(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１のフローフィールドプレート（２１）と第２のフローフィールドプレート（２２）とを有する、燃料電池用または燃料電池スタック（１）用のバイポーラプレートアセンブリであって、前記第１のフローフィールドプレート（２１）と前記第２のフローフィールドプレート（２２）とが互いに重ねて締結される、バイポーラプレートアセンブリにおいて、
前記バイポーラプレートアセンブリ（２）が、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の第１端部（２３）が前記第２のフローフィールドプレート（２２）の第２端部（２４）と同一平面上にあり、前記第１端部（２３）と前記第２端部（２４）とが前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の外郭を区画する第１のエリア（Ｉ）と、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の材料周縁部（２６）が取り除かれ、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の端部（２７）が前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）よりも陥凹し、前記第１のエリアの前記第１のフローフィールドプレートの端部（２３）よりも陥凹している少なくとも１つの第２のエリア（ＩＩ）とを有し、
少なくとも前記第１のフローフィールドプレート（２１）と前記第２のフローフィールドプレート（２２）とを正確に位置合わせするための位置合わせ構造体（８）が収容可能であるバイポーラプレートアセンブリ（２）の領域に前記陥凹端部（２７）が形成される、
ことを特徴とするバイポーラプレートアセンブリ（２）。
【請求項２】
前記陥凹端部（２７）が前記フローフィールドプレート（２１）の周縁全体の１０％未満に形成される、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）。
【請求項３】
少なくとも前記第１のフローフィールドプレートと前記第２のフローフィールドプレートとを正確に整列させるための位置合わせ構造体（８）は案内ロッドまたは案内壁である、請求項１または２に記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）。
【請求項４】
前記第２のエリア（ＩＩ）がポケット（１０）として形成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）。
【請求項５】
少なくとも第１のバイポーラプレートアセンブリ（２）と、少なくとも第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）と、前記第１および前記第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）の間に挟着された少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）とを備えた燃料電池スタックであって、前記膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）がプロトン交換膜（４１）とサブガスケット（４６）を備え、前記プロトン交換膜が２つの電極（４２、４３）の間に挟着されており、前記サブガスケットが少なくとも前記膜・電極接合体（ＭＥＡ）の周縁を取り囲んで前記第１および前記第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）を電気絶縁するように配置されている、燃料電池スタックにおいて、
少なくとも１つのバイポーラプレートアセンブリ（２）が請求項１乃至４のいずれかに記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）であることを特徴とする燃料電池スタック（１）。
【請求項６】
前記膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）の前記サブガスケット（４６）が前記第１のエリア（Ｉ）において前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の端部を越えて延在し、この第１のエリアでは、前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の前記フローフィールドプレート（２１、２２）の端部（２３、２４）が同一平面上にあり、かつ前記サブガスケットが前記第２のエリア（ＩＩ）において前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）と同一平面上にあり、この第２のエリアでは、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の端部（２７）が前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）よりも陥凹している、請求項５に記載の燃料電池スタック（１）。
【請求項７】
