(57)【要約】【課題】ＧＤＬシートの間の圧縮機械式特性の非均一性を減少させ、シートの流れチャンネル内への侵入を減少させ、スタックの寿命の間において圧縮損失を無くす。【解決手段】  燃料電池作動の間のＧＤＬの圧縮固化を減少させる方法及びＧＤＬの流れ場チャンネル内への侵入を減少させる方法は、両方とも、ＧＤＬを燃料電池内に配置する前にＧＤＬを事前圧縮することによる事前調整によって達成される。この事前調整は、スタックの寿命の間の圧縮損失及び反応ガスの異常分布を減少させ、究極的には、より高いパワー出力及びより安定した性能の利点を達成するため、実施される。【選択図】    図１１
2007134335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の組み立て前に該燃料電池のためのガス拡散層を予め調整するための方法であって、
前記燃料電池のためのガス拡散層材料を選択し、
前記ガス拡散層が所定の時間に亘る前記燃料電池の作動の後に得る圧縮固化の状態を決定し、
前記ガス拡散層を圧縮し、これによって該ガス拡散層に前記圧縮固化の状態を事実上持たせる、各工程を備え、
前記圧縮工程は、前記燃料電池の外部で、前記燃料電池の組み立て前に実行される、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のためのガス拡散層。
【請求項３】
前記圧縮工程は、前記ガス拡散層に単一の圧縮サイクルを実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のためのガス拡散層。
【請求項５】
前記圧縮工程は、前記ガス拡散層に複数の圧縮サイクルを実行する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のためのガス拡散層。
【請求項７】
前記ガス拡散層は、シートであり、前記圧縮工程は、複数の前記シートを同時に圧縮させる工程を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のためのガス拡散層。
【請求項９】
前記圧縮工程は、前記複数のシートに単一の圧縮サイクルを実行する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のための複数のガス拡散層。
【請求項１１】
前記圧縮工程は、前記複数のシートに複数の圧縮サイクルを実行する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法に従って予め調整された燃料電池のための複数のガス拡散層。
【請求項１３】
燃料電池を組み立てるための方法であって、
前記燃料電池のためのガス拡散層を選択し、
前記ガス拡散層が所定の時間に亘る前記燃料電池の作動の後に得る圧縮固化の状態を決定し、
前記ガス拡散層を圧縮し、これによって該ガス拡散層に前記圧縮固化の状態を事実上持たせ、
前記ガス拡散層を含めて前記燃料電池を組み立てる、各工程を備え、
前記圧縮工程は、前記燃料電池の外部で、前記組み立て工程前に実行される、方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法に従って組み立てられた燃料電池。
【請求項１５】
前記圧縮工程は、前記ガス拡散層に単一の圧縮サイクルを実行する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記圧縮工程は、前記ガス拡散層に複数の圧縮サイクルを実行する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガス拡散層は、シートであり、前記圧縮工程は、複数の前記シートを同時に圧縮させる工程を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１９に記載の方法に従って組み立てられた燃料電池。
【請求項１９】
