(57)【要約】【課題】燃料電池スタック内の隣接する燃料電池を位置合わせしかつそれらの間の相対運動を減少させるためのシステムおよび方法を提供すること。【解決手段】積み重ね方向に沿った燃料電池同士の電池間協働は、電池含有組立体の一部を構成する双極板の縁部に沿って配置された１つまたは複数の基準によって強化される。基準は、さもなければ板、電池、およびそれらのそれぞれの組立体の主表面を画定する方向に沿った著しい加速度の発生に起因し得る隣接して積み重ねられた電池間のずれを回避するために、実質的に電池の積み重ね方向と一致する厚さに沿った形状とされる。多数の積み重ねられる電池と一体に基準を形成することにより、各板に個々のタブを固着する必要性が回避される。【選択図】図１
2016189328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池スタックを組み立てる方法であって、
実質的に平坦な複数の燃料電池を積み重ね方向に沿って積み重ね固定具内に配置するステップであって、前記燃料電池のそれぞれが、一体に形成された少なくとも１つの縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含むステップと、
実質的に前記拡張部に対応する形状を画定する前記固定具の一部分にポッティング材料を注入するステップであって、前記ポッティング材料が、硬化されると、前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される基準を形成して、前記積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った前記配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供するステップと、
前記配置された燃料電池をハウジング内に固定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ハウジングが、前記基準と前記ハウジングとの協働が前記電池間運動に対する抵抗力を高めるように、内部に形成された相補的な形状の拡張部を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に隣接して配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成されたそれぞれの隅部に隣接してそれぞれが配置される複数の基準を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に隣接して配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記相補的な形状の拡張部が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記基準を構成する材料が、エポキシおよびエラストマーから成る群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記基準と協働する前記配置された燃料電池の群が、約８個から３２個の間の前記配置された燃料電池を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記基準が、少なくとも部分的に前記積み重ね方向に沿って延在する突出部を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
一体に形成された少なくとも１つの縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体をそれぞれが備える複数の燃料電池を組み立てる方法であって、
ポッティング材料を受け入れるように構成された少なくとも１つの型形状を積み重ね固定具内に画定するステップと、
前記燃料電池を前記積み重ね固定具内に積み重ね方向に沿って配置するステップと、
前記型に前記ポッティング材料を注入するステップであって、前記ポッティング材料が、硬化されると、前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される基準を形成して、前記積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った前記配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供するステップと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記基準が、約８個から３２個の間の前記配置された燃料電池を含む前記配置された燃料電池の群を橋絡する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記基準とハウジングとの間に相補的な抵抗嵌めが確立されるように、前記配置された燃料電池を前記ハウジング内に配置するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記基準が、前記配置された燃料電池の縁部および隅部のうちの少なくとも１つに沿って配置される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって画定された周辺部を越えて横方向に突出する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
積み重ね方向に沿って隣接して対面した関係に配置された複数の燃料電池であって、前記燃料電池のそれぞれが、少なくとも１つの一体に形成された縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含む、複数の燃料電池と、
前記積み重ね方向に対して実質的に垂直な方向に沿った電池間運動に対する抵抗力を高めるために前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される、少なくとも１つのポット基準と
を備える、燃料電池スタック。
【請求項１６】
前記基準との相補的な抵抗嵌めを形成する形状をその中に画定するハウジングをさらに備える、請求項１５に記載のスタック。
【請求項１７】
前記ハウジングに画定された前記形状が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、請求項１６に記載のスタック。
【請求項１８】
前記基準が、エポキシおよびエラストマーから成る群から選択された材料を含む、請求項１５に記載のスタック。
【請求項１９】
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に沿って横方向外方に延在する、請求項１５に記載のスタック。
【請求項２０】
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に沿って横方向外方に延在する、請求項１５に記載のスタック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は一般に、燃料電池スタックを組み立てるための改良された設計に関し、より詳細には、衝撃および他の高加速度荷重を受けた後のスタック内の燃料電池の相対位置を確保しかつ維持するために燃料電池スタックにわたって加速度荷重を分散させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]燃料電池を使用して、電気化学反応を介して燃料を使用に適した電力に変換することの大きな便益は、中間ステップとしての燃焼に依存することなく電力への変換が達成されることである。したがって、燃料電池は、推進および関連する駆動用途に関して、内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ、ＩＣＥ）に優るいくつかの環境上の利点を有する。典型的な燃料電池−プロトン交換膜またはポリマー電解質膜（どちらの場合も、ＰＥＭ）燃料電池など−では、１対の触媒電極がイオン透過媒体（Ｎａｆｉｏｎ（商標）など）によって分離されており、これは一般に膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＭＥＡ）と呼ばれる。電気化学反応は、気体還元剤（水素、Ｈ２など）がアノードにおいて導入されかつイオン化され、次いで、他方の電極（カソード）を通じて導入された気体酸化剤（酸素、Ｏ２など）と結合するようにイオン透過性媒体を通過させられたときに生じる。この反応物質の結合は、副産物として水を形成する。水素のイオン化において遊離した電子は、直流（ＤＣ）の形態で、有用な仕事が実行され得る負荷（電気モータなど）を通常含む外部回路を介して、カソードに進む。このＤＣ電気の流れによってもたらされる発電は、そのような電池を多数結合してより大きな電流生成組立体にすることにより、増大され得る。１つのそのような構成では、燃料電池は、共通の積み重ね方向に沿って−１組のトランプそっくりに−接続されて、燃料電池スタックを形成する。
【０００３】
[0003]ＭＥＡへの反応物質の送達−ならびに副生水の除去および負荷への電池生成電流の送達−は、ＭＥＡ、ガス透過性拡散媒体（ガス拡散媒体（ｇａｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｍｅｄｉｕｍ、ＧＤＭ）とも呼ばれる）、および多チャネル双極板の積み重ね係合を通じて促進される。双極板は、ＭＥＡおよびＧＤＭとの平面で対面した関係を確立することに加えて、スタック内での反応物質、冷媒、および副産物の移動を促進するために、ＭＥＡおよびＧＤＭに周設されるサイズとなされた枠様構造の一部としてマニホルドを画定する。
【０００４】
[0004]車両内に設置される燃料電池スタックは、車両の加減速による激しい加重変化、ならびに衝突、事故、および関連する衝撃による激しい加重変化に耐えることができなければならない。具体的には、車両の衝突のような破壊的な出来事の際に高加速度加重（例えば、１６０ｇまで、またはそれ以上）を受けた後で機能し続けるために、スタックを構成する各燃料電池の位置は、互いに保持されなければならない。そのような出来事では、強い剪断力が、スタックの隣接する電池間の（特に、前述のデカルト座標系のＸ−Ｚ面における）摺動を生じさせ得る。個々の電池間のわずかなずれは、大きなスタック組立体の高さにわたって拡大される（例えば、３００個の電池によるスタック組立体の場合、１００ミクロンの電池のずれが、３０ｍｍの電池ブロックのずれを生じさせる可能性がある）。そのような問題は、熱的に誘発された収縮がスタックの組立て中に電池に課せられたＹ軸の圧縮保持荷重を減少させ得る冷機起動状態により、また、低摩擦係数性を有し得る表面処理剤またはインサートの使用でもたらされる電池間摩擦の低減により、悪化する可能性がある。
