またはシェルを設けることも可能である。
【００２７】
本発明による燃料電池システムの製造方法は、以下のステップを含む。
−特に請求項１〜５のいずれか一項に記載の媒体供給プレート上に燃料電池スタックを積層するステップ、
−燃料電池スタックおよび媒体供給プレートを燃料電池スタックの積層方向に拘束するように設計された燃料電池スタッククランプ装置を設けるステップ、
−燃料電池スタックを加熱すると同時に拘束して、燃料電池スタックを接合するステップ。
【００２８】
これらの解決法は、本発明による燃料電池システムに関連して説明した特徴および利点を同一または類似の方法でもたらすので、繰り返しを回避するために対応する説明を参照する。
【００２９】
本発明による方法の好ましい実施形態では、加熱ステップは、少なくとも２つの端子口を介した少なくとも１種の高温ガスの供給または排出を含むようにする。しかしながら、燃料電池スタックの加熱のためにアノード側経路を介してならびにカソード側経路を介して高温ガスを供給することが好ましい。例えば、カソード側に空気を案内することができ、水素の発火温度未満のある温度以上で水素／水／窒素混合物をアノード側に案内することができる。前記温度は、例えば、４００℃〜５００℃の範囲とし得る。
【００３０】
本発明の方法の場合、接合により依然として高温状態にあるときに、燃料電池スタックの最終的な拘束が燃料電池スタッククランプ装置によってもたらされることが特に有利であるとさらに考えられる。もっとも単純な場合、最終的な拘束を、単に、燃料電池スタックを接合するためにもたらされた拘束を維持することによって確保することができる。しかしながら、必要に応じて、その後、最終的な拘束をもたらす付勢力を調整することも有利であり得る。
【００３１】
本発明により、システムに燃料電池スタックを単純に組み込むことが可能となる。これは、絶縁および拘束が好ましくは既に行われているためである。それゆえ、追加的な輸送用の拘束を通常省略し得る。クライアントの要件に従ってシステムのインターフェースを可変に規定してもよいし、かつ、燃料電池スタックとシステムとの間の（続いて）設けられるシールを省略することにより、安全性リスクを非常に低くすることができる。単一の共通ベースプレートを使用することで、より軽量になり、コストがより低くなり、始動時間が短縮される。金属製ハウジング（第２の蓋）を使用することで、アノード側に気密性がない場合でも改質物が望ましくなくシステムに流入することが確実になくなる。燃料電池スタックから媒体供給プレートへの熱の伝達による熱損失も、媒体供給プレートに１つ以上の溝を供給することにより少なくとも低減され得る。そのような溝は熱伝導を増大させるためである。
【００３２】
本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による媒体供給プレートの実施形態の下から見た斜視図である。
【図２】本発明の方法に従って製造された本発明による燃料電池システムの実施形態の斜視断面図である。
【図３】図２に示す燃料電池システムの斜視図である。
【図４】第１の蓋が取り付けられかつクランプ条片が適用された図３による燃料電池システムの斜視図である。
【図５】第１の蓋を取り囲む絶縁材を備える図４による燃料電池システムの斜視図である。
【図６】具体的には、考えられる拘束タイプを概略的に示す、本発明による燃料電池システムの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面では、同一または類似の構成部品には同一または類似の番号を付し、それらは、少なくとも部分的に、繰り返しを避けるために一度のみ説明する。
【００３５】
まず、図１〜５を参照する。特に図１〜４で認識可能な媒体供給プレート１０は上部プレート４４および下部プレート４６を備える。下部プレート４６を、上部プレート４４と協働するようにガス流路２２、２４、２６、２８を設け、そのガス流路２２をアノード側ガス端子口１４に接続し、ガス流路２２をカソード側ガス端子口１６に接続し、ガス流路２６をアノード側廃ガス端子口１８に接続し、ガス流路２８をカソード側廃ガス端子口２０に接続するように、形成する。アノード側ガス端子口１４、カソード側ガス端子口１６、アノード側廃ガス端子口１８およびカソード側廃ガス端子口２０をそれぞれ管形状に設計し、フランジプレート７４に取り付ける。このフランジプレートは、上部プレート４４および下部プレート４６に対して垂直に配置する。この場合、上部プレート４４、下部プレート４６およびフランジプレート７４を、例えば、溶接やハンダ付けによって接続して、端子口１４、１６、１８、２０を気密式にガス流路２２、２４、２６、２８に接続する。ガス流路２２、２４、２６、２８はそれぞれ、媒体供給プレート１０の上側３８、すなわち上部プレート４４に設けられた開口部３０、３２、３４、３６に向かって開口している。
【００３６】