前記圧縮工程は、前記複数のシートに単一の圧縮サイクルを実行する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記圧縮工程は、前記複数のシートに複数の圧縮サイクルを実行する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＥＭ燃料電池に係り、より詳しくは、ＧＤＬを予め圧縮することにより、ＧＤＬ拡散媒体の性能を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学的変換装置である。燃料電池は、燃料及び酸化剤の化学的反応からのエネルギーを電気エネルギーに変換する。燃料電池は、例えばパワープラント等の静止用途、並びに、自動車において内燃エンジンに取って代わる例えば電気自動車パワープラント等のより小型でポータブルな用途の両方で使用するため提案されてきた。「燃料電池」という用語は、典型的には、単一の電池、又は、一般に直列に配列されたスタックと称される複数の電池のいずれかを指すために使用される。
【０００３】
陽子交換膜（ＰＥＭ）燃料電池では、水素又は水素含有ガスは、燃料電池のアノードに燃料として供給され、酸素又は例えば空気等の酸素含有ガスが燃料電池のカソードに酸化剤として供給される。特に図１を参照すると、単一電池ＰＥＭ燃料電池１０は、一対の伝導性電極プレート１４の間に挟まれている膜電極アッセンブリ１２を有して示されている。この構成は、ＰＥＭ燃料電池スタックを形成するため直列に繰り返される。該スタックでは、複数の単一電池が二極式電極プレートにより互いから分離される。プレート１４は、伝導材料、ポリマー結合剤、グラファイト又は腐食耐性金属の複合物から作ることができる。膜電極アッセンブリ（ＭＥＡ）１２及び電極プレート１４は、剛性端部プレート１６の間に一緒に締め付けられる。電極プレート１４は、複数のランド１８を各々備え、該ランドは、例えばＨ２及びＯ２等の反応ガスを膜電極アッセンブリ１２の両面に分配するための流れ場２２を形成する複数の流れチャンネル２０を形成する。多数電池のＰＥＭ燃料電池スタックの場合には、流れ場は、Ｈ２に対して一つ、Ｏ２に対して一つの、二極式プレートのいずれかの側部に形成される。非伝導性ガスケット２４は、燃料電池１０の幾つかの構成要素の間にシール部及び電気的絶縁を提供する。図示されていない電気的に絶縁されたボルトが、ＰＥＭ燃料電池１０を一緒に締め付けるため幾つかの構成要素のコーナーに配置された孔を通って延在する。
【０００４】
特に図２及び図３を参照すると、膜電極アッセンブリ１２は、アノード触媒層２８とカソード触媒層３０との間に挟まれた膜２６と、アノード拡散媒体３２ａと、カソード拡散媒体３２ｂとを備える。アノード拡散媒体３２ａ及びカソード拡散媒体３２ｂは、総称してガス拡散層（ＧＤＬ）、又は、ガス拡散媒体（ＧＤＭ）と称される。図示のように、アノード側Ｈ２流れ場を形成するＨ２流れチャンネル２０ａは、アノード拡散媒体３２ａに直ちに隣接し、互いに直接接触している。同様に、カソード側Ｏ２流れ場を形成するＯ２流れチャンネル２０ｂは、アノード拡散媒体３２ｂに直ちに隣接し、互いに直接接触している。図４は、チャンネル及びランドの間の空間的関係を示しており、該関係は、電極プレートの面を覆うそれらの分布を示している。
【０００５】
作動中には、Ｈ２の豊富な流れは、アノード側流れ場の入口側へと流れ込み、これと同時に、Ｏ２の流れ（又は代替例として空気）は、流れ場のカソード側の入口側へと流れ込む。Ｈ２は、膜電極アッセンブリ１２のアノード側に沿って流れ、アノード触媒２８の存在は、Ｈ２を水素イオン（Ｈ＋）へと分解させ、各水素イオンが電子を寄与する。電子は、アノード側から移動し、二極式プレートを通って隣接する電池のカソードへと至り、これによって、仕事を実施するため使用することができる図示しない電気回路を閉じる。膜の層２６は、正に帯電した陽子が流れることを可能にする選択的媒体であるが、負に帯電した電子が流れることを可能にしない。よって、Ｈ＋イオンは、膜を通ってカソード触媒２８へと直接流れることができる。カソード側部では、陽子は酸素原子及び電気回路を通って流れる電子と結合し、水、即ちＨ２Ｏを形成する。これらのプロセスは、典型的には、反応物がそれらの各々の流れ場を通って流れるとき発生する。これは、反応ガスチャンネルの出口側近傍で水の溜まりを生じさせる。