【０００５】
[0005]そうした高加速度事象時の自動車用燃料電池の板間または電池間のずれを回避する１つの方法は、組立工程が完了した後でも、スタックの組立てに使用された基準ピンをスタックに結合されたままにしておくことである。そうすることで、ピンは、隣接して積み重ねられた板または電池間の剪断運動に対するさらなる抵抗力を提供する。この文脈において、それらの隣接した電池もしくは板間の剪断または面内のずれは、電池または板の積み重ね軸はそのようなスタックによって駆動される車両の移動方向に対して直角であるという理解を前提とするものである。したがって、積み重ね軸は、最小限に抑えられることが求められる電池間または板間の運動の大部分がＸ−Ｚ面内に存在するように、実質的に垂直の（すなわち、Ｙ）デカルト軸に沿うものになり得る。電池、板、およびスタックの特定の配向は重要でなく、むしろそのような電池間または板間のずれを回避または低減するために使用される手段は、そのような回避を最大化する配向に配置されることが好ましいことが、当業者には理解されるであろう。従来の基準ピンおよび関連する構造の使用は、高加速度面内荷重を受けたときに電池または板の相対的な積み重ね配置を維持するのに有効であるが、それらはスタックの組立てにかかる費用を著しく増大させ得る。それらがスタック内に存在し続けることはまた、電池または他のスタック構成要素のうちの１つが点検のために取り外されることを必要としたときに、分解に不利に作用する。
【０００６】
[0006]そのような破壊的な出来事の際に自動車用燃料電池の板間または電池間のずれを回避するための別の方法は、接着剤、またはハウジング壁とスタックとの間に形成され得る補足的な支持構造の使用を介することである。この方法の一例は、本願の譲受人によって所有されかつその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年３月１４日に出願され「ＣＥＬＬ  ＲＥＴＥＮＴＩＯＮ  ＤＥＳＩＧＮ  ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ」と題された米国特許出願第１３／８０３，０９８号に見ることができる。この特許で教示された手法は、積み重ねられた板の側縁部と剛体のハウジングまたは関連するエンクロージャとの間に、挿入可能な接着剤様のポッティング化合物を使用する。それにもかかわらず、この手法は、電池および板が位置合わせされ積み重ねられた後でのみ適用され、したがって、積み重ね工程中の電池および板の位置合わせには役立たない。さらに、使用される化合物の恒久的な特性は、修理または診断解析のために後でスタックを分解する助けとならない。
【０００７】
[0007]さらに別の手法は、全体的に長方形の双極板の縁部のうちの１つまたは複数から横方向に突出するタブを溶接する（または他の方法で取り付ける）ことを伴う。それらのタブは、スタック内の各電池または板の剪断（すなわち、面内の）力に応動する傾向がタブと切欠きとの干渉接触によって抵抗されるように、板厚通し（すなわち、Ｙ軸）方向に沿って互いに係合するように作られ得る。電池間／板間の運動を防止するのに効果的であるが、各タブは、その対応する板に個々に結合されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第１３／８０３，０９８号
【特許文献２】米国特許出願第１４／４８２，０００号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0008]本開示の１つの態様によれば、破壊的な出来事に応答した電池間のずれに対して向上された抵抗力を有する燃料電池スタックを組み立てる方法が開示される。方法は、多数の双極板を積み重ね方向に沿って配置するステップと、積み重ねられた板によって形成される少なくとも１つの周縁部にポッティング材料を付加するステップとを含む。得られる基準（基準構造とも呼ばれる）は、電池積み重ね方向に沿って増加された厚さ寸法を所有する。増加される厚さは、特定の群の積み重ねられた電池および板の数に対応する。したがって、８枚の板の群は、対応する８個の基準の厚さを有することになり、１６枚の板または３２枚の板の群は、対応する基準の厚さを有することになる。各板は、ポッティング材料の相補的な形状を受け入れるために、縁部に沿った起伏を少なくとも１つ画定することが好ましい。このようにして、基準は、電池間に協働的な滑り嵌めが形成されるように、複数の電池から成る群内の積み重ねられた電池に固定される。この文脈において、群内の積み重ねられた電池への基準の固定は、電池のそれぞれの縁部起伏とまたはその周りで結合を形成するか他の方法で縁部起伏に結合される、硬化ポッティング材料を介するものである。１つの好ましい形態では、起伏は、ポッティング材料によってオーバーモールドされ得る、外方に突出するタブである。さらに、ポッティング材料は、それによって形成された外向き突出部が、スタックハウジングまたは関連するエンクロージャ内に形成された相補的な形状の切欠きまたは凹部内に嵌合し得るような形状を画定する。好ましい形態では、ポッティング材料は、多数の板と同じくらいの厚さになるように積み重ね方向に沿って構成される。より好ましい形態では、ポッティング材料によって形成される基準と種々の板との協働は、板周辺部から縁部に沿って延在する一体に形成されたタブ上にポッティング材料をオーバーモールドすることによるものである。この最後の実施形態では、ポッティング材料によって形成された多層の厚さの基準は、向上された抵抗力を提供するために、種々の積み重ねられた板に付与されたいかなる剪断運動も厚い基準を通してハウジング内に送られるように、スタックエンクロージャまたはハウジング内に形成された相補的な形状の側方起伏と協働する形状となされ得る。積み重ね工程を容易にするために、また、ポッティング材料が注入され得る板の側縁部における型穴または形状を形成するために、１つまたは複数の固定具が使用され得る。この文脈において、そのような固定具に関する単数形または複数形での記述のどちらも、本発明の範囲に含まれると見なされる。
【００１０】
[0009]本開示の別の態様によれば、多数の燃料電池を一緒に組み立てる方法が開示される。各電池は、少なくとも１つの一体に形成された縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置されたＭＥＡを含む。方法は、ポッティング材料を受け入れるように構成された１つまたは複数の型形状を積み重ね固定具内に画定するステップを含む。燃料電池は、液状のポッティング材料が型に注入されるように、積み重ね方向に沿って積み重ね固定具内に配置され、それにより、ポッティング材料は硬化すると、燃料電池の積み重ね方向に沿って種々の配置された燃料電池に固定される基準を形成し、それにより積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供する。他の部分で論じられるように、固定点または接続点として作用する基準とともにモジュール内に積み重ねられ得る電池の数は、燃料電池システムの他の積み重ね要求によって決定され得る。１つの形態では、配置される各モジュール内の電池の数は、８個、１６個、２４個、または３２個などの８の倍数とされる場合があり、電池の上界の限界は、ポッティング材料の力学的性質（剪断強さなど）によって決定される。
【００１１】
[0010]本開示のさらに別の態様によれば、燃料電池スタックが開示される。スタックは、積み重ね方向（例えば、上述の従来のデカルト座標系におけるＹ軸）に沿って隣接して対面した関係に配置された多数の燃料電池と、電池のそれぞれに対する個別の双極板とを含む。ポッティング材料が、積み重ねられ配置された燃料電池に、それらの積み重ね方向に沿って固定されて、積み重ね方向に対して実質的に直角な少なくとも１つの成分を有する方向に沿った電池間運動に対する向上された抵抗力を提供する。
【００１２】
[0011]本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読めば最もよく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料電池スタックの簡易分解組立図である。
【図２】図１の燃料電池スタックを含む車両の斜視破断図である。
【図３】図１の燃料電池スタックで使用される双極板の簡易分解組立図である。
【図４】突出したタブおよびオーバーモールドされた基準が対応する双極板の側縁部に沿って配置された、ハウジング支持構造を周設する前の積み重ねられた燃料電池ブロックの斜視図である。
【図５】図５Ａは、本発明の一態様による、積み重ね固定具内に配置された双極板の隅部に沿った突出したタブおよびオーバーモールドされた基準の配置の代替的実施形態を示す図である。図５Ｂは、図５Ａの隅に配置された基準の詳細な部分を示す図である。
【図６】補足的な電池間摺動抵抗力の別の形態を提供するために図４の基準と協働する形状となされた特徴を含むハウジングの使用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0012]まず図１および３を参照すると、燃料電池スタック１が示されており、この燃料電池スタック１は、ドライエンドユニット板５、ウェットエンドユニット板１０、およびエンドユニット板５、１０間に積み重ね構成で配置された燃料電池１５のブロックを含む。詳細には示されていないが、ブロック内の各燃料電池１５は、一般に、ガス透過性導電拡散媒体の対の間に圧迫されるＭＥＡの全体的に平坦なサンドイッチ構造を形成するように一緒に配置されたアノード、カソード、および膜を含み、ガス透過性導電拡散媒体の対は、反応物質（すなわち、ＭＥＡのアノード側ではＨ２であり、ＭＥＡのカソード側ではＯ２（通常、空気の形態）である）を送達する働きをし、また、アノードおよびカソードにおいて触媒的に生成された電流を集電する働きもする。燃料電池１５はまた、ＭＥＡおよび拡散媒体に支持構造を提供する双極板（本明細書では双極板組立体とも呼ばれる）１７を含む。この文脈において、組み立てられたスタック１の高さに対応する積み重ね方向は、図示のようにＹ軸に沿って画定されるが、これは便宜上のことであり、組立て工程中のスタック１の向きに応じて任意の適切な線寸法が等しく適切とされることが、当業者には理解されるであろう。
