(57)【要約】複数の流れ場チャネル（７０４）および流体流れ場極板の一部分として形成された冷却剤分配構造（７０８）を備える、燃料電池内で使用するための二極燃料電池極板（３００）。冷却剤分配構造は、冷却剤液滴（７０１）を流れ場チャネルへ向けるように構成される。冷却剤分配構造は、１つ以上の流れ場チャネルと関連付けられた１つ以上の要素（７１０）を備え、この要素は、冷却剤液滴を受容するための第１の表面（７１２）および冷却剤液滴を関連付けられた場の流れチャネルに向けるための、冷却剤液滴分離領域を画定する形状を有する第２の表面（７１４）を有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池内で使用するための二極燃料電池極板であって、
複数の流れ場チャネルと、
前記流体流れ場極板の一部分として形成された冷却剤分配構造であって、冷却剤液滴を前記流れ場チャネルに向けるように構成された、冷却剤分配構造と、を備え、
前記冷却剤分配構造は、１つ以上の流れ場チャネルと関連付けられた１つ以上の要素を備え、前記要素は、冷却剤液滴を受容するための第１の表面と、冷却剤液滴を前記関連付けられた場流れチャネルに向けるための冷却剤液滴分離領域を画定する形状を有する第２の表面とを有する、二極燃料電池極板。
【請求項２】
冷却剤液滴を前記要素の前記第１の表面に提供するように構成された複数の冷却剤導入開口をさらに備える、請求項１に記載の二極燃料電池極板。
【請求項３】
前記要素は、前記冷却剤導入開口と前記流れ場チャネルとの間の見通し線内に位置する、請求項２に記載の二極燃料電池極板。
【請求項４】
前記要素は、それぞれ２つの冷却剤導入開口と関連付けられている、請求項２または請求項３に記載の二極燃料電池極板。
【請求項５】
空気を前記流れ場チャネルに提供するための複数の空気導入開口をさらに備え、前記空気導入開口から受容された空気は、液滴を前記冷却剤分配構造から前記流れ場チャネルへ通過させるように構成されている、請求項２、３または４のいずれか１項に記載の二極燃料電池極板。
【請求項６】
前記空気導入開口から受容された前記空気は、液滴を前記冷却剤導入開口から前記要素の前記第１の表面に通過させるように構成されている、請求項５に記載の二極燃料電池極板。
【請求項７】
前記空気導入開口から受容された前記空気は、前記冷却剤液滴を、それらが前記第１の表面から前記要素の前記第２の表面へ通過するにつれ、要素の側面に沿って進ませるように構成されている、請求項５または請求項６に記載の二極燃料電池極板。
【請求項８】
前記液滴分離領域は、前記要素の前記第２の表面の前記形状における頂点を画定する、請求項１〜７のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項９】
前記液滴分離領域は、前記冷却剤分配構造内の前記要素の前記第２の表面における最低曲率半径を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１０】
前記要素は気体拡散層を支持するように構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１１】
前記要素は、前記流体流れチャネルの前記端を越えて前記気体拡散層を支持するように構成され、それにより、前記流れ場チャネルへの前記開口を開いたまま維持する、請求項１０に記載の二極燃料電池極板。
【請求項１２】
前記流れ場チャネルの下流端において複数の支持要素を備える支持構造をさらに備え、前記支持要素は気体拡散層を支持するように構成されている、請求項１〜１１のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１３】
前記支持要素は、前記冷却剤分配構造の前記要素と同一の形状である、請求項１２に記載の二極燃料電池極板。
【請求項１４】
前記冷却剤分配構造は、前記流れ場チャネルのそれぞれと関連付けられた要素を備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１５】
前記二極燃料電池極板は、圧縮鋼から作られる、請求項１〜１４のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１６】
前記冷却剤分配構造内の前記要素の高さは、前記流体流れチャネルを画定する波形の高さと実質上同一である、請求項１〜１５のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１７】