本発明による製造方法を用いて、媒体供給プレート１０上に燃料電池スタック１２が直接積み重ねられる燃料電池システム５２を、媒体供給プレート１０に基づいて製造できる。図２に破線で示すように、燃料電池スタック１２は、それ自体が公知のように、バイポーラ板およびＭＥＡのほか、おそらく他のガス分配装置および封止手段を備える複数の反復ユニット５４を含む。この場合反復ユニット５４は、ガス流路５６、５８を形成するアパーチャを燃料電池スタック１２の積層方向に含み、ガス流路５６をガス流路２２に、それゆえ開口部３０を介してアノード側ガス端子口１４に接続する。ガス流路５８をガス流路２６に、それゆえ開口部３４を介してアノード側廃ガス端子口１８に接続する。それゆえ、端子口１４および１８を介して個々の燃料電池のアノード側へアノード側水素ガスを供給し、そこからアノード側水素ガスを除去してもよい。最も上にある反復ユニット５４の上にはカバープレート７６を設け、カバープレートは、一方ではガス流路５６および５８を閉鎖し、他方では、電圧または電流タップに使用される。このため、カバープレート７６には電気的に導通するように接触ロッド７８を接続する。電気的に絶縁された接触ロッド７８は、媒体供給プレート１０の開口部を通って下方に延出する。別の接触ロッド８０を電気的に導通するように、図示の場合では塊で示しそれゆえ同様に電圧または電流タップとして使用される媒体供給プレート１０に接続する。
【００３７】
図示の例は、開放しているカソードを備える燃料電池スタック１２である、すなわちカソード側ガスインターフェース６２およびカソード側廃ガスインターフェース６４が設けられている。カソード側ガスインターフェース６２を、ガス流路２４を介してカソード側ガス端子口１６に接続された開口部３２に近接して配置する。同様にカソード側廃ガスインターフェース６４を、ガス流路２８を介してカソード側廃ガス端子口２０に接続された開口部３６に近接して配置する。開口部３２と燃料電池スタック１２との間、ならびに開口部３６と燃料電池スタック１２との間には、それぞれ溝４０または４２を設けるので、燃料電池スタック１２からカソード側ガス供給領域またはカソード側ガス排出領域へ伝達される熱は可能な限り少なくなる。溝４０、４２により耐熱性が高くなるので、熱の除去が少なくともより困難になる。これは特にカソード側ガス供給に関して重要である。なぜなら、供給されたカソード側ガス、一般的に空気の温度は通常、具体的にはＳＯＦＣ燃料電池スタックであり得る燃料電池スタックの作動温度よりも低いためである。
【００３８】
燃料電池スタック１２の製造中の個々の反復ユニット５４の積層およびカバープレート７６の配置後、燃料電池スタックの上に第１の蓋６０を配置し、それにより、燃料電池スタック１２に近接して配置された２つの開口部２４、２８が第１の蓋６０の下の空間に開口することになる。この場合、第１の蓋６０の下の空間を、燃料電池スタック１２によって第１の空間および第２の空間に分割し、一方の開口部２４は第１の空間に開口し、他方の開口部２８は第２の空間に開口する。それゆえ、カソード側ガス端子口１６およびカソード側廃ガス端子口２０は、燃料電池スタック１２を介してのみ接続される。クランプ条片形状に設けられた燃料電池スタッククランプ要素５０の一方の端部が開口部（図示せず）を備えるので、下部プレート４６によって形成された突起８２に固定することができる。クランプ条片５０は、燃料電池スタック１２および燃料電池スタック１２に上から力をかけることができるように寸法決めされかつ取り付けられた第１の蓋６０を取り囲む。このために、クランプ条片５０の他方の端部は媒体供給プレート１０のアパーチャ４８を通って延在し、燃料電池スタッククランプ装置６６（図１〜５には図示せず）と協働する。燃料電池スタックを接合するために、すなわち具体的には個々の反復ユニット５４間におよび燃料電池スタック１２と媒体供給プレート１０との間に設けられたガラスハンダシールを溶融するために、端子口１４、１６、１８、２０を介して高温のガスを供給し、除去する。燃料電池システム５２の後半の作動中のように、端子口１４、１６、１８、２０の割当てはまた、燃料電池スタック１２の接合プロセス中、燃料電池スタック１２がカソード側ガスおよびアノード側ガス流に対して一方向流動モードまたは逆流モードのどちらに駆動されるかを決定する。逆流モードは図示の割当てで得られる。
【００３９】