第１のフローフィールドプレート（２１）と第２のフローフィールドプレート（２２）とを互いに重ねて締結することによって、請求項１乃至４のいずれかに記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）を製造する方法であって、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の一端（２３）が前記第２のフローフィールド（２２）の一端（２４）と同一平面上にある第１のエリア（Ｉ）と、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の端部（２７）が前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）よりも陥凹している少なくとも１つの第２のエリア（ＩＩ）とを前記最終的なバイポーラプレートアセンブリ（２）が有するように前記第１のフローフィールドプレート（２１）が製造される、方法。
【請求項８】
前記第１のフローフィールドプレート（２１）が成形または打ち抜きによって形成された後に、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の周縁部（２６）を切り取ることによって前記第１のフローフィールドプレート（２１）の前記陥凹端部（２７）が製作され、前記切り取りステップを前記第１および前記第２のフローフィールドプレート（２１、２２）が互いに締結される前または締結された後に実施することができる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のフローフィールドプレート（２１）の前記陥凹端部（２７）が成形工程中または打ち抜き工程中に製作される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）と少なくとも第１のバイポーラプレートアセンブリ（２）と第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）とを備えた、請求項５乃至６のいずれかに記載の燃料電池スタック（１）を製造する方法であって、前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の少なくとも１つが請求項１乃至４のいずれかに記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）であり、前記少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）を前記少なくとも第１および第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）の間に挟着することによって前記燃料電池スタック（１）が製造される方法において、
前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の少なくとも１つが請求項７乃至９のいずれかに記載の方法に従って製造されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）と少なくとも第１のバイポーラプレートアセンブリ（２）と第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）とを備えた、請求項５乃至６のいずれかに記載の燃料電池スタック（１）を製造する方法であって、各バイポーラプレートアセンブリ（２）が第１のフローフィールドプレート（２１）と第２のフローフィールドプレート（２２）とを有し、これらのフローフィールドプレートが互いに重ねて締結され、かつ前記バイポーラプレートアセンブリ（２）の少なくとも１つが請求項１乃至４のいずれかに記載のバイポーラプレートアセンブリ（２）であり、前記少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリ（４）を少なくとも前記第１および第２のバイポーラプレートアセンブリ（２）の間に挟着することによって前記燃料電池スタック（１）が製造される方法において、
前記挟着ステップの後に、第１のエリア（Ｉ）と少なくとも１つの第２のエリア（ＩＩ）とを有する少なくとも１つのバイポーラプレートアセンブリ（２）を燃料電池スタック（１）に設けるために少なくとも１つの第１のフローフィールドプレート（２１）の周縁部（２６）を切り取るステップであって、前記第１のエリアにおいて、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の端部（２３）が前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）と同一平面上にあり、前記第２のエリアにおいて、前記第１のフローフィールドプレート（２１）の端部（２７）が前記第２のフローフィールドプレート（２２）の端部（２４）よりも陥凹している、ステップを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池用または燃料電池スタック用のバイポーラプレートアセンブリ、前記バイポーラプレートアセンブリを備えた燃料電池スタック、および前記バイポーラプレートアセンブリまたは前記燃料電池スタックを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、燃料電池スタックは複数の膜・電極接合体（ＭＥＡ）を備え、これらの接合体はいわゆるバイポーラプレートアセンブリによって分離されている。バイポーラプレートアセンブリ自体は、通常、少なくとも２つの金属板、すなわちいわゆるフローフィールドプレートを備えており、これらのプレートは互いに重ねて配設され、一方の側に反応物質用のフローフィールドを有し、もう一方の側に冷却流体用のフローフィールドを有する。バイポーラプレートアセンブリでは、冷却流体用フローフィールドは互いに対向し、一方、反応流体用フローフィールドはバイポーラプレートアセンブリの外表面に配置されて、ＭＥＡに対向する。燃料電池スタックの動作中にＭＥＡにより生成された電流は、バイポーラプレートアセンブリ間の電位差を生み出す。その結果、各バイポーラプレートアセンブリは、短絡を避けるためにいかなる状況においても互いに電気的に分離しておかなければならない。