【０００６】
ＧＤＬ３２の使用は、ＧＤＬが作動燃料電池の活性領域において反応物の比較的等しい分配を可能にするが故に望ましい。この分配は、流れチャンネルからＧＤＬ３２を通した反応物の拡散と、それらの各々の触媒との接触を通して達成され、これにより要求された反応を促進する。ＧＤＬ３２は、燃料電池スタックに亘る良好な電気的接触を確実にする。
【０００７】
ＧＤＬ３２は、燃料電池反応の主要な生成物、即ちＨ２Ｏの後方拡散を容易にする。ＰＥＭ燃料電池１０に亘るＨ２Ｏの再分散は、電池の性能において非常に重要である。ＰＥＭ燃料電池１０のより均一な水和は、反応物と電極との間のより良好な接触を可能にし、従って、より良好な性能を可能にする。
【０００８】
ＧＤＬ３２の使用は、ＰＥＭ燃料電池１０の性能及び安定性を改善する。ＧＤＬ３２は、ランド１８の下方及び流れチャンネル２０の間で反応ガス及び液体水に十分に透過性である。ＧＤＬ３２の伝導性は、十分に高く、ランド１８と膜電極アッセンブリ１２との間で流れチャンネル２０に亘る電子の輸送を可能にする。
【０００９】
ＧＤＬ３２の最も一般的に使用される拡散媒体材料は、例えば、日本のトーレ、マサチュセッツのスペクラコープ、ドイツのＳＧＬなどにより作られる、カーボンファイバーペーパーである。これらの生成物の各々は、類似のプロセスを通して生成される。カーボンファイバーは、均一な表面に亘って引き延ばされる前に、水中に分散されている。当該表面は、しばしば、ワイヤメッシュ又はドラムヘッド装置である。ガス拡散媒体材料は、乾燥することを可能にされ、更なる処理のため準備される。
【００１０】
ＧＤＬ３２は、ＰＥＭ燃料電池１０の作動の経過を通して、圧力下でＧＤＬの厚さの形状歪みとなる圧縮固化を引き受けることが当該技術分野で知られている。この点において、図５は、スタック厚さ変化と、プロット４２及びプロット４４により表される２つの異なる「受け取った通りの」市販のＧＤＬ材料を備える２つの燃料電池スタックに関する多数の作動サイクルとの関係を示すグラフ４０である。両方のスタックでは、初期値に関するスタック厚さ変化は、作動サイクルの数が増大するにつれて増大する。作動サイクルの数が十分に高くなったとき、サイクル当たりの厚さ変化は、減少し、最終的には定常状態に到達する。プロット４２は、比較的硬く可撓性がより少ないＧＤＬ材料に関するプロット４４と比較したときの、比較的柔らかく、圧縮固化を被りやすいＧＤＬ材料に関するものである。これは、プロット４２のＧＤＬ材料がプロット４４のＧＤＬ材料よりも大きいスタック厚さ変化をもたらし、かくして、更なる厚さ変化が発生しない定常状態に到達する前に、より多い作動サイクルを必要としている。
【００１１】
圧縮固化の帰結の一つは、それが、燃料電池スタックにおける圧縮圧力の有意な損失をもたらし得るということである。圧縮圧力の損失は、接触抵抗の増大を引き起こし、これにより、特に高いパワー出力が必要とされるとき、燃料電池の性能を劣化させる。
【００１２】
ＧＤＬ材料の圧縮固化の別の帰結は、流れチャンネル２０内への材料の侵入である。図６を参照すると、ＧＤＬ３２が、ＧＤＬ侵入変位量４８の大きさを有する、流れチャンネル２０への侵入４６を有することが示されている。ＧＤＬ３２の厚さ及び／又は圧縮機械的特性の変動性に起因して、ＧＤＬ侵入変位量４８の大きさは、電池間で又は同じ電池内でさえも、ばらつく。侵入４６の帰結は、それが、反応ガスの流れ分配を有意に変え得るということである。燃料電池スタック内での反応物の有意な逸れは、パワーの不安定性を引き起こし、上昇した化学量論の条件の下での作動を必要とし、燃料電池にとって不利となる。侵入変位４８の大きさを減少させることにより、ＧＤＬ厚さ及び圧縮機械式特性の変動に対する反応ガス流れ分布の感度を減少させることができると考えられる。