前記極板の折り畳み領域内の表面内に形成されたチャネルの第１および第２の配列をさらに備え、チャネルの前記第１の配列は、前記折り畳み領域の第１の内部面を横切って前記極板の縁から延在し、チャネルの前記第２の配列は、前記第１の方向に横断する第２の方向において前記折り畳み領域の第２の対抗面を横切って延在し、前記極板の前記縁におけるチャネルの前記第１の配列の開口は、冷却剤液滴を前記要素の前記第１の表面に提供するように構成される、請求項１〜１６のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１８】
前記折り畳み領域は、前記極板の前記厚さを通り、流体分配チャネルの前記配列と流体連通しているポートを備える、請求項１７に記載の二極燃料電池極板。
【請求項１９】
実質上、本明細書中に記述され、添付の図面において図解される、二極燃料電池極板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却剤を燃料電池極板における流れ場チャネルに分配するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー電解質膜（ＰＥＭ）ベースの燃料電池は、燃料気体（典型的に水素）および酸化体（典型的に空気）を含む２つの流体送りの供給を最低限必要とする。冷却も通常必要であり、これは酸化体送りを通して、すなわち、燃料電池のカソードを横切って、または専用冷却剤送りを介して提供され得る。別個の冷却剤送りが、酸化体および燃料チャネルから隔離されているが、燃料電池スタックを構成するそれぞれ個々の燃料電池から熱を抽出するように配置された、一連の別個のチャネルの形態で提供され得る。代替の冷却設備は、各燃料電池のカソード側を通して制御された様式において追加の水を提供することである。そのような追加の水は、燃料電池内で気化し、蒸気として退出することによって最も効率的に熱を抽出するように機能することができる。動作の効率を最大化するためには、各燃料電池の幅を横切り、精密に画定された様式によって制御された量の水を導入することが重要である。各燃料電池は、厚さが１ｍｍ以下、幅が数センチメートルの等級であり得、所望のレベルの制御を達成することは困難となり得る。
【０００３】
冷却剤の分配に関してある程度の制御を達成する１つの方法は、燃料電池極板の縁に沿って位置付けされた追加のシムコンポーネントの使用により、このシムは、流体を方向付けるためのチャネル等の食刻特徴を有する。そのようなシム、および精細な特徴を生成するために使用される食刻過程は、製造過程に複雑性および費用を追加する。それゆえ、よりコスト効果のある解決策が必要とされる。
【０００４】
燃料電池内の制御された程度の水の冷却を達成する代替的方法は、国際公開第２００７／１２９０３０号に開示されており、そこでは、燃料電池極板の折り畳み縁が制御された量の冷却水を流体流れ送り極板のカソード側に導入するために使用される。複数のチャネルが、折り畳み領域の内側面の一方または両方に適用される正面組成によって折り畳み内に提供される。冷却水は、折り畳み領域を通って押し進められ、極板を横切って延在するカソードチャネル内へ退出する。
【０００５】
冷却のためにそのような機構を提供する際の問題は、極板を横切る流れの制御される程度、ならびに、極板の幅を横切る冷却剤の分配が均一であることを確保することにある。さらに、極板内で冷却剤チャネルを形成する従来の方法は、均一な冷却剤流量のために必要とされる精細な制御の程度および小さい許容値を提供するためには概して不十分である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の第１の態様に従うと、燃料電池内で使用するための二極燃料電池極板が提供され、
複数の流れ場チャネルと、
流体流れ場電極の一部分として形成された冷却剤分配構造であって、冷却剤分配構造は冷却剤液滴を流れ場チャネルに向けるように構成された、冷却剤分配構造と、を備え、
冷却剤分配構造は、１つ以上の流れ場チャネルと関連付けられた１つ以上の要素を備え、要素は、冷却剤液滴を受容するための第１の表面と、冷却剤液滴を関連付けられた場の流れチャネルに向けるための冷却剤液滴分離領域を画定する形状を有する第２の表面を有する。
【０００７】
そのような冷却剤分配構造の使用は、正確かつ一様な冷却剤分配ならびに、向き、振動、揺れ、および変化するカソードの流量に対する燃料電池の感度を低減することを促進可能である。
【０００８】
二極燃料電池極板は、冷却剤液滴を要素の第１の表面に提供するように構成される複数の冷却剤導入開口をさらに備え得る。