【００１５】
[0013]スタック１内の多数の個別的な電池１５は、対向するエンドキャップ２５、３０の対と、側壁３５、４０と、ウェットエンドユニット板１０をドライエンドユニット板５に固定するために側壁３５、４０のそれぞれに沿って垂直に配置される剛体受け要素４５とで構成されたエンクロージャまたはハウジング２０を介して、所定の位置に保持される。１つの形態では、ウェットエンドユニット板１０は、対向するエンドキャップ２５、３０にしっかりと固定されるが、ドライエンドユニット板５は、調節可能に固定される。この後者の接続法は、最終組立てまで終点固定位置が分からないようなスタック形成状況において特に有用である。このことはさらに、予想される終点固定位置の範囲に対応するように固定を適応させることを可能にする。対照的に、ウェットエンド板１０のしっかりとした固定は、互いに固定された構成要素の位置関係が実質的に不変であることを意味する。エンドキャップ２５、３０、および側壁３５、４０のうちの１つまたは複数に形成され得る成形特徴に関するさらなる詳細は、図６と併せて以下で論じられる。
【００１６】
[0014]次に図２を参照すると、車両１００（例えば、乗用車、バン、バス、トラック、またはオートバイ）が、電気モータ１２０で構成された燃料電池を基礎とした推進システム１１０を含み、電気モータ１２０は、多数の個別的な燃料電池１５を含む図１の燃料電池スタック１から、その電力を受け取る。推進システム１１０は、１つまたは複数の燃料貯蔵ガス容器１３０、１４０、ならびに電力変換装置または関連電子装置１５０、蓄電デバイス（例えば、バッテリ、ウルトラキャパシタ、など）１６０、および運用管理を提供する制御装置、および任意の数の弁、圧縮機、配管、温度調節器、および他の付属機器を含み得る。
【００１７】
[0015]推進システム１１０のスタック１を構成するために、任意の数の様々なタイプの燃料電池１５を使用することができ、これらの電池１５は、金属水素化物電池、アルカリ電池、電気ガルバニ電池、または他の変形形態の電池とすることができる。１つの好ましい（しかし必須ではない）形態では、電池１５は、上述のようなＰＥＭ燃料電池であり、この構成は、本開示の残りの部分に基づくものである。１つの好ましい形態では、スタック１内の電池１５は、車両１００の要求に応じてより高い電圧または電流収量をもたらすために、直列、並列、またはそれらの組合せで結合される。スタック１は自動車両以外の目的のために使用されてもよいことが理解されるであろう。
【００１８】
[0016]図３を再度参照すると、各双極板組立体１７は、それらが取り付けられるＭＥＡおよび拡散媒体（図示せず）と同様に、全体的に長方形の平坦な面部分１７Ａを画定し、面部分１７Ａは、面部分１７Ａを囲む周辺部を形成する４つの縁部分１７Ｂを有する。面部分１７Ａと長手寸法に沿った２つの縁部分１７Ｂとの間には、ヘッダ（またはマニホルド）部分１７Ｃ、１７Ｄの対が存在し、これらはそれぞれ、導入された反応物質が面部分１７Ａ上に形成された多数の蛇行流れ場チャネルを通過するように、対向する縁上に配置されている。１つの形態では、ヘッダ部分１７Ｃ、１７Ｄのうちの一方は、供給（または入口）ヘッダを画定し、もう一方は、排出ヘッダを画定する。代替的な構成（図示せず）では、供給および排出のヘッダ部分１７Ｃ、１７Ｄは、板組立体１７の同じ縁部に隣接して並んで配置され得る。どちらの変形形態も本発明に適合する。１つの形態では、双極板組立体１７は、鑞付け、レーザ溶接、または関連する操作を通じて継合することができる（３０４ステンレス鋼などの）適切な耐食材料の個別のシート１７Ｅ、１７Ｆ（典型的には、厚さ（すなわち、積み重ね）方向に沿って約７５ミクロンから１００ミクロンの間）で作られ得る。そのような構成では、各面部分１７Ａとともに形成された流れチャネルは、隣接する２つの電池１５が積み重ねられたときに、単一の組立体１７内でそれらの電池１５の面部分１７Ａが背中合わせの配置になるように、全体的に互いの鏡像を画定し得る。反応ガス流れ場のための流れチャネルを含むこれらのシートに加えて、独立した冷媒流れ回路を提供するために、同じように成形されたシート（図示せず）を積み重ねるように散在させることができる。そのような冷媒流れ回路は、任意の適切な流れチャネル形状（流れチャネルで示された蛇行形状など）を画定することができる。シート１７Ｅ、１７Ｆと同様に、任意のそのような追加的なシート冷媒流れ回路はまた、鑞付けまたは何らかの他の適切な結合技法を通じて結合され得る。この文脈において、双極板組立体１７は、対向する両平面上に形成された蛇行流れチャネルを有する場合もあればそうでない場合もある。例えば、そのような板がスタック１における最後の板を形成する場合、エンドユニット板（図１のエンドユニット板５、１０など）に面する側に形成されたチャネルを有することは、必要とはならないはずである。
【００１９】
[0017]タブ１７Ｇの形態をした縁部沿い起伏（縁部沿い拡張部、または側方拡張部、などとも呼ばれる）が、各組立体１７の平面内に一体に形成される。タブ１７Ｇは外方に延在するものとしてここでは示されているが、内方に突出する様々なタブ（図示せず）も形成され得ることが、当業者には理解されるであろう。いずれの変形形態も、注入されたポッティング材料が固着、接着、または他の方法で固定され得る一体に形成された部材をその変形形態が提供する限り、本発明の範囲に含まれると見なされる。この文脈において、板とタブ１７Ｇとの間の一体的な接続は、固定、溶接などによるような、別個の付着物を必要とする接続とは異なる。このようにして、追加の製作ステップが回避される。基準１８が、積み重ね方向（即ち、図示のＹ軸）に沿った厚さを画定するように、適切なポッティング材料によりタブ１７Ｇ上にオーバーモールドされる。以下でより詳細に論じられるように、円錐形の切欠き１８Ａが、板間摺動または関連する相対運動に対する抵抗力を提供するのに役立つ。積み重ね方向に沿った組立（すなわち、基準）ピンの突出をまねるポストまたはピントル（図示せず）を含めて、円錐形状１８Ａ以外の他の形状も使用され得る。上記その他の形状は、本発明の範囲に含まれるものと見なされる。
【００２０】
[0018]次に図３と併せて図４を参照すると、多数の積み重ねられた電池（ここでは双極板組立体１７のみを含む簡易化された形態で示される）の側縁部１７Ｂのうちの２つに沿った基準１８の形成に関する詳細が示されている。示されるように、基準１８を構成する注入ポッティング材料のオーバーモールディングをさらに支援するために、タブ１７Ｇに開口部が形成され得る。タブ１７Ｇ（およびその上に形成された、オーバーモールドされた基準）は双極板組立体１７の細長い縁部沿いに配置されて示されているが、板の周囲上の他の場所も使用され得ることが当業者には理解されるであろう。例えば、図５Ａおよび５Ｂに関連して以下で論じられるように、隅部へのタブ１７Ｇおよびそれらのオーバーモールドされた基準の配置もまた、本発明の範囲に含まれる。同様に、タブ１７Ｇの形状は長方形として示されているが、特にそれらがオーバーモールドされる基準１８を形成するのに役立つのであれば、他の形状（例えば、台形、半円形、など）も使用され得ることが理解されるであろう。図３に示された特定の形態では、基準１８は、円錐によって画定された領域内で実質的に中空であることにより隣接して対面する組立体１７の群の積み重ね時に２つ以上の基準１８の入れ子を可能にする、円錐形のまたは関連する厚さの特徴１８Ａを画定する。基準１８の円錐形特徴１８Ａは、本願の譲受人によって所有されかつその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年９月１０日に出願され「ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＳＴＡＣＫ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ−ＤＡＴＵＭ  ＤＥＳＩＧＮ  ＦＯＲ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＳＴＡＣＫＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＬＬＩＳＩＯＮ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と題された関連する米国特許出願第１４／４８２，０００号でより詳細に論じられる。重要なことには、基準１８の使用は、スタック１の組立てにピンが必要とされないようにする。
【００２１】
[0019]具体的には、基準１８は、面外の支持を提供する手段として、電池間摺動抵抗力を増大させる最近の設計（例えば、従来の設計が約４０ｇしか必要としなかったのに対して、約１６０ｇまでの荷重に耐えることができる）に関する懸念を緩和するために使用され得る。１つの具体的な形態では、基準１８は、組立体１７を構成する個々の板の縁部１７Ｂまたは隅部からの一体的な拡張部を形成する薄いタブ１７Ｇ上にオーバーモールドされ得る、剛体の耐荷重性プラスチック（エポキシまたはエラストマー材料など）から作られ得る。このようにして、スタックの組立て工程中にポッティング材料の注入のための型として作用する形状（図６に示され、図６に関連して以下でより詳細に論じられる）が、基準１８を基準１８とハウジング２０との間の相補的な抵抗嵌め（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｆｉｔ）のための柱状構成に構築するのに役立つ。図３は目下１つの双極板組立体１７につき２つの基準１８（対向する縁１７Ｂに１つずつ）を示しているが、スタック１の構成に応じてより多くのまたはより少ない数の基準１８が形成され得ることが理解されるであろう。好ましい形態では、スタック１の組立て中のより良好な位置合わせを促進するのに役立つだけでなく、より高水準の摺動抵抗力が必要とされ得る状況においてスタック１内の隣接する電池１５層間に追加的な剪断運動抵抗力を提供し得るので、各群の組立体１７につき複数の基準１８が好ましい。
【００２２】