【０００３】
この電気的な分離の問題を解決するために絶縁層、すなわちいわゆるサブガスケットが設けられており、このサブガスケットは、膜・電極接合体の周縁に配置されているか、またはこの周縁を取り囲んでいて、これにより、膜・電極・サブガスケットアセンブリが形成される。サブガスケットは、通例、バイポーラプレートアセンブリの端部を越えて延在し、これにより十分な短絡保護が実現できる。
【０００４】
燃料電池スタックを組み立てる際、バイポーラプレートアセンブリとＭＥＡは、燃料電池スタックの働きを確実にするために互いに精確に位置合わせしなければならない。この位置合わせを容易にするために、各バイポーラプレートアセンブリおよび膜・電極・サブガスケットアセンブリに少なくとも１つの、好ましくは２つの特有のエリアを設けることが知られており、この特有のエリアにおいて、バイポーラプレート／膜・電極・サブガスケットアセンブリの幾何学的形状に基づいて位置合わせツールを配置することが可能となる。前記位置合わせツールはいわゆる案内ロッドまたは案内壁であってもよく、このツールによって最終的な燃料電池スタックの外法寸法が画定される。
【０００５】
燃料電池スタックの諸要素を精確に位置合わせするために、これらのエリアでは、サブガスケットがバイポーラプレートアセンブリの端部を越えて延在していないことが必要である。残念ながら、このことはまた、これらのエリアにおいて電気的分離が不十分になることを意味するので、したがって、これらのエリアでは、主にバイポーラプレートが曲がっていること、および／または組み立てが不適切であることによって短絡が生じる危険性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
以上のことから、本発明の課題は、上記のような電気的障害を防止するように調節された幾何学的形状を有するバイポーラプレートアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１に記載のバイポーラプレートアセンブリ、請求項５に記載の燃料電池スタック、請求項７に記載のバイポーラプレートアセンブリ製造方法、ならびに請求項１０および／または１１に記載の燃料電池スタック製造方法によって解決される。
【０００８】
上記説明のように、燃料電池スタックは、通常、複数のバイポーラプレートアセンブリと複数の膜・電極・サブガスケットアセンブリとを備え、これらのアセンブリは、２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリの間に各々の膜・電極・サブガスケットアセンブリが挟着されるように互いに交互に配置されている。膜・電極・サブガスケットアセンブリ自体はプロトン交換膜とサブガスケットを備え、プロトン交換膜は２つの電極の間に挟着され、サブガスケットは少なくとも膜・電極接合体の周縁を取り囲んで、バイポーラプレートアセンブリを電気的に絶縁するように配置されており、これらのバイポーラプレートアセンブリは膜・電極・サブガスケットアセンブリを間に挟み込む。
【０００９】
前記燃料電池用または前記燃料電池スタック用のバイポーラプレートアセンブリは、少なくとも第１のフローフィールドプレートと第２のフローフィールドプレートを有し、この第１のフローフィールドプレートと第２のフローフィールドプレートは互いに重ねて締結される。
【００１０】
電気的障害を回避してバイポーラプレートアセンブリを短絡から保護するために、バイポーラプレートアセンブリが、第１のフローフィールドプレートの一端が第２のフローフィールドの一端と同一平面上にある第１のエリアと、第１のフローフィールドプレートの端部が第２のフローフィールドプレートの端部よりも陥凹している少なくとも１つの第２のエリアとを有することが提案される。
【００１１】
バイポーラプレートアセンブリのこの修正された幾何学的形状によって、すなわち、第１のフローフィールドプレートの端部が陥凹していることによって、前記バイポーラプレートアセンブリを備えた燃料電池スタックのサブガスケットが不十分に配置されたエリア、すなわち、前記サブガスケットがバイポーラプレートアセンブリの端部を越えて延在していないエリアであっても、バイポーラプレートアセンブリ間の短絡の危険性を回避することができる。
【００１２】
前記陥凹端部はフローフィールドプレートの周縁全体の１０％未満に形成されることが好ましい。
【００１３】
好ましい一実施形態では、前記陥凹端部は、少なくとも前記第１のフローフィールドプレートと第２のフローフィールドプレートとを正確に位置合わせするための位置合わせ構造体、好ましくは案内ロッドまたは案内壁が収容可能であるような、バイポーラプレートアセンブリの領域に形成される。この領域では、通常、サブガスケットは、精確な位置合わせ結果を得るためにバイポーラプレートの端部と同一平面上にあることが必要であるが、このことは短絡の危険性を高めることになる。このエリアに第１のフローフィールドプレートの前記陥凹端部を設けることによって、隣接するバイポーラプレートアセンブリ間の接触の危険性が低減される。
【００１４】
前記位置合わせ構造体を収容するために、陥凹端部の存在する第２のエリアがポケット状に形成されていることが好ましいことがある。有利には、前記ポケットは位置合わせ構造体、すなわち案内ロッドまたは案内壁を容易に収容でき、位置合わせ構造体に燃料電池をより精確に位置決めすることが可能である。これにより、燃料電池要素の位置合わせの精度を向上させることができる。