【０００９】
要素は、冷却剤導入開口と流れ場チャネルとの間の見通し線内に位置し得る。要素を冷却剤導入開口と流れ場チャネルとの間の見通し線内に位置することは、冷却剤液滴が、冷却剤導入開口から流れ場チャネルへ通過するにつれて要素と確実に遭遇することができ、それにより、冷却剤分配の正確性と均一性を改善する。
【００１０】
要素は２つの冷却剤導入開口とそれぞれ関連付けられ得る。このようにして、２つの受容された冷却剤液滴は、要素のそれぞれの側面に沿って通過することが可能であり、その後に、第２の表面において合流し、そこで要素から互いに分離する。
【００１１】
二極燃料電池極板は、空気を流れ場チャネルに提供するための複数の空気導入開口をさらに備え得る。空気導入開口から受容された空気は、液滴を冷却剤分配構造から流れ場チャネルへ通過させるように構成され得る。空気導入開口から受容された空気は、液滴を冷却剤導入開口から要素の第１の表面に通過させるように構成され得る。このようにして、受容されたカソード空気を使用して、冷却剤液滴を案内することが可能である。
【００１２】
空気導入開口から受容された空気は、冷却剤液滴が、第１の表面から要素の第２の表面へ通過するにつれ、要素の側面に沿って進ませるように構成され得る。冷却剤液滴は、表面張力の理由により、要素の側面と接触したまま残り得る。
【００１３】
液滴分離領域は、要素の第２の表面の形状で、頂点を画定し得る。液滴分離領域は、冷却剤分配構造において、要素の第２の表面における最低極率半径を有し得る。このようにして、冷却剤液滴の有向性および分離点は正確に制御されることが可能である。
【００１４】
要素は、気体拡散層を支持するように構成され得る。要素は、流体流れチャネルの端を超えて気体拡散層を支持するように構成され得、それにより、流れ場チャネルへの開口を開いたまま維持する。
【００１５】
二極燃料電池極板は、流れ場チャネルの下流端において複数の支持要素を備える支持構造をさらに備え得る。支持要素は、気体拡散層を支持するように構成され得る。このようにして、支持要素は、流体流れチャネルの端を超えて気体拡散層を支持するように構成されることが可能であり、それにより、開口を流れ場チャネルの外で開いたまま維持する。
【００１６】
支持要素は、冷却剤分配構造の要素と同一の形状であり得る。このことは、流れ場チャネルを通って均一な流れを提供するのを支援可能である。
【００１７】
冷却剤分配構造は、流れ場チャネルのそれぞれと関連付けられる要素を備える。冷却剤は水であり得る。二極燃料電池極板は圧縮鋼で作成され得る。
【００１８】
冷却剤分配構造内の要素の高さは、流体流れチャネルを画定する波形の高さと実質上同一であり得る。支持分配構造内の支持要素の高さは、流体流れチャネルを画定する波形の高さと実質上同一であり得る。このことは、気体拡散層が二極燃料電池極板上に平らに置かれることを可能とする。
【００１９】
二極燃料電池極板は、極板の折り畳み領域内の表面内に形成される第１および第２のチャネル配列をさらに備え得る。チャネルの第１の配列は、折り畳み領域の第１の内部面を横切って極板の縁から延在し得る。チャネルの第２の配列は、第１の方向へ横断する第２の方向において、折り畳み領域の第２の対抗面を横切って延在し得る。極板の縁におけるチャネルの第１の配列の開口は、冷却剤液滴を要素の第１の表面に提供するように構成され得る。折り畳み領域は、極板の厚さを通って、流体分配チャネルの配列と流体連通しているポートを備え得る。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本発明の態様および実施形態は、例によっておよび同封される図面を参照して以下により詳細に記述される。
【００２１】
【図１】流体送り分配チャネルが縁に沿って形成された二極燃料電池極板の透視図。
【図２】折り畳み動作の後の、図１におけるものと類似した、二極燃料電池極板の透視図。
【図３】極板の周囲周りに過剰鋳造ガスケットを適用された後の、図２の二極燃料電池極板の透視図。
【図４】図１の極板の縁の部分透視図。
【図５】図２の極板の縁の部分透視図。
【図６】図３の極板の縁の部分透視図。
【図７】図６の極板の縁の部分透視図で、流体送り分配チャネルからカソード流体送り領域への流体流れを図解する。