[0020]車両１００の激しい加減速、車両１００に作用する衝撃、または燃料電池スタック１自体への類似の衝撃を含む、垂直落下などの破壊的な出来事に起因する極度の荷重変化は、スタック１内の個々の燃料電池１５を互いに移動させることにより、燃料電池スタック１に損傷を与えるか、スタック１を分解し得る。基準１８の力学的性質は、そのような荷重変化に伴う最大加速度を支えるのに十分なものでなければならない。１つの例示的な形態では、スタック１内の組立体１７の対応する各双極板のための基準１８は、１６０ｇの荷重を吸収する手段として約１５０Ｎの剪断強さを有する。
【００２３】
[0021]次に図５Ａおよび５Ｂを参照すると、基準１８の配置および形状に関する一変形形態が示されている。具体的には、個々の燃料電池１５を積み重ねるために使用される固定具２００が、上下の板２１０、２２０、ならびに、隅部取付け式基準型２３０およびガイドピン２４０を含む。フランジ取付け式軸受２５０が、それらの対向する端部において下板２２０に取り付けられた線形のガイドピン２４０の端部を受け入れるために、上板２１０に固定される。追加のドエルまたは関連する位置合わせピン（図示せず）も使用され得る。この変形形態では、固定具２００の下板２２０は、（硬化されると）基準１８になる液体ポッティング材料前駆物質を受け入れるために下板２２０の４つの隅部上に配置される、全体的に台形の型または関連するプリホーム２３０を含む。双極板組立体１７の隅部は、タブ様の拡張部（全体的に図３のタブ１７Ｇに類似する）が基準１８に係合し得るように成形される。上述のように、基準１８の数、形状、および配置は、スタック１を用いる燃料電池システムの要求に応じて変更され得る。
【００２４】
[0022]次に図４と併せて図６を参照すると、剪断および関連する電池間摺動に対する抵抗力の向上を促進するために、他の補足的な手段が使用され得る。例えば、図６は、ハウジング２０に成形または固着され得る凹み２０Ａを詳細に示す。示された形式では、ハウジング２０は、衝突の際に電池ブロック１に支持を提供しかつ電池ブロック１を積み重ね軸に沿った圧縮状態に維持するのに十分に頑丈な、実質的に一体の構造の（例えば、押出しアルミニウムを基礎とする）ものとされ得る。これらの形状は、成形された基準１８とハウジング２０内に形成された凹み２０Ａとの間の相補的な抵抗嵌めを画定する。そのような場合、成形される凹み２０Ａは、スタック１内の各組立体１７のＸ−Ｚ面内の少なくとも１つの摺動方向Ｓに沿った精密嵌合を可能にするサイズとなされ、かつ、積み重ねられた基準１８の群（目下、図３における実施形態の円錐形特徴１８Ａを欠いた実施形態で示される）の縁部に沿った配置に一致するように離間される。１つの好ましい形態では、凹み２０Ａは、押出しアルミニウムのハウジング２０に一体に形成されるが、別の変形形態では、凹み２０Ａは、別に形成されてからハウジング２０に取り付けられ得る。さらに、凹み２０Ａは、摺動方向Ｓに沿った電池間摺動運動のいかなる傾向も、ハウジング２０の実質上の全高（図１のＹ軸の積み重ね寸法と一致する）に延在する柱形状によってさらに抵抗されるように、全体的に（上方から見たときに）Ｃ形状の輪郭を画定し得る。したがって、成形される凹み２０Ａの形状は、それらが図１のＸ方向における運動に逆らう隔壁として機能するのに役立ち、また、Ｘ−Ｚ面内の他の場所での１つの運動に沿ったそのような追加の抵抗力を提供する。電気的絶縁を提供するために、スタック１の周辺部とハウジング２０の内壁との間の隙間領域に、絶縁体２０Ｂが設置され得る。
【００２５】
[0023]上述のように、図６に示された実施形態では、基準１８は円錐形特徴１８Ａを含み得ない。同様に、そのような変形形態（および図３の変形形態）は、複数の積み重ねられる燃料電池１５に本発明の一態様による基準１８を成形することによって形成された単一組立構造が、ピンまたは他の補足的な構造に依存することを必要とせずに積み重ね方向における電池１５のそれぞれの確実で正確な配置を促進するので、ピン受け入れ開口部を有することを回避し得る。さらに、各双極板または組立体１７の周辺構造に形成されるタブ１７Ｇは、スタック内の各電池または板の剪断（すなわち、面内の）力に応動する傾向が、合成物様の板厚通し板間構造を形成するための基準１８およびタブ１７Ｇの単一的特性によって抵抗されるように、ハウジング２０の相補的な形状とされた切欠きまたは凹部と係合するように作られ得る。
【００２６】
[0024]図４を再度参照すると、別の構造補強実施形態では、垂直方向に細長い保持器５０（好ましくは、アルミニウムまたは鋼から作られる）が、図６の押出しアルミニウムのハウジング２０の実施形態に一体に形成されるＣ形状の凹み２０Ａをまねる形で、突出している積み重ねられた基準１８を実質的に取り囲むかまたは覆うように、図１のエンドユニット板５、１０間に延在し得る。そのような保持器は、別体のハウジング２０を形成する必要なしに構造的剛直性を得る方法として、エンドユニット板５、１０にボルト留めされるか他の方法で固定され得る。さらに別の変形形態では、保持器は、エンドユニット板５、１０に直接固定される代わりに、スタック１の周りに形成される箱様の枠に固定され得る。そのような枠は、スタック１を構成する個々の電池１５の高さにおけるばらつきの調整を支援するために、シム５５をさらに含み得る。電気回路（図示せず）に接続するためにそれぞれのエンド板５、１０から横方向に延在する集電板６０、６５を含めて、さらなる機器も示される。エンド板５、１０の下面とスタック１の対面して隣接する上面との間の電気的および熱的な絶縁を促進するために、それらの間に絶縁板７０が設置され得る。
【００２７】
[0025]「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「一般に（ｃｏｍｍｏｎｌｙ）」、および「典型的に（ｔｙｐｉｃａｌｌｙ）」などの用語は、本明細書において、特許請求の範囲に記載された発明の範囲を限定するため、または、特定の特徴が特許請求の範囲に記載された発明の構造または機能にとって決定的、本質的、さらには重要であることを暗示するために用いられるのではないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本発明の特定の一実施形態において利用され得るまたはされ得ない代替形態もしくは追加の特徴を強調することを目的としているに過ぎない。同様に、本発明を説明および定義する目的のために、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、本明細書においては、任意の定量比較、値、測定値、または他の表示に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために使用されることに留意されたい。この用語はまた、本明細書においては、論争中の主題の基本機能の変化を伴うことなく、規定された参照値から定量的な代表値が変化し得る程度を表すために使用される。
【００２８】
[0026]本発明を説明および定義する目的のために、「燃料電池」などの用語は、本明細書においては、好ましくは乗り物、推進、または関連する目的のために電流を供給するために使用される１つまたは複数の個々の電池を表すために使用されることに留意されたい。さらに、「自動車（ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ）」、「自動車の（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）」、「乗り物の（ｖｅｈｉｃｕｌａｒ）」などの用語の変形は、文脈上他の意味を指示する場合を除き、総称的に解釈されるように意図されている。したがって、自動車への言及は、文脈においてより具体的に記載されていない限り、乗用車、トラック、バス、オートバイ、および他の類似の輸送形態を含むと理解される。
【００２９】
[0027]本発明をその特定の実施形態を参照することにより詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲において定義された本発明の範囲から逸脱することなしに修正および変更が可能であることが明らかになるであろう。より具体的には、本発明のいくつかの態様が、好ましいまたは特に有利であると本明細書において識別されたが、本発明は必ずしもそれらの本発明の好ましい態様に限定されないことが意図されている。
【符号の説明】
【００３０】
１  燃料電池スタック
５  ドライエンドユニット板
１０  ウェットエンドユニット板
１５  燃料電池
１７  双極板、双極板組立体
１７Ａ  面部分
１７Ｂ  縁部分
１７Ｃ  ヘッダ部分
１７Ｄ  ヘッダ部分
１７Ｅ  シート
１７Ｆ  シート
１７Ｇ  タブ
１８  基準
１８Ａ  切欠き、円錐形状、特徴、円錐形特徴
２０  ハウジング、エンクロージャ
２０Ａ  凹み
２０Ｂ  絶縁体
２５  エンドキャップ
３０  エンドキャップ
３５  側壁
４０  側壁
４５  剛体受け要素
５０  保持器
５５  シム
６０  集電板
６５  集電板
７０  絶縁板
１００  車両
１１０  推進システム
１２０  電気モータ
１３０  燃料貯蔵ガス容器
１４０  燃料貯蔵ガス容器
１５０  電力変換装置または関連電子装置
１６０  蓄電デバイス
２００  固定具
２１０  上板
２２０  下板
２３０  隅部取付け式基準型、プリホーム
２４０  ガイドピン
２５０  フランジ取付け式軸受
Ｓ  摺動方向
【図１】
2016189328.tif 000003
【図２】
2016189328.tif 000004
【図３】
2016189328.tif 000005
【図４】
2016189328.tif 000006
【図５】
2016189328.tif 000007
【図６】