【００１３】
時間の経過に亘る燃料電池の圧縮損失を防止するため、従来技術では、３つの主要な方法が開発された。浮き袋式の圧縮装置が、一定のスタック圧縮を維持するため使用された。しかし、この装置は嵩張り、自動車用途では有用ではない。標準的なメンテナンス管理の一部としてスタックの再圧縮が条件をリセットすることができる。しかし、このプロセスは、システムからの燃料電池スタックの取り外しを必要とし、反応チャンネル内への侵入の非均一性を改善するためには何の用もなさない。最後に、段階的な圧縮が採用された。該段階的圧縮では、圧縮負荷が公称値に到達するまで、圧縮圧力が、幾つかの段階を経て、各段階の間で数スタック作動時間を要しつつ増大される。しかし、この方法は、更なる圧縮損失が防止され、ＧＤＬ侵入問題が部分的に解決されるが、該方法では、システム内にスタックを配置するとき、受け入れ可能ではないほどの遅延をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、当該技術において依然として必要とされていることは、ＧＤＬシートの間の圧縮機械式特性の非均一性を減少させ、シートの流れチャンネル内への侵入を減少させ、スタックの寿命の間において圧縮損失を無くす方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、ＧＤＬを燃料電池内に配置する前（即ち、燃料電池に対して外部位置にあるとき）、ＧＤＬを予め調整する事前圧縮によって燃料電池作動の間におけるＧＤＬの圧縮固化を減少させる方法に関する。本発明は、スタックの寿命の間に圧縮の損失を減少させることができ、反応ガスの異常分布を減少させることができる。究極的には、本発明は、より高いパワー出力及びより安定した燃料電池性能の利点を達成することができる。変位センサーを備え付けたスタックで実行された実験は、燃料電池スタックがＧＤＬ圧縮特性に起因して時間の経過と共に示した圧縮固化が、スタック作動中の最初の幾つかの作動（即ち、オン／オフ）サイクルに亘って生じたことを示している。これらのサイクルの数は、スタックアッセンブリで使用されるＧＤＬの特定種類並びにスタック作動条件に依存している。燃料電池の外部の位置にあるＧＤＬの事前圧縮による事前調整は、実際に燃料電池内に配置する前に、この圧縮固化を模擬し、これによって、反応チャンネル内への過剰の不均一の侵入を減少させ、圧縮圧力の損失に起因した燃料電池スタックの将来の再圧縮のための必要性を無くす。
【００１６】
ＧＤＬの事前圧縮による事前調整は、追加の圧縮メンテナンスを必要としない。この種のＧＤＬ事前調整の主要な利点は、エンドユーザーによるスタックの組み立ての選択に関係すること無く、製造設備でなすことができるということである。この利点は、大量生産の場合に特に魅力的である。
【００１７】
従って、本発明の目的は、シートの流れチャンネル内への侵入を減少させ、スタック寿命の間の圧縮損失を無くすことであり、より良好な反応物流れ分布及び安定した一定抵抗をもたらすことである。
【００１８】
本発明の上記及び追加の目的、特徴及び利点は、好ましい実施例の次の詳細事項からより明らかとなる。
【実施例】
【００１９】
図７ないし図１２は、本発明の様々な態様を表している。
外部位置での圧縮のプロセスを使用して実験が実施された。「外部位置」とは、ＧＤＬがスタック環境の外部（即ち、燃料電池の外部）において圧縮状態で予め調整されるプロセスであることを意味している。この外部の事前の調整工程では、異なる種類のＧＤＬが、圧縮負荷のサイクル及び時間の混在と少なくとも１つの完全な圧縮除去（即ち、圧力解放）とを備える特定の期間に対する特定の圧縮負荷（即ち、圧力印加）を受け、多数の作動サイクルに亘ってスタック作動条件の下で生成されたものに匹敵する圧縮固化を生成する。圧縮負荷サイクル及び時間の混在の効果は図７に関連して説明され、完全な圧縮除去の効果は図８に関連して説明される。圧縮負荷サイクルの混在と完全な圧縮除去との結合した効果は、図９に関連して説明される。