燃料電池スタック１２を接合するために、カソード側ガス端子口１６を介してカソード側に高温の空気を供給し、前記空気は、カソード側廃ガス端子口２０を介して排出される。アノード側ガス端子口１４を介して、例えば、水素の発火温度よりも低い４００℃〜５００℃のある温度以上の水素／水／窒素混合物を供給し、それは、燃料電池スタック１２によって排出された後にアノード側廃ガス端子口１８を介して排出される。偶発的に、燃料電池スタック１２には、クランプ条片５０および第１の蓋６０を介して上部から底部へ作用する力をかける。接合プロセス後に、第１の蓋６０の外側に設けられた絶縁材７２によって燃料電池スタック１２を取り囲み、最良の熱絶縁性を保証する。必要に応じて、第２の蓋を含む金属製ハウジング（図１〜５には図示せず）を設けて、燃料電池スタック１２から漏出する改質物が、システムの他の領域に望ましくなく流入することを阻止してもよい。その代わりに、そのような望ましくなく漏出する恐れのある改質物をカソード側排気通路に追い込んでもよい。第２の蓋が絶縁材７２と第１の蓋６０との間に配置された実施形態、ならびに絶縁材７２が第２の蓋によって取り囲まれる実施形態が実現可能であり、第２の蓋は、それぞれ対応する底によって完成して完全なハウジングを形成する。
【００４０】
例えば、ＳＯＦＣシステムにおいて、接合中またはその後の作動中に、比較的高い温度変化を受けるために燃料電池スタック１２の高さが（もまた）わずかに変化する場合もある。そのような場合でも、一般的に第１の蓋６０と媒体供給プレート１０との間の気密性を得る必要がある。このために、図４に示す構成については、第１の蓋６０の左壁（図４で認識可能）、後壁および右壁は、媒体供給プレート１０に当接しそれゆえ封止してそれを取り囲んでおり、そのため、第１の蓋６０がわずかに上方または下方に動いても、気密性は保持される。アパーチャ４８に近接して設けられかつ媒体供給プレート１０に載置されている前壁と、媒体供給プレート１０との間においても気密性を確実にするために、必要に応じて前壁と媒体供給プレート１０との間に耐熱性の弾性的に変形可能なシール（図示せず）を設けてもよい。そのようなシールは、例えば、対応する耐熱性を有する気密性繊維マットであってもよい。当然ながら、万一他の箇所において気密性に関して不測の問題が発生したとしても、これらの箇所に同等のシールを用いてよい。
【００４１】
図６に、本発明による燃料電池システムの概略的な断面図、具体的には、考えられるタイプの保持の方法を概略的に示す。図６に示す構成によれば、媒体供給プレート１０に配置された燃料電池スタック１２を第１の蓋６０によって取り囲む。燃料電池スタック１２および第１の蓋６０をクランプ条片５０が取り巻き、その一方の端部が燃料電池スタッククランプ装置６６を捕らえる一方、他方の端部を媒体供給プレート１０に取り付ける。燃料電池スタッククランプ装置６６はピン８４を備え、そのピンはクランプ条片５０に接続され、かつバネ６８によって下方に押圧されるので、バネ６８によって決定される燃料電池スタック１２の保持が達成される。保持力を調整するために、ネジのようにストッパ８６がピン８４へ入れられたりねじ込まれたり、またはピン８４から出したり外してもよい。燃料電池スタック１２の製造（接合）中ならびにその通常作動中に、燃料電池スタッククランプ装置６６を燃料電池スタッククランプ要素５０に関連して用いてもよい。図６に示す燃料電池スタッククランプ装置６６は、非常に概略的に、かつ好ましくない位置に示されていることは明白である。現実的な実施形態では、９０°回転された燃料電池スタッククランプ装置６６を、媒体供給プレート１０の底部側に平らに配置してもかつ／または媒体供給プレート１０の底部側に平らにして収容してもかつ／または対応する凹部に収容してもよい。好ましくは、全体的な構成が、媒体供給プレート１０が平らな底面を有するようなものである。
【００４２】
上記の説明、図面ならびに特許請求の範囲に記載した本発明の特徴は、本発明を個別にならびにいずれかの組み合わせで実現するために重要であろう。
【符号の説明】
【００４３】
１０  媒体供給プレート
１２  燃料電池スタック
１４  アノード側ガス端子口
１６  カソード側ガス端子口
１８  アノード側廃ガス端子口
２０  カソード側廃ガス端子口
２２  ガス流路
２４  ガス流路
２６  ガス流路
２８  ガス流路
３０  開口部
３２  開口部
３４  開口部
３６  開口部
３８  上面
４０  溝
４２  溝
４４  上部プレート
４６  下部プレート
４８  アパーチャ
５０  燃料電池スタッククランプ要素
５２  燃料電池システム
５４  反復ユニット
５６  ガス流路
５８  ガス流路
６０  第１の蓋
６２  カソード側ガスインターフェース
６４  カソード側廃ガスインターフェース
６６  燃料電池スタッククランプ装置
６８  バネ弾性要素
７０  第２の蓋
７２  絶縁材
７４  フランジプレート
７６  カバープレート
７８  接触ロッド
８０  接触ロッド
８２  突起
８４  ピン
８６  ストッパ
【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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【国際調査報告】
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