2016189328.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月23日(2016.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は一般に、燃料電池スタックを組み立てるための改良された設計に関し、より詳細には、衝撃および他の高加速度荷重を受けた後のスタック内の燃料電池の相対位置を確保しかつ維持するために燃料電池スタックにわたって加速度荷重を分散させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]燃料電池を使用して、電気化学反応を介して燃料を使用に適した電力に変換することの大きな便益は、中間ステップとしての燃焼に依存することなく電力への変換が達成されることである。したがって、燃料電池は、推進および関連する駆動用途に関して、内燃機関（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ、ＩＣＥ）に優るいくつかの環境上の利点を有する。典型的な燃料電池−プロトン交換膜またはポリマー電解質膜（どちらの場合も、ＰＥＭ）燃料電池など−では、１対の触媒電極がイオン透過媒体（Ｎａｆｉｏｎ（商標）など）によって分離されており、これは一般に膜電極接合体（ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ、ＭＥＡ）と呼ばれる。電気化学反応は、気体還元剤（水素、Ｈ２など）がアノードにおいて導入されかつイオン化され、次いで、他方の電極（カソード）を通じて導入された気体酸化剤（酸素、Ｏ２など）と結合するようにイオン透過性媒体を通過させられたときに生じる。この反応物質の結合は、副産物として水を形成する。水素のイオン化において遊離した電子は、直流（ＤＣ）の形態で、有用な仕事が実行され得る負荷（電気モータなど）を通常含む外部回路を介して、カソードに進む。このＤＣ電気の流れによってもたらされる発電は、そのような電池を多数結合してより大きな電流生成組立体にすることにより、増大され得る。１つのそのような構成では、燃料電池は、共通の積み重ね方向に沿って−１組のトランプそっくりに−接続されて、燃料電池スタックを形成する。
【０００３】
[0003]ＭＥＡへの反応物質の送達−ならびに副生水の除去および負荷への電池生成電流の送達−は、ＭＥＡ、ガス透過性拡散媒体（ガス拡散媒体（ｇａｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｍｅｄｉｕｍ、ＧＤＭ）とも呼ばれる）、および多チャネル双極板の積み重ね係合を通じて促進される。双極板は、ＭＥＡおよびＧＤＭとの平面で対面した関係を確立することに加えて、スタック内での反応物質、冷媒、および副産物の移動を促進するために、ＭＥＡおよびＧＤＭに周設されるサイズとなされた枠様構造の一部としてマニホルドを画定する。
【０００４】
[0004]車両内に設置される燃料電池スタックは、車両の加減速による激しい加重変化、ならびに衝突、事故、および関連する衝撃による激しい加重変化に耐えることができなければならない。具体的には、車両の衝突のような破壊的な出来事の際に高加速度加重（例えば、１６０ｇまで、またはそれ以上）を受けた後で機能し続けるために、スタックを構成する各燃料電池の位置は、互いに保持されなければならない。そのような出来事では、強い剪断力が、スタックの隣接する電池間の（特に、前述のデカルト座標系のＸ−Ｚ面における）摺動を生じさせ得る。個々の電池間のわずかなずれは、大きなスタック組立体の高さにわたって拡大される（例えば、３００個の電池によるスタック組立体の場合、１００ミクロンの電池のずれが、３０ｍｍの電池ブロックのずれを生じさせる可能性がある）。そのような問題は、熱的に誘発された収縮がスタックの組立て中に電池に課せられたＹ軸の圧縮保持荷重を減少させ得る冷機起動状態により、また、低摩擦係数性を有し得る表面処理剤またはインサートの使用でもたらされる電池間摩擦の低減により、悪化する可能性がある。
【０００５】
[0005]そうした高加速度事象時の自動車用燃料電池の板間または電池間のずれを回避する１つの方法は、組立工程が完了した後でも、スタックの組立てに使用された基準ピンをスタックに結合されたままにしておくことである。そうすることで、ピンは、隣接して積み重ねられた板または電池間の剪断運動に対するさらなる抵抗力を提供する。この文脈において、それらの隣接した電池もしくは板間の剪断または面内のずれは、電池または板の積み重ね軸はそのようなスタックによって駆動される車両の移動方向に対して直角であるという理解を前提とするものである。したがって、積み重ね軸は、最小限に抑えられることが求められる電池間または板間の運動の大部分がＸ−Ｚ面内に存在するように、実質的に垂直の（すなわち、Ｙ）デカルト軸に沿うものになり得る。電池、板、およびスタックの特定の配向は重要でなく、むしろそのような電池間または板間のずれを回避または低減するために使用される手段は、そのような回避を最大化する配向に配置されることが好ましいことが、当業者には理解されるであろう。従来の基準ピンおよび関連する構造の使用は、高加速度面内荷重を受けたときに電池または板の相対的な積み重ね配置を維持するのに有効であるが、それらはスタックの組立てにかかる費用を著しく増大させ得る。それらがスタック内に存在し続けることはまた、電池または他のスタック構成要素のうちの１つが点検のために取り外されることを必要としたときに、分解に不利に作用する。
【０００６】
[0006]そのような破壊的な出来事の際に自動車用燃料電池の板間または電池間のずれを回避するための別の方法は、接着剤、またはハウジング壁とスタックとの間に形成され得る補足的な支持構造の使用を介することである。この方法の一例は、本願の譲受人によって所有されかつその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１３年３月１４日に出願され「ＣＥＬＬ  ＲＥＴＥＮＴＩＯＮ  ＤＥＳＩＧＮ  ＡＮＤ  ＰＲＯＣＥＳＳ」と題された米国特許出願第１３／８０３，０９８号に見ることができる。この特許で教示された手法は、積み重ねられた板の側縁部と剛体のハウジングまたは関連するエンクロージャとの間に、挿入可能な接着剤様のポッティング化合物を使用する。それにもかかわらず、この手法は、電池および板が位置合わせされ積み重ねられた後でのみ適用され、したがって、積み重ね工程中の電池および板の位置合わせには役立たない。さらに、使用される化合物の恒久的な特性は、修理または診断解析のために後でスタックを分解する助けとならない。
【０００７】
[0007]さらに別の手法は、全体的に長方形の双極板の縁部のうちの１つまたは複数から横方向に突出するタブを溶接する（または他の方法で取り付ける）ことを伴う。それらのタブは、スタック内の各電池または板の剪断（すなわち、面内の）力に応動する傾向がタブと切欠きとの干渉接触によって抵抗されるように、板厚通し（すなわち、Ｙ軸）方向に沿って互いに係合するように作られ得る。電池間／板間の運動を防止するのに効果的であるが、各タブは、その対応する板に個々に結合されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願第１３／８０３，０９８号
【特許文献２】米国特許出願第１４／４８２，０００号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
[0008]本開示の１つの態様によれば、破壊的な出来事に応答した電池間のずれに対して向上された抵抗力を有する燃料電池スタックを組み立てる方法が開示される。方法は、多数の双極板を積み重ね方向に沿って配置するステップと、積み重ねられた板によって形成される少なくとも１つの周縁部にポッティング材料を付加するステップとを含む。得られる基準（基準構造とも呼ばれる）は、電池積み重ね方向に沿って増加された厚さ寸法を所有する。増加される厚さは、特定の群の積み重ねられた電池および板の数に対応する。したがって、８枚の板の群は、対応する８個の基準の厚さを有することになり、１６枚の板または３２枚の板の群は、対応する基準の厚さを有することになる。各板は、ポッティング材料の相補的な形状を受け入れるために、縁部に沿った起伏を少なくとも１つ画定することが好ましい。このようにして、基準は、電池間に協働的な滑り嵌めが形成されるように、複数の電池から成る群内の積み重ねられた電池に固定される。この文脈において、群内の積み重ねられた電池への基準の固定は、電池のそれぞれの縁部起伏とまたはその周りで結合を形成するか他の方法で縁部起伏に結合される、硬化ポッティング材料を介するものである。１つの好ましい形態では、起伏は、ポッティング材料によってオーバーモールドされ得る、外方に突出するタブである。さらに、ポッティング材料は、それによって形成された外向き突出部が、スタックハウジングまたは関連するエンクロージャ内に形成された相補的な形状の切欠きまたは凹部内に嵌合し得るような形状を画定する。好ましい形態では、ポッティング材料は、多数の板と同じくらいの厚さになるように積み重ね方向に沿って構成される。より好ましい形態では、ポッティング材料によって形成される基準と種々の板との協働は、板周辺部から縁部に沿って延在する一体に形成されたタブ上にポッティング材料をオーバーモールドすることによるものである。この最後の実施形態では、ポッティング材料によって形成された多層の厚さの基準は、向上された抵抗力を提供するために、種々の積み重ねられた板に付与されたいかなる剪断運動も厚い基準を通してハウジング内に送られるように、スタックエンクロージャまたはハウジング内に形成された相補的な形状の側方起伏と協働する形状となされ得る。積み重ね工程を容易にするために、また、ポッティング材料が注入され得る板の側縁部における型穴または形状を形成するために、１つまたは複数の固定具が使用され得る。この文脈において、そのような固定具に関する単数形または複数形での記述のどちらも、本発明の範囲に含まれると見なされる。
【００１０】
[0009]本開示の別の態様によれば、多数の燃料電池を一緒に組み立てる方法が開示される。各電池は、少なくとも１つの一体に形成された縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置されたＭＥＡを含む。方法は、ポッティング材料を受け入れるように構成された１つまたは複数の型形状を積み重ね固定具内に画定するステップを含む。燃料電池は、液状のポッティング材料が型に注入されるように、積み重ね方向に沿って積み重ね固定具内に配置され、それにより、ポッティング材料は硬化すると、燃料電池の積み重ね方向に沿って種々の配置された燃料電池に固定される基準を形成し、それにより積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供する。他の部分で論じられるように、固定点または接続点として作用する基準とともにモジュール内に積み重ねられ得る電池の数は、燃料電池システムの他の積み重ね要求によって決定され得る。１つの形態では、配置される各モジュール内の電池の数は、８個、１６個、２４個、または３２個などの８の倍数とされる場合があり、電池の上界の限界は、ポッティング材料の力学的性質（剪断強さなど）によって決定される。