【００２０】
図７は、圧縮の印加（即ち、圧縮加圧）により外部事前調整を受けたＧＤＬ材料のグラフ１００である。プロット１０２では、当該材料は、複数の周期的な圧縮加圧を受け、ＧＤＬ材料は、この圧力の大きさが一つのサイクルの時間の経過に亘って変動した状態で複数の圧縮加圧サイクルを受けている。プロット１０４は、複数の周期的な加圧の印加がプロット１０４ｂで実行される前に、プロット１０４ａにおいて長期間に亘って一定圧力（圧縮）下にあった同じ材料の状態を示している。このグラフにおけるｙ軸は、この例では２．７６ＭＰａの圧縮負荷に到達した後における、追加の厚さ変化を表している。プロット１０４は、燃料電池スタックが設計圧縮負荷で組み付けられた後、少なくとも０．００７５ｍｍの厚さ変化を受けることを示している。スタック作動中のこの追加の厚さ変化を減少させるため、周期的圧縮負荷、長期間に亘る一定圧縮負荷、又は、両者の組み合わせを通して予め調整することにより、本発明を利用することができる。例えば、本発明を使用したとき、時間の経過に亘る総厚さ変化のうち約７０％が、２．６分内で１０回の圧縮負荷サイクル又は５．３分間に圧縮負荷を保持することにより誘起することができる。
【００２１】
図８は、厚さ変化に関する完全な圧縮除去の効果を実証している。このグラフでは、２つのＧＤＬ材料がこの例では２．７６ＭＰａの所定のスタック圧縮負荷へと単調に圧縮負荷をかけられる。（ＧＤＬ製造業者から受け取った通りの）従来技術のＧＤＬ材料の圧縮負荷の振る舞いは、「ＰＡ」として示され、これは設定された圧縮負荷で０．０８５ｍｍの寸法変化を示している。本発明に係るＧＤＬ材料（２．７６ＭＰａまでの迅速な圧縮負荷及び完全な圧縮除去により予め調整されている）の圧縮負荷の振る舞いは、「ＰＩ」として示され、これは設定された圧縮負荷で０．０５３ｍｍの寸法変化を示している。
【００２２】
図７及び図８からの結果に基づくと、本発明により予め調整されたＧＤＬ（少なくとも１つの完全な圧縮除去が続く、複数の周期的及び時間遅延した負荷）は、スタック作動からの従来技術のＧＤＬと比較したとき、少なくとも０．００３９ｍｍのより小さい厚さ変化を有すると考えられる。
【００２３】
図９は、燃料電池で通常使用される圧縮のため本発明を使用して従来技術のＧＤＬと予め調整されたＧＤＬとの間の侵入変位量の比較を通してスタック内で予め調整されたＧＤＬ材料を使用した結果を表している。侵入変位量は、市販の有限要素プログラムを使用して計算される。侵入変位量は、容易な比較のため従来技術の侵入変位量により正規化されている。本発明のＧＤＬは、従来技術のＧＤＬの侵入変位量の５９％である侵入変位量を有していることが理解される。これは本発明の利益を明らかに示している。
【００２４】
本発明は、スタックの外部の圧力を受けることによりＧＤＬ材料が予め調整されることを要求する。この圧縮を与える方法（即ち、ＧＤＬ材料に圧縮圧力又は圧縮荷重を印加させる）は、多数の形態を取ることができる。
【００２５】
図示のように、図１０Ａないし図１０Ｃは、移動プレート式の圧縮装置を使用した一例としての圧縮プロセスを示している。他の種類の圧縮装置、例えば圧縮車輪等を使用することもできる。圧縮装置１１２は、上側面１１２ａと、下側面１１２ｂとから構成され、これらの面は相対的に移動可能である。ＧＤＬ３２の少なくとも１つのシートは、図１０Ａに示されるように、圧縮装置１１２内へと配置される。図１０Ｂでは、圧縮装置が作動され、その一方で、上側面１１２ａ及び下側面１１２ｂは、互いに向って押され、ＧＤＬ３２’の１つ以上のシートの圧縮荷重を生じさせる（図７のプロット１０４ａ参照）。図１０Ｃは、新たに圧縮され、これにより、予め調整されている少なくとも１つのＧＤＬ１１０のシートを示している。このシートは、上側面１１２ａ及び下側面１１２ｂの相互分離の後に圧縮装置１１２から解放（即ち、完全圧縮除去）される。