【図８】燃料電池極板において流体送り分配チャネルを形成するための機械加工動作の部分透視図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示されるのは、波形カソード流体流れ場領域１０１を形成するための動作後の、例となる二極燃料電池極板１００である。カソード流体流れ領域は、複数の流れチャネルを備え、これはカソード流体流れチャネルとしても参照され得る。極板１００の第１の縁１０２に沿って形成されるのは微細チャネル１０３の第１の配列および、極板１００の幅を横切って延在するより大きな流体送りチャネル１０４の第２の配列であり、第１の配列１０３は極板の縁１０２まで延在している。これらの動作に続いて、極板は折り畳み線１０５に沿って折り畳まれ、図２に図解される極板２００の形となり、そこでは、第１および第２の配列１０３、１０４は折り畳み領域１０７内に取り囲まれる。流体侵入ポート１０６は、極板２００の厚さを通って形成され、折り畳み動作の前または後のいずれかにおいて、折り畳み領域１０７内へ、および、もはや取り囲まれたチャネル１０３、１０４に沿って、冷却剤のアクセスを許容する。使用時には、ポート１０６を通って折り畳み領域１０７に流れ込む冷却剤は、チャネル１０４の取り囲まれた第２の配列に沿って極板の幅を横切って分配され、非折り畳み極板１００の縁１０２に対応する、折り畳み領域１０７の縁１０８に向けて、チャネル１０３の第１の配列に沿って輸送される。
【００２３】
図３は、過剰鋳造ガスケット３０１を極板３００の周囲縁に適用するためのさらなる動作に続いて、二極極板３００を図解する。ガスケット３０１は反対の開口縁１０９ａ、１０９ｂ（図２）に沿って折り畳み領域１０７をカプセル化し、一方、折り畳み領域１０７の長い縁１０８を開いたままとする。鋳造ガスケット３０１はまた、カソード空気供給が１つ以上の空気入口ポート３０２ａ、３０２ｂを介してカソード流れ場１０１に送られることを許容するためにさまざまな表面特徴を提供する。ガスケット３０１はまた、折り畳み領域１０７へのアクセスのため、ポート１０６に接続された冷却剤侵入ポート３０３を形成する。カソード出口ポート３０４は極板３００の反対縁に隣接して提供され、カソード流体流れ場１０１と流体交流となる。
【００２４】
図４および５は、折り畳み領域１０７を形成するための折り畳み動作の前後における、二極極板１００の縁部分のより詳細な図を示す。並行微細チャネル１０３の第１の配列は、極板１００の縁１０２に沿って形成される。図３においてやはり可視的なものは、微細チャネル１０３の第１の配列に隣接して形成されたより大きなチャネル１０４の第２の配列であり、このより大きなチャネルは冷却剤を、折り畳み領域１０７内で、ポート１０６から極板１００の幅を横切って分配するように構成されている。流体チャネル１０４の第２の配列は交差するチャネルの格子の形態であり、第１の組は極板の幅を横切って延在し、第２の組は横断して第１の組と相互接続する。チャネルの第１の組は、流体を中央ポート１０６（図５）から極板２００の幅を横切って輸送するために仕え、一方、チャネルの第２の組は、極板の幾何形状を安定化させ、折り畳み領域１０７を形成するための折り畳み過程中にあらゆるひずみを低減する。チャネルの第２の組はまた冷却剤流体を正面チャネルに輸送するために仕える、すなわち、これは他のチャネルから縁１０８（図５）に最も近いチャネルである。第１の組中に多数のチャネルを有することは、極板を横切る流体流れのためのチャネルの断面積を増加させ、一方、その後の過程および燃料電池スタックの組み立てにおける崩壊に抗する幾何形状を維持する。図解された実施形態では、第１の組内のすべてのチャネルは、極板の全幅を横切って延在し、極板に対するひずみを低減するが、この特徴は本発明にとって必須ではない、何故ならば、チャネルは流体をカソード流体流れ領域１０１の幅を横切って輸送することのみを必要とするからである。
【００２５】
チャネルの第１の配列１０３は、第２の配列１０４内のチャネルの方向へ横断する極板１００の表面を横切る方向に配向されている。折り畳み動作の前または後ろのいずれかにおいて、ポート１０６を形成するために極板１００内で貫通が形成される。使用中は、冷却剤はポート１０６を通って折り畳み領域１０７内へ、またチャネル１０４の第２の配列（図４）内へ流れ込む。冷却剤は、チャネルの第２の配列１０４によって、折り畳み領域１０７に沿って極板の幅を横切って分配され、第１の配列１０３内のチャネルに沿って進むことにより、折り畳み領域を退出し、折り畳み領域１０７を折り畳み極板２００の縁１０８に沿って去る。第２の配列１０４内のチャネルの断面寸法を第１の配列１０３のそれよりも大きくすることにより、第２の配列１０４に沿う極板の幅を横切るものと比較して、より大きな圧力滴が折り畳み領域の縁１０８と第２の配列１０４との間に作成され、折り畳み領域１０７の縁１０８から外部へ冷却剤のより均一な分配を確保する。第２の配列内のチャネルの断面寸法は、第１の配列１０３内のチャネルのそれに対し、好ましくは少なくとも２倍、また任意選択で少なくとも３倍または４倍である。例えば、第１の配列１０３  内のチャネルが約２０μｍの深さまたは幅を有する場合は、第２の配列１０４内の匹敵する寸法は、深さまたは幅において、少なくとも４０μｍ、６０μｍまたは８０μｍであり得る。第２の配列１０４内のチャネルのより大きな寸法の理由により、従来の圧縮または浮彫技法を使用してチャネルを形成し得る。