【００１１】
[0010]本開示のさらに別の態様によれば、燃料電池スタックが開示される。スタックは、積み重ね方向（例えば、上述の従来のデカルト座標系におけるＹ軸）に沿って隣接して対面した関係に配置された多数の燃料電池と、電池のそれぞれに対する個別の双極板とを含む。ポッティング材料が、積み重ねられ配置された燃料電池に、それらの積み重ね方向に沿って固定されて、積み重ね方向に対して実質的に直角な少なくとも１つの成分を有する方向に沿った電池間運動に対する向上された抵抗力を提供する。
【００１２】
[0011]本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号で示されている以下の図面と併せて読めば最もよく理解することができる。
【００１３】
本明細書には、以下の態様が記載されている。
（態様１）
燃料電池スタックを組み立てる方法であって、
実質的に平坦な複数の燃料電池を積み重ね方向に沿って積み重ね固定具内に配置するステップであって、前記燃料電池のそれぞれが、一体に形成された少なくとも１つの縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含むステップと、
実質的に前記拡張部に対応する形状を画定する前記固定具の一部分にポッティング材料を注入するステップであって、前記ポッティング材料が、硬化されると、前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される基準を形成して、前記積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った前記配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供するステップと、
前記配置された燃料電池をハウジング内に固定するステップと
を含む、方法。
（態様２）
前記ハウジングが、前記基準と前記ハウジングとの協働が前記電池間運動に対する抵抗力を高めるように、内部に形成された相補的な形状の拡張部を画定する、態様１に記載の方法。
（態様３）
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に隣接して配置される、態様１に記載の方法。
（態様４）
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成されたそれぞれの隅部に隣接してそれぞれが配置される複数の基準を含む、態様３に記載の方法。
（態様５）
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に隣接して配置される、態様１に記載の方法。
（態様６）
前記相補的な形状の拡張部が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、態様１に記載の方法。
（態様７）
前記基準を構成する材料が、エポキシおよびエラストマーから成る群から選択される、態様１に記載の方法。
（態様８）
前記基準と協働する前記配置された燃料電池の群が、約８個から３２個の間の前記配置された燃料電池を含む、態様１に記載の方法。
（態様９）
前記基準が、少なくとも部分的に前記積み重ね方向に沿って延在する突出部を画定する、態様１に記載の方法。
（態様１０）
一体に形成された少なくとも１つの縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体をそれぞれが備える複数の燃料電池を組み立てる方法であって、
ポッティング材料を受け入れるように構成された少なくとも１つの型形状を積み重ね固定具内に画定するステップと、
前記燃料電池を前記積み重ね固定具内に積み重ね方向に沿って配置するステップと、
前記型に前記ポッティング材料を注入するステップであって、前記ポッティング材料が、硬化されると、前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される基準を形成して、前記積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った前記配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供するステップと
を含む、方法。
（態様１１）
前記基準が、約８個から３２個の間の前記配置された燃料電池を含む前記配置された燃料電池の群を橋絡する、態様１０に記載の方法。
（態様１２）
前記基準とハウジングとの間に相補的な抵抗嵌めが確立されるように、前記配置された燃料電池を前記ハウジング内に配置するステップをさらに含む、態様１０に記載の方法。
（態様１３）
前記基準が、前記配置された燃料電池の縁部および隅部のうちの少なくとも１つに沿って配置される、態様１０に記載の方法。
（態様１４）
前記基準が、前記配置された燃料電池によって画定された周辺部を越えて横方向に突出する、態様１３に記載の方法。
（態様１５）
積み重ね方向に沿って隣接して対面した関係に配置された複数の燃料電池であって、前記燃料電池のそれぞれが、少なくとも１つの一体に形成された縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含む、複数の燃料電池と、
前記積み重ね方向に対して実質的に垂直な方向に沿った電池間運動に対する抵抗力を高めるために前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される、少なくとも１つのポット基準と
を備える、燃料電池スタック。
（態様１６）
前記基準との相補的な抵抗嵌めを形成する形状をその中に画定するハウジングをさらに備える、態様１５に記載のスタック。
（態様１７）
前記ハウジングに画定された前記形状が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、態様１６に記載のスタック。
（態様１８）
前記基準が、エポキシおよびエラストマーから成る群から選択された材料を含む、態様１５に記載のスタック。
（態様１９）
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に沿って横方向外方に延在する、態様１５に記載のスタック。
（態様２０）
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に沿って横方向外方に延在する、態様１５に記載のスタック。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】燃料電池スタックの簡易分解組立図である。
【図２】図１の燃料電池スタックを含む車両の斜視破断図である。
【図３】図１の燃料電池スタックで使用される双極板の簡易分解組立図である。
【図４】突出したタブおよびオーバーモールドされた基準が対応する双極板の側縁部に沿って配置された、ハウジング支持構造を周設する前の積み重ねられた燃料電池ブロックの斜視図である。
【図５】図５Ａは、本発明の一態様による、積み重ね固定具内に配置された双極板の隅部に沿った突出したタブおよびオーバーモールドされた基準の配置の代替的実施形態を示す図である。図５Ｂは、図５Ａの隅に配置された基準の詳細な部分を示す図である。
【図６】補足的な電池間摺動抵抗力の別の形態を提供するために図４の基準と協働する形状となされた特徴を含むハウジングの使用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[0012]まず図１および３を参照すると、燃料電池スタック１が示されており、この燃料電池スタック１は、ドライエンドユニット板５、ウェットエンドユニット板１０、およびエンドユニット板５、１０間に積み重ね構成で配置された燃料電池１５のブロックを含む。詳細には示されていないが、ブロック内の各燃料電池１５は、一般に、ガス透過性導電拡散媒体の対の間に圧迫されるＭＥＡの全体的に平坦なサンドイッチ構造を形成するように一緒に配置されたアノード、カソード、および膜を含み、ガス透過性導電拡散媒体の対は、反応物質（すなわち、ＭＥＡのアノード側ではＨ２であり、ＭＥＡのカソード側ではＯ２（通常、空気の形態）である）を送達する働きをし、また、アノードおよびカソードにおいて触媒的に生成された電流を集電する働きもする。燃料電池１５はまた、ＭＥＡおよび拡散媒体に支持構造を提供する双極板（本明細書では双極板組立体とも呼ばれる）１７を含む。この文脈において、組み立てられたスタック１の高さに対応する積み重ね方向は、図示のようにＹ軸に沿って画定されるが、これは便宜上のことであり、組立て工程中のスタック１の向きに応じて任意の適切な線寸法が等しく適切とされることが、当業者には理解されるであろう。
【００１６】
[0013]スタック１内の多数の個別的な電池１５は、対向するエンドキャップ２５、３０の対と、側壁３５、４０と、ウェットエンドユニット板１０をドライエンドユニット板５に固定するために側壁３５、４０のそれぞれに沿って垂直に配置される剛体受け要素４５とで構成されたエンクロージャまたはハウジング２０を介して、所定の位置に保持される。１つの形態では、ウェットエンドユニット板１０は、対向するエンドキャップ２５、３０にしっかりと固定されるが、ドライエンドユニット板５は、調節可能に固定される。この後者の接続法は、最終組立てまで終点固定位置が分からないようなスタック形成状況において特に有用である。このことはさらに、予想される終点固定位置の範囲に対応するように固定を適応させることを可能にする。対照的に、ウェットエンド板１０のしっかりとした固定は、互いに固定された構成要素の位置関係が実質的に不変であることを意味する。エンドキャップ２５、３０、および側壁３５、４０のうちの１つまたは複数に形成され得る成形特徴に関するさらなる詳細は、図６と併せて以下で論じられる。
【００１７】
[0014]次に図２を参照すると、車両１００（例えば、乗用車、バン、バス、トラック、またはオートバイ）が、電気モータ１２０で構成された燃料電池を基礎とした推進システム１１０を含み、電気モータ１２０は、多数の個別的な燃料電池１５を含む図１の燃料電池スタック１から、その電力を受け取る。推進システム１１０は、１つまたは複数の燃料貯蔵ガス容器１３０、１４０、ならびに電力変換装置または関連電子装置１５０、蓄電デバイス（例えば、バッテリ、ウルトラキャパシタ、など）１６０、および運用管理を提供する制御装置、および任意の数の弁、圧縮機、配管、温度調節器、および他の付属機器を含み得る。