（例Ｉ）
約２３０マイクロメートルの初期圧縮厚さを有する、カーボンファイバーペーパーから構成されるＧＤＬ材料が選択された。ＰＥＭ燃料電池（即ち、元の位置）内のＧＤＬ層として使用されたこの材料は、スタック圧縮負荷の下での圧縮厚さが１６５マイクロメートルとなるように、約２０時間のスタック作動の後、圧縮固化を得たと判定された。
【００２６】
本発明の方法によれば、同一のＧＤＬ材料が、その組み立て前に、燃料電池の外部（即ち外部位置）で圧縮される（即ち、圧縮負荷される）ことによって予め調整される。そのとき、ＧＤＬ材料は２．１ＭＰａの圧力を２時間に亘って受け、次に完全に圧縮除去される。ＧＤＬ材料は、これによって、燃料電池スタック内で使用される前に、圧縮された厚さが１９５マイクロメートルとなるように、圧縮固化を得た。予め調整されたＧＤＬ材料は、ＰＥＭ燃料電池内のＧＤＬ層として使用され、当該圧縮固化は４００時間に亘る燃料電池の作動に亘って略安定した状態のままであると判定された。従って、反応物チャンネル内への推定された侵入の大きさは、予め調整されていないＧＤＬ（即ち従来技術）を使用したときの約６５マイクロメートルから、予め調整されたＧＤＬを使用したときの約２３マイクロメートルの間まで減少した。
【００２７】
代替例として、図１１は、単なる例として図１０Ａないし図１０Ｃの圧縮装置１１２を使用して、如何に周期的な圧縮（即ち加圧）荷重工程を実施することができるかを示している。ＧＤＬの配置工程１１４は、図１０Ａに関して説明された工程と類似している。中間工程１１６は、図１０Ａないし図１０Ｃの圧縮装置１１２の上側面１１２ａ及び下側面１１２ｂの繰り返し作動及び解放を介した、少なくとも１つのＧＤＬシートの、圧縮荷重及び圧縮除去若しくは圧縮解放（少なくとも部分的な圧縮解放）サイクルの多数回の繰り返しを含んでいる。最終的な工程１１８では、所定数のサイクルの完了の後、予め調整されたＧＤＬの少なくとも１つのシートが、圧縮装置から解放される。
【００２８】
なお、ＧＤＬの事前調整を提供するための多数の他の方法が存在している。例えば、温度を上昇させることが、事前圧縮のため必要となる時間を短縮することができる等である。主要な目的は、ＧＤＬシートの少なくとも１つのシートをスタック内に配置する前に、時間の経過により作動スタック内で発生する圧縮固化に等しいか又は近い、圧縮固化を形成することである。
（例ＩＩ）
例Ｉで参照されるものと類似した事前圧縮により構築される燃料電池のためのＧＤＬの事前調整が、バッチプロセスで作られた。ＧＤＬ材料の１００シートの組が、予め決定されたサイズに予め切断され、パイルに積み重ねられた。各ＧＤＬシートは、約２５０マイクロメートル厚のプラスチック製シムにより次のシートから分離された。このパイルは、圧縮装置（図１０Ａないし図１０Ｃ）内に配置され、２．１ＭＰａの同じ圧力が、全てのシートを同時に圧縮するように適用されたが、このとき、研究目的のため、その持続時間は３時間であった。
【００２９】
ＧＤＬシートは、時間の経過と共に圧縮固化を得た。その結果、実際の圧縮負荷も時間の経過と共に減少した。従って、図１２に表されるように、１０分から２０分毎に、Ｆ１ないしＦ１０に参照されるように圧縮力がチェックされ、初期圧縮負荷値へと調整された。圧縮負荷の下での２時間後に、残余の圧縮力は、初期値の約９９パーセントであった。２時間後には、大して変らない圧縮固化が予想された。
【００３０】