【００２６】
図６は、ガスケット３０１が適用された後の二極極板の縁の詳細図を示しており、これは二極極板の建造を完了させる。示された図は鋳造水入口ポート３０３および折り畳み領域にアクセスするためのポート１０６を形成する極板の貫通を表示する。ガスケット幾何形状はまた、スプライン加工６０１および隔離された突起６０２を備える開口エリアの形による、極板３００を横切ってカソード流体流れ場１０１に至る空気流れのための流体流れ経路を形成する。
【００２７】
極板３００の折り畳み領域１０７の詳細な略図が図７に示される。覆い気体拡散層７０５の破断図がカソード流体流れ場１０１を横切って示される。
【００２８】
冷却剤分配構造７０８は、折り畳み領域の縁１０８とカソード流体流れ場１０１との間に位置する。この例では、冷却剤は水であり、冷却剤分配構造は水分配構造７０８として参照される。水分配構造７０８は、水液滴を、以下により詳細に記述されるように、カソード流体流れ場１０１内の流れ場チャネル７０４へ向ける、または集中させる複数の要素７１０を有する。
【００２９】
水液滴７０１は、折り畳み領域１０７の縁１０８において形成しているものとして示され、液滴７０１は折り畳み領域１０７内に取り囲まれた微細チャネルの端に形成する。微細チャネルの端は、水導入開口として参照され得る。水液滴７０１が一旦表面張力を破壊するために十分な寸法に到達すると、それらは微細チャネルの端から、ガスケット内のスプライン加工６０１から空気流によって、水分配構造７０８内の要素７１０の第１の表面７１２へ引き出される。スプライン加工６０１からの開口は、空気導入開口として参照され得る。水液滴の移動方向は、矢印７０２で示され、空気流の方向は矢印７０３で示される。
【００３０】
この例では、２つの微細チャネルの開口は水分配構造７０８内の単一要素７１０と関連付けられ、それにより、２つの水液滴７０１は要素７１０の第１の表面７１２に提供される。空気流７０３は次に各水液滴７０１を、要素７１０の側面を回って進ませる。水液滴７０１は、表面張力の理由により、要素７１０の側面との接触を維持する。要素７１０の側面の表面張力は、接触表面積が大きいため、折り畳み領域１０７の縁１０８において体験された表面張力よりも大きい。
【００３１】
要素７１０の各側面を回って進む水液滴７０１は、次に要素７１０の第２の表面７１４において合流する。第２の表面７１４は、水液滴分離領域を画定する形状を有する。この液滴分離領域は、開放点としても参照され得る。水液滴７０１が第２の表面７１４上で交流するとき、水の質量は表面張力の理由により、把持力を超越する。組み合わされた液滴は要素から分離し、空気流７０３によってカソード流体流れチャネル７０４内へ引き出される。この方法による要素７１０の表面７１２、７１４の使用は、水液滴がカソード流体流れチャネル７０４内へ正確にかつ一様に向けられることを可能とする。
【００３２】
この例では、液滴分離領域は頂点であり、これは第２の表面の残りより低い曲率半径を有する領域として参照され得る。そのような形状は、要素７１０の表面のどこで水液滴７０１が水分配構造７０８を離れるかの制御を有利に提供することが可能である。
【００３３】
液滴は流体流れチャネル７０４に沿って進むので、熱は液滴７０１内の水の蒸発によって極板３００から抽出される。
【００３４】
表面張力を使用して冷却剤液滴の輸送を制御することは、カソード空気流のみに依存することと比較して、正確な水分配を促進するばかりでなく、向き、振動、揺れおよび変化するカソード流量に対する燃料電池スタックの感度も低減する。
【００３５】
水液滴を流体流れチャネル７０４へ向けることに加え、水分配構造７０８はまた、気体拡散層７０５を支持するための支持構造として仕える。特に、水分配構造７０８は、流体流れチャネル７０４の端を越えて伸びる気体拡散層７０５の縁を支持する。このようにして、流体流れチャネルに対する開口は、必要な空気７０３および水７０２を受容するために開いたまま維持されることが可能である。水分配構造７０８はまた、戻り特徴を越えて入口および出口軌道を画定する流れ場１０１上に拡散器７０５をもってくることにより、相互デジタル化カソード流れ場１０１が機能することを可能とする。