【００１８】
[0015]推進システム１１０のスタック１を構成するために、任意の数の様々なタイプの燃料電池１５を使用することができ、これらの電池１５は、金属水素化物電池、アルカリ電池、電気ガルバニ電池、または他の変形形態の電池とすることができる。１つの好ましい（しかし必須ではない）形態では、電池１５は、上述のようなＰＥＭ燃料電池であり、この構成は、本開示の残りの部分に基づくものである。１つの好ましい形態では、スタック１内の電池１５は、車両１００の要求に応じてより高い電圧または電流収量をもたらすために、直列、並列、またはそれらの組合せで結合される。スタック１は自動車両以外の目的のために使用されてもよいことが理解されるであろう。
【００１９】
[0016]図３を再度参照すると、各双極板組立体１７は、それらが取り付けられるＭＥＡおよび拡散媒体（図示せず）と同様に、全体的に長方形の平坦な面部分１７Ａを画定し、面部分１７Ａは、面部分１７Ａを囲む周辺部を形成する４つの縁部分１７Ｂを有する。面部分１７Ａと長手寸法に沿った２つの縁部分１７Ｂとの間には、ヘッダ（またはマニホルド）部分１７Ｃ、１７Ｄの対が存在し、これらはそれぞれ、導入された反応物質が面部分１７Ａ上に形成された多数の蛇行流れ場チャネルを通過するように、対向する縁上に配置されている。１つの形態では、ヘッダ部分１７Ｃ、１７Ｄのうちの一方は、供給（または入口）ヘッダを画定し、もう一方は、排出ヘッダを画定する。代替的な構成（図示せず）では、供給および排出のヘッダ部分１７Ｃ、１７Ｄは、板組立体１７の同じ縁部に隣接して並んで配置され得る。どちらの変形形態も本発明に適合する。１つの形態では、双極板組立体１７は、鑞付け、レーザ溶接、または関連する操作を通じて継合することができる（３０４ステンレス鋼などの）適切な耐食材料の個別のシート１７Ｅ、１７Ｆ（典型的には、厚さ（すなわち、積み重ね）方向に沿って約７５ミクロンから１００ミクロンの間）で作られ得る。そのような構成では、各面部分１７Ａとともに形成された流れチャネルは、隣接する２つの電池１５が積み重ねられたときに、単一の組立体１７内でそれらの電池１５の面部分１７Ａが背中合わせの配置になるように、全体的に互いの鏡像を画定し得る。反応ガス流れ場のための流れチャネルを含むこれらのシートに加えて、独立した冷媒流れ回路を提供するために、同じように成形されたシート（図示せず）を積み重ねるように散在させることができる。そのような冷媒流れ回路は、任意の適切な流れチャネル形状（流れチャネルで示された蛇行形状など）を画定することができる。シート１７Ｅ、１７Ｆと同様に、任意のそのような追加的なシート冷媒流れ回路はまた、鑞付けまたは何らかの他の適切な結合技法を通じて結合され得る。この文脈において、双極板組立体１７は、対向する両平面上に形成された蛇行流れチャネルを有する場合もあればそうでない場合もある。例えば、そのような板がスタック１における最後の板を形成する場合、エンドユニット板（図１のエンドユニット板５、１０など）に面する側に形成されたチャネルを有することは、必要とはならないはずである。
【００２０】
[0017]タブ１７Ｇの形態をした縁部沿い起伏（縁部沿い拡張部、または側方拡張部、などとも呼ばれる）が、各組立体１７の平面内に一体に形成される。タブ１７Ｇは外方に延在するものとしてここでは示されているが、内方に突出する様々なタブ（図示せず）も形成され得ることが、当業者には理解されるであろう。いずれの変形形態も、注入されたポッティング材料が固着、接着、または他の方法で固定され得る一体に形成された部材をその変形形態が提供する限り、本発明の範囲に含まれると見なされる。この文脈において、板とタブ１７Ｇとの間の一体的な接続は、固定、溶接などによるような、別個の付着物を必要とする接続とは異なる。このようにして、追加の製作ステップが回避される。基準１８が、積み重ね方向（即ち、図示のＹ軸）に沿った厚さを画定するように、適切なポッティング材料によりタブ１７Ｇ上にオーバーモールドされる。以下でより詳細に論じられるように、円錐形の切欠き１８Ａが、板間摺動または関連する相対運動に対する抵抗力を提供するのに役立つ。積み重ね方向に沿った組立（すなわち、基準）ピンの突出をまねるポストまたはピントル（図示せず）を含めて、円錐形状１８Ａ以外の他の形状も使用され得る。上記その他の形状は、本発明の範囲に含まれるものと見なされる。
【００２１】
[0018]次に図３と併せて図４を参照すると、多数の積み重ねられた電池（ここでは双極板組立体１７のみを含む簡易化された形態で示される）の側縁部１７Ｂのうちの２つに沿った基準１８の形成に関する詳細が示されている。示されるように、基準１８を構成する注入ポッティング材料のオーバーモールディングをさらに支援するために、タブ１７Ｇに開口部が形成され得る。タブ１７Ｇ（およびその上に形成された、オーバーモールドされた基準）は双極板組立体１７の細長い縁部沿いに配置されて示されているが、板の周囲上の他の場所も使用され得ることが当業者には理解されるであろう。例えば、図５Ａおよび５Ｂに関連して以下で論じられるように、隅部へのタブ１７Ｇおよびそれらのオーバーモールドされた基準の配置もまた、本発明の範囲に含まれる。同様に、タブ１７Ｇの形状は長方形として示されているが、特にそれらがオーバーモールドされる基準１８を形成するのに役立つのであれば、他の形状（例えば、台形、半円形、など）も使用され得ることが理解されるであろう。図３に示された特定の形態では、基準１８は、円錐によって画定された領域内で実質的に中空であることにより隣接して対面する組立体１７の群の積み重ね時に２つ以上の基準１８の入れ子を可能にする、円錐形のまたは関連する厚さの特徴１８Ａを画定する。基準１８の円錐形特徴１８Ａは、本願の譲受人によって所有されかつその全体が参照により本明細書に組み込まれる、２０１４年９月１０日に出願され「ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＳＴＡＣＫ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ−ＤＡＴＵＭ  ＤＥＳＩＧＮ  ＦＯＲ  ＦＵＥＬ  ＣＥＬＬ  ＳＴＡＣＫＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＬＬＩＳＩＯＮ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ」と題された関連する米国特許出願第１４／４８２，０００号でより詳細に論じられる。重要なことには、基準１８の使用は、スタック１の組立てにピンが必要とされないようにする。
【００２２】
[0019]具体的には、基準１８は、面外の支持を提供する手段として、電池間摺動抵抗力を増大させる最近の設計（例えば、従来の設計が約４０ｇしか必要としなかったのに対して、約１６０ｇまでの荷重に耐えることができる）に関する懸念を緩和するために使用され得る。１つの具体的な形態では、基準１８は、組立体１７を構成する個々の板の縁部１７Ｂまたは隅部からの一体的な拡張部を形成する薄いタブ１７Ｇ上にオーバーモールドされ得る、剛体の耐荷重性プラスチック（エポキシまたはエラストマー材料など）から作られ得る。このようにして、スタックの組立て工程中にポッティング材料の注入のための型として作用する形状（図６に示され、図６に関連して以下でより詳細に論じられる）が、基準１８を基準１８とハウジング２０との間の相補的な抵抗嵌め（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｆｉｔ）のための柱状構成に構築するのに役立つ。図３は目下１つの双極板組立体１７につき２つの基準１８（対向する縁１７Ｂに１つずつ）を示しているが、スタック１の構成に応じてより多くのまたはより少ない数の基準１８が形成され得ることが理解されるであろう。好ましい形態では、スタック１の組立て中のより良好な位置合わせを促進するのに役立つだけでなく、より高水準の摺動抵抗力が必要とされ得る状況においてスタック１内の隣接する電池１５層間に追加的な剪断運動抵抗力を提供し得るので、各群の組立体１７につき複数の基準１８が好ましい。
【００２３】
[0020]車両１００の激しい加減速、車両１００に作用する衝撃、または燃料電池スタック１自体への類似の衝撃を含む、垂直落下などの破壊的な出来事に起因する極度の荷重変化は、スタック１内の個々の燃料電池１５を互いに移動させることにより、燃料電池スタック１に損傷を与えるか、スタック１を分解し得る。基準１８の力学的性質は、そのような荷重変化に伴う最大加速度を支えるのに十分なものでなければならない。１つの例示的な形態では、スタック１内の組立体１７の対応する各双極板のための基準１８は、１６０ｇの荷重を吸収する手段として約１５０Ｎの剪断強さを有する。
【００２４】
[0021]次に図５Ａおよび５Ｂを参照すると、基準１８の配置および形状に関する一変形形態が示されている。具体的には、個々の燃料電池１５を積み重ねるために使用される固定具２００が、上下の板２１０、２２０、ならびに、隅部取付け式基準型２３０およびガイドピン２４０を含む。フランジ取付け式軸受２５０が、それらの対向する端部において下板２２０に取り付けられた線形のガイドピン２４０の端部を受け入れるために、上板２１０に固定される。追加のドエルまたは関連する位置合わせピン（図示せず）も使用され得る。この変形形態では、固定具２００の下板２２０は、（硬化されると）基準１８になる液体ポッティング材料前駆物質を受け入れるために下板２２０の４つの隅部上に配置される、全体的に台形の型または関連するプリホーム２３０を含む。双極板組立体１７の隅部は、タブ様の拡張部（全体的に図３のタブ１７Ｇに類似する）が基準１８に係合し得るように成形される。上述のように、基準１８の数、形状、および配置は、スタック１を用いる燃料電池システムの要求に応じて変更され得る。
【００２５】