更には、製造プロセスの間に事前圧縮工程が生じるようにＧＤＬシートを従来通りに供給することができるが、この工程は、据え付け分離式のローラー（カレンダー機械）を通してＧＤＬを輸送することにより１又は２サイクルの圧縮をＧＤＬにもたらす。従来技術の製造プロセスにおいてこれをなす主要な理由は、当該厚さを均一に制御することである。更には、この種の「事前圧縮」においてＧＤＬが費やす時間は、非常に短い。従来技術の製造プロセスで使用される１又は２回の圧縮サイクルは、本発明の目的を達成するため十分でないことをデータが示している。その代わりに、少なくとも１０サイクル又は１分が、ＧＤＬ材料のために必要とされるが、通常では、この回数よりも多い（図９参照）。
【００３１】
好ましい実施例の上記説明は、その性質上単なる例示にしか過ぎず、本発明、その用途及びその使用法を限定するものではない。更には、本発明が属する技術分野の当業者にとって、上述された好ましい実施例に、変更又は変形をなすことができる。そのような変更又は変形は、本発明の範囲から逸脱することなく実行することができ、本発明は、添付した請求の範囲によってのみ限定されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、従来のＰＥＭ燃料電池スタックの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１のＰＥＭ燃料電池スタックの斜視断面図であり、膜電極アッセンブリ及び拡散媒体の層が備えられていることを示している。
【図３】図３は、図２の一部分の詳細な断面図である。
【図４】図４は、図１に表されたＰＥＭ燃料電池の一例としての流れ場の平面図である。
【図５】図５は、図１のＧＤＬのため使用された異なる材料が、時間の経過と共にスタックの多数の作動サイクルを受ける状態で、２つのスタックの厚さ変化のプロットを表すグラフである。
【図６】図６は、従来技術において発生したときのガス流れチャンネル内へのＧＤＬの侵入の概略図である。
【図７】図７は、スタック圧縮負荷に到達した後の周期的な予備圧縮又は一定の予備圧縮を受けたＧＤＬに関する追加の厚さ変化を実証した実験データのグラフである。
【図８】図８は、２つのＧＤＬ材料の圧縮圧力（即ち、圧縮負荷）対厚さの変化の実験データのグラフであり、本発明に係る完全な圧縮除去の効果を実証している。
【図９】図９は、本発明を使用した侵入変位量の減少を実証したグラフである。
【図１０】図１０Ａは、本発明に従って、時間の経過と共に一定力を印加することにより、少なくとも１つのＧＤＬを予め調整するため外部位置での圧縮プロセスを示している、圧縮装置の作動工程の概略表現図である。図１０Ｂは、本発明に従って、時間の経過と共に一定力を印加することにより、少なくとも１つのＧＤＬを予め調整するため外部位置での圧縮プロセスを示している、圧縮装置の作動工程の概略表現図である。図１０Ｃは、本発明に従って、時間の経過と共に一定力を印加することにより、少なくとも１つのＧＤＬを予め調整するため外部位置での圧縮プロセスを示している、圧縮装置の作動工程の概略表現図である。
【図１１】図１１は、本発明に従って圧縮力を循環させることによって、少なくとも１つのＧＤＬを予め調整するための別の外部位置での圧縮プロセスの工程を有するフローチャートである。
【図１２】図１２は、例ＩＩに記載されているような周期的な圧縮修正のグラフである。
【図１】
2007134335.tif 000003
【図２】
2007134335.tif 000004
【図３】
2007134335.tif 000005
【図４】
2007134335.tif 000006
【図５】
2007134335.tif 000007
【図６】
2007134335.tif 000008
【図７】
2007134335.tif 000009
【図８】
2007134335.tif 000010
【図９】
2007134335.tif 000011
【図１０】
2007134335.tif 000012
【図１１】
2007134335.tif 000013
【図１２】
2007134335.tif 000014
【外国語明細書】
2007134335000001.pdf