【００３６】
水分配構造７０８内の要素７１０の高さは、実質上、流体流れチャネル７０４を画定する波形の高さと同一であり得る。
【００３７】
類似の冷却剤分配構造７０８も、カソード流体流れ場１０１の下流端１２０（図１〜３）において提供され得、図７に示される要素７１０に類似する支持構造を形成する複数の支持要素を備える。冷却剤分配構造の原理機能は、図７に示される気体拡散層７０５を支持することであり、それにより、流体流れチャネルの下流端１２０における開口を開いたまま維持する。下流端１２０における支持要素が水分配構造における要素７１０と同一の形状であることは有利であり得、チャネル７０４を通る流れはチャネル７０４の出口点において不当に妨げられない。工具の効率的使用を行うために、チャネルの各端における要素が同情的に成形されることも利点があり得る。
【００３８】
二極極板における微細チャネル１０３の使用に対する代替は、特別のコンポーネントを折り畳みへ導入することであり、これは多孔質の材料（折り畳みの縁における画定された水液滴生成点は失われるであろうが）または圧印、圧縮または化学的食刻の行われた微細チャネルを含む金属シムであり得る。それ故、いくつかの実施形態では、微細チャネルは任意選択として考慮され得る。
【００３９】
図８は、極板１００のカソード面上に微細チャネルの第１の配列を提供するための、装置８００の詳細図の略図である。装置８００はローラ８０１および打ち型８０２を備え、打ち型８０２の平らな表面は峰８０３の配列を有する。峰８０３は、ローラ８０１が極板（矢印８０４）に対して移動するにつれ、この間極板１００の厚さを通して圧力を加える、極板１００の縁１０２に沿って微細チャネルの第１の配列を形成するように構成される。リニアプレスまたは圧印操作を使用する代わりに、平らな打ち型に対して圧延過程を使用することは、極板１００の幅を横切るチャネル幾何形状の均一性制御のより高い程度を可能とし、またカソード流体流れ場１０１（図８に示されるものの反対側）を形成するための圧縮操作後に過程の実行を可能とする。
【００４０】
典型的には、各チャネルは約２０ミクロン幅および１５ミクロン深さの断面を有する。各チャネルの断面積は、動作における満足すべき均一な水分配を達成するために、±２％変異内で概して製造されることが必要とされる。これは、極板の厚さを横切って一定の力を維持しながら圧延要素を使用することによって達成されることが可能である。
【００４１】
圧延要素８０１の回転軸８０５は、移動８０４の方向に対して直交、また極板１００上に形成されるチャネルの方向に対して並行であり得る。代替実施形態においては、チャネルは回転軸８０５に対してある角度に向けさせることができ、これは、軸８０５を打ち型８０２に対して回転することによって、または峰８０３を直交から遠ざかる方向に揃えることによる。この効果は、ローラ８０１が打ち型８０２に対して横断させられるにつれ、各微細チャネルを漸進的に形成することとなる。ローラ軸８０５が横断８０４の方向に対する直交から遠ざかるように揃えられた場合には、ローラと極板１００との間の結果としての滑りは、ローラ８０１の正面８０６が先細りを有することによって収容され得る。
【００４２】
二極極板１００は、過剰鋳造ゴム状ガスケット３０１を有して、鋼から作られることが好ましい。ガスケット３０１は、代替的に、燃料電池スタックの組み立て中に、極板上に置かれた別のコンポーネントで作成され得る。
【００４３】
添付の請求項により規定されるように、他の実施形態は意図的に本発明の範囲内にある。
【図１】
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【図２】
2015511059.tif 000004
【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】
2015511059.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年9月22日(2014.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池内で使用するための二極燃料電池極板であって、
複数の流れ場チャネルと、