[0022]次に図４と併せて図６を参照すると、剪断および関連する電池間摺動に対する抵抗力の向上を促進するために、他の補足的な手段が使用され得る。例えば、図６は、ハウジング２０に成形または固着され得る凹み２０Ａを詳細に示す。示された形式では、ハウジング２０は、衝突の際に電池ブロック１に支持を提供しかつ電池ブロック１を積み重ね軸に沿った圧縮状態に維持するのに十分に頑丈な、実質的に一体の構造の（例えば、押出しアルミニウムを基礎とする）ものとされ得る。これらの形状は、成形された基準１８とハウジング２０内に形成された凹み２０Ａとの間の相補的な抵抗嵌めを画定する。そのような場合、成形される凹み２０Ａは、スタック１内の各組立体１７のＸ−Ｚ面内の少なくとも１つの摺動方向Ｓに沿った精密嵌合を可能にするサイズとなされ、かつ、積み重ねられた基準１８の群（目下、図３における実施形態の円錐形特徴１８Ａを欠いた実施形態で示される）の縁部に沿った配置に一致するように離間される。１つの好ましい形態では、凹み２０Ａは、押出しアルミニウムのハウジング２０に一体に形成されるが、別の変形形態では、凹み２０Ａは、別に形成されてからハウジング２０に取り付けられ得る。さらに、凹み２０Ａは、摺動方向Ｓに沿った電池間摺動運動のいかなる傾向も、ハウジング２０の実質上の全高（図１のＹ軸の積み重ね寸法と一致する）に延在する柱形状によってさらに抵抗されるように、全体的に（上方から見たときに）Ｃ形状の輪郭を画定し得る。したがって、成形される凹み２０Ａの形状は、それらが図１のＸ方向における運動に逆らう隔壁として機能するのに役立ち、また、Ｘ−Ｚ面内の他の場所での１つの運動に沿ったそのような追加の抵抗力を提供する。電気的絶縁を提供するために、スタック１の周辺部とハウジング２０の内壁との間の隙間領域に、絶縁体２０Ｂが設置され得る。
【００２６】
[0023]上述のように、図６に示された実施形態では、基準１８は円錐形特徴１８Ａを含み得ない。同様に、そのような変形形態（および図３の変形形態）は、複数の積み重ねられる燃料電池１５に本発明の一態様による基準１８を成形することによって形成された単一組立構造が、ピンまたは他の補足的な構造に依存することを必要とせずに積み重ね方向における電池１５のそれぞれの確実で正確な配置を促進するので、ピン受け入れ開口部を有することを回避し得る。さらに、各双極板または組立体１７の周辺構造に形成されるタブ１７Ｇは、スタック内の各電池または板の剪断（すなわち、面内の）力に応動する傾向が、合成物様の板厚通し板間構造を形成するための基準１８およびタブ１７Ｇの単一的特性によって抵抗されるように、ハウジング２０の相補的な形状とされた切欠きまたは凹部と係合するように作られ得る。
【００２７】
[0024]図４を再度参照すると、別の構造補強実施形態では、垂直方向に細長い保持器５０（好ましくは、アルミニウムまたは鋼から作られる）が、図６の押出しアルミニウムのハウジング２０の実施形態に一体に形成されるＣ形状の凹み２０Ａをまねる形で、突出している積み重ねられた基準１８を実質的に取り囲むかまたは覆うように、図１のエンドユニット板５、１０間に延在し得る。そのような保持器は、別体のハウジング２０を形成する必要なしに構造的剛直性を得る方法として、エンドユニット板５、１０にボルト留めされるか他の方法で固定され得る。さらに別の変形形態では、保持器は、エンドユニット板５、１０に直接固定される代わりに、スタック１の周りに形成される箱様の枠に固定され得る。そのような枠は、スタック１を構成する個々の電池１５の高さにおけるばらつきの調整を支援するために、シム５５をさらに含み得る。電気回路（図示せず）に接続するためにそれぞれのエンド板５、１０から横方向に延在する集電板６０、６５を含めて、さらなる機器も示される。エンド板５、１０の下面とスタック１の対面して隣接する上面との間の電気的および熱的な絶縁を促進するために、それらの間に絶縁板７０が設置され得る。
【００２８】
[0025]「好ましくは（ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）」、「一般に（ｃｏｍｍｏｎｌｙ）」、および「典型的に（ｔｙｐｉｃａｌｌｙ）」などの用語は、本明細書において、特許請求の範囲に記載された発明の範囲を限定するため、または、特定の特徴が特許請求の範囲に記載された発明の構造または機能にとって決定的、本質的、さらには重要であることを暗示するために用いられるのではないことに留意されたい。むしろ、これらの用語は、本発明の特定の一実施形態において利用され得るまたはされ得ない代替形態もしくは追加の特徴を強調することを目的としているに過ぎない。同様に、本発明を説明および定義する目的のために、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、本明細書においては、任意の定量比較、値、測定値、または他の表示に起因し得る固有の不確実性の程度を表すために使用されることに留意されたい。この用語はまた、本明細書においては、論争中の主題の基本機能の変化を伴うことなく、規定された参照値から定量的な代表値が変化し得る程度を表すために使用される。
【００２９】
[0026]本発明を説明および定義する目的のために、「燃料電池」などの用語は、本明細書においては、好ましくは乗り物、推進、または関連する目的のために電流を供給するために使用される１つまたは複数の個々の電池を表すために使用されることに留意されたい。さらに、「自動車（ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ）」、「自動車の（ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ）」、「乗り物の（ｖｅｈｉｃｕｌａｒ）」などの用語の変形は、文脈上他の意味を指示する場合を除き、総称的に解釈されるように意図されている。したがって、自動車への言及は、文脈においてより具体的に記載されていない限り、乗用車、トラック、バス、オートバイ、および他の類似の輸送形態を含むと理解される。
【００３０】
[0027]本発明をその特定の実施形態を参照することにより詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲において定義された本発明の範囲から逸脱することなしに修正および変更が可能であることが明らかになるであろう。より具体的には、本発明のいくつかの態様が、好ましいまたは特に有利であると本明細書において識別されたが、本発明は必ずしもそれらの本発明の好ましい態様に限定されないことが意図されている。
【符号の説明】
【００３１】
１  燃料電池スタック
５  ドライエンドユニット板
１０  ウェットエンドユニット板
１５  燃料電池
１７  双極板、双極板組立体
１７Ａ  面部分
１７Ｂ  縁部分
１７Ｃ  ヘッダ部分
１７Ｄ  ヘッダ部分
１７Ｅ  シート
１７Ｆ  シート
１７Ｇ  タブ
１８  基準
１８Ａ  切欠き、円錐形状、特徴、円錐形特徴
２０  ハウジング、エンクロージャ
２０Ａ  凹み
２０Ｂ  絶縁体
２５  エンドキャップ
３０  エンドキャップ
３５  側壁
４０  側壁
４５  剛体受け要素
５０  保持器
５５  シム
６０  集電板
６５  集電板
７０  絶縁板
１００  車両
１１０  推進システム
１２０  電気モータ
１３０  燃料貯蔵ガス容器
１４０  燃料貯蔵ガス容器
１５０  電力変換装置または関連電子装置
１６０  蓄電デバイス
２００  固定具
２１０  上板
２２０  下板
２３０  隅部取付け式基準型、プリホーム
２４０  ガイドピン
２５０  フランジ取付け式軸受
Ｓ  摺動方向
【手続補正２】
【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】
燃料電池スタックを組み立てる方法であって、
実質的に平坦な複数の燃料電池を積み重ね方向に沿って積み重ね固定具内に配置するステップであって、前記燃料電池のそれぞれが、一体に形成された少なくとも１つの縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含むステップと、
実質的に前記拡張部に対応する形状を画定する前記固定具の一部分にポッティング材料を注入するステップであって、前記ポッティング材料が、硬化されると、前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される基準を形成して、前記積み重ね方向に対して実質的に直角な方向に沿った前記配置された燃料電池の電池間運動に対する向上された抵抗力を提供するステップと、
前記配置された燃料電池をハウジング内に固定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ハウジングが、前記基準と前記ハウジングとの協働が前記電池間運動に対する抵抗力を高めるように、内部に形成された相補的な形状の拡張部を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に隣接して配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記基準が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に隣接して配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記相補的な形状の拡張部が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
積み重ね方向に沿って隣接して対面した関係に配置された複数の燃料電池であって、前記燃料電池のそれぞれが、少なくとも１つの一体に形成された縁部拡張部をその中に画定する双極板の隣に対面して配置される少なくとも１つの膜電極組立体を含む、複数の燃料電池と、
前記積み重ね方向に対して実質的に垂直な方向に沿った電池間運動に対する抵抗力を高めるために前記積み重ね方向に沿って前記配置された燃料電池に固定される、少なくとも１つのポット基準と
を備える、燃料電池スタック。
【請求項７】
前記基準との相補的な抵抗嵌めを形成する形状をその中に画定するハウジングをさらに備える、請求項６に記載のスタック。
【請求項８】
前記ハウジングに画定された前記形状が、前記積み重ね方向に沿って実質的に柱状の構造を画定する、請求項７に記載のスタック。
【請求項９】
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された縁部に沿って横方向外方に延在する、請求項６に記載のスタック。
【請求項１０】
前記一体に形成された縁部拡張部が、前記配置された燃料電池によって形成された隅部に沿って横方向外方に延在する、請求項６に記載のスタック。
【外国語明細書】
2016189328000001.pdf