前記流体流れ場極板の一部分として形成された冷却剤分配構造であって、冷却剤液滴を前記流れ場チャネルに向けるように構成された、冷却剤分配構造と、を備え、
前記冷却剤分配構造は、１つ以上の流れ場チャネルと関連付けられた１つ以上の要素を備え、前記要素は、冷却剤液滴を受容するための第１の表面と、冷却剤液滴を前記関連付けられた場流れチャネルに向けるための冷却剤液滴分離領域を画定する形状を有する第２の表面とを有する、二極燃料電池極板。
【請求項２】
冷却剤液滴を前記要素の前記第１の表面に提供するように構成された複数の冷却剤導入開口をさらに備える、請求項１に記載の二極燃料電池極板。
【請求項３】
前記要素は、前記冷却剤導入開口と前記流れ場チャネルとの間の見通し線内に位置する、請求項２に記載の二極燃料電池極板。
【請求項４】
前記要素は、それぞれ２つの冷却剤導入開口と関連付けられている、請求項２または請求項３に記載の二極燃料電池極板。
【請求項５】
空気を前記流れ場チャネルに提供するための複数の空気導入開口をさらに備え、前記空気導入開口から受容された空気は、液滴を前記冷却剤分配構造から前記流れ場チャネルへ通過させるように構成されている、請求項２、３または４のいずれか１項に記載の二極燃料電池極板。
【請求項６】
前記空気導入開口から受容された前記空気は、液滴を前記冷却剤導入開口から前記要素の前記第１の表面に通過させるように構成されている、請求項５に記載の二極燃料電池極板。
【請求項７】
前記空気導入開口から受容された前記空気は、前記冷却剤液滴を、それらが前記第１の表面から前記要素の前記第２の表面へ通過するにつれ、要素の側面に沿って進ませるように構成されている、請求項５または請求項６に記載の二極燃料電池極板。
【請求項８】
前記液滴分離領域は、前記要素の前記第２の表面の前記形状における頂点を画定する、請求項１〜７のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項９】
前記液滴分離領域は、前記冷却剤分配構造内の前記要素の前記第２の表面における最低曲率半径を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１０】
前記要素は気体拡散層を支持するように構成されている、請求項１〜９のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１１】
前記要素は、前記流体流れチャネルの前記端を越えて前記気体拡散層を支持するように構成され、それにより、前記流れ場チャネルへの前記開口を開いたまま維持する、請求項１０に記載の二極燃料電池極板。
【請求項１２】
前記流れ場チャネルの下流端において複数の支持要素を備える支持構造をさらに備え、前記支持要素は気体拡散層を支持するように構成されている、請求項１〜１１のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１３】
前記支持要素は、前記冷却剤分配構造の前記要素と同一の形状である、請求項１２に記載の二極燃料電池極板。
【請求項１４】
前記冷却剤分配構造は、前記流れ場チャネルのそれぞれと関連付けられた要素を備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１５】
前記二極燃料電池極板は、圧縮鋼から作られる、請求項１〜１４のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１６】
前記冷却剤分配構造内の前記要素の高さは、前記流体流れチャネルを画定する波形の高さと実質上同一である、請求項１〜１５のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１７】
前記極板の折り畳み領域内の表面内に形成されたチャネルの第１および第２の配列をさらに備え、チャネルの前記第１の配列は、前記折り畳み領域の第１の内部面を横切って前記極板の縁から延在し、チャネルの前記第２の配列は、前記第１の方向に横断する第２の方向において前記折り畳み領域の第２の対抗面を横切って延在し、前記極板の前記縁におけるチャネルの前記第１の配列の開口は、冷却剤液滴を前記要素の前記第１の表面に提供するように構成される、請求項１〜１６のいずれかに記載の二極燃料電池極板。
【請求項１８】
前記折り畳み領域は、前記極板の前記厚さを通り、流体分配チャネルの前記配列と流体連通しているポートを備える、請求項１７に記載の二極燃料電池極板。
【国際調査報告】
2015511059.tif 000011
2015511059.tif 000012