【００１５】
留意すべきこととして、案内壁を位置合わせ構造体として用いる場合、前記ポケットは不必要であろうが、存在していてもかまわない。
【００１６】
位置合わせの精度をさらに向上させるために、バイポーラプレートアセンブリまたは燃料電池スタックはそれぞれただ単一の陥凹端部エリアでなく、陥凹端部を備えた少なくとも２つの第２のエリアを有する。これにより、前記少なくとも２つの第２のエリアは互いに反対側に配置されることが好ましく、また、互いに対して対角線上に反対側に配置されることが好ましい。
【００１７】
本発明のもう１つの態様は、少なくとも第１のバイポーラプレートアセンブリと、少なくとも第２のバイポーラプレートアセンブリと、前記第１および第２のバイポーラプレートアセンブリの間に挟着された少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリとを備えた燃料電池スタックに関する。膜・電極・サブガスケットアセンブリはプロトン交換膜とサブガスケットを備え、プロトン交換膜は２つの電極の間に挟着されており、サブガスケットは少なくとも膜・電極接合体の周縁を取り囲んで、前記第１および第２のバイポーラプレートアセンブリを電気的に絶縁するように配置されている。したがって、バイポーラプレートアセンブリの少なくとも１つが上述したようなバイポーラプレートアセンブリであることが好ましい。
【００１８】
また別の好ましい一実施形態では、膜・電極・サブガスケットアセンブリのサブガスケットが前記第１のエリアにおいてバイポーラプレートアセンブリの端部を越えて延在し、この第１のエリアでは、バイポーラプレートアセンブリのフローフィールドプレートの端部は同一平面上にあり、かつ前記サブガスケットが前記第２のエリアにおいてバイポーラプレートアセンブリの第２のフローフィールドプレートの端部と同一平面上にあり、この第２のエリアでは、第１のフローフィールドプレートの端部はバイポーラプレートアセンブリの第２のフローフィールドプレートの端部よりも陥凹している。この配置によって、燃料電池スタック全体にわたって、隣接するバイポーラプレートアセンブリ間の最適な電気絶縁が保証され、燃料電池スタック要素を精確に位置合わせすることが可能となる。もしサブガスケットが第２のエリアで燃料電池スタックの他の要素と同一平面上になければ、燃料電池スタック要素の位置合わせの際、サブガスケットがバイポーラプレートアセンブリの端部よりも突出することによる許容差の範囲内でばらつきが生じる可能性がある。
【００１９】
また別の好ましい一実施形態では、膜・電極・サブガスケットアセンブリが２つのガス拡散層をさらに備え、これらのガス拡散層はプロトン交換膜、電極およびサブガスケットを間に挟み込み、その際、サブガスケットはガス拡散層を越えて延在する。この配置もまた、燃料電池スタックの諸要素が互いに十分に電気的に絶縁されることを保証する。
【００２０】
さらに別の一実施形態では、前記第２のエリアが、各々の膜・電極・サブガスケットアセンブリ上および各バイポーラプレートアセンブリ上にポケットとして形成される。したがって、ただ単一のポケットが存在するのではなく、少なくとも２つのポケットが設けられることが好ましく、これらのポケットは互いに対して反対側に配置されることが好ましい。
【００２１】
この配置によって、燃料電池スタックにおいて所定の位置で案内ロッドまたは案内壁を用いることが可能となり、これにより、正確かつ精密な位置合わせが保証できる。
【００２２】
本発明のもう１つの態様は、上述のバイポーラプレートアセンブリまたは上述の燃料電池スタックを製造する方法に関する。
【００２３】
上述のバイポーラプレートアセンブリを製造するために、通常、第１のフローフィールドプレートと第２のフローフィールドプレートが互いに重ねて締結される。したがって、第１のフローフィールドプレートアセンブリを製造する方法としては次のような方法が好ましい。すなわち、前記第１のフローフィールドプレートの一端が前記第２のフローフィールドの一端と同一平面上にある第１のエリアと、前記第１のフローフィールドプレートの端部が前記第２のフローフィールドプレートの端部よりも陥凹している少なくとも１つの第２のエリアとを最終的なバイポーラプレートアセンブリが有するように、第１のフローフィールドプレートアセンブリを製造することが好ましい。
【００２４】
陥凹端部を有する第２のエリアの製作は、第１のフローフィールドプレートが成形または打ち抜きにより形成された後、第１および第２のフローフィールドプレートが互いに締結される前または締結された後に第１のフローフィールドプレートの周縁部を切り取ることによって行うことができる。このことが有する利点は、両フローフィールドプレートを同一の構成にすることができ、１つのプレートのみを後処理することで第２のエリアに陥凹端部を設けることができることである。
【００２５】
あるいは、陥凹端部を有する第２のエリアは、第１のフローフィールドプレートの成形工程中または打ち抜き工程中に製作することもでき、この場合、フローフィールドプレートの後処理が不要となる。
【００２６】
燃料電池スタックを製造するために、本方法は、少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリを準備するステップ、陥凹端部を備えた少なくとも１つの第２のエリアをすでに有している上述の少なくとも第１および第２のバイポーラプレートアセンブリを準備するステップ、および膜・電極・サブガスケットアセンブリを第１のバイポーラプレートアセンブリと第２のバイポーラプレートアセンブリとの間に挟着するステップを含む。
【００２７】
燃料電池スタックの諸要素を正確に位置合わせするために、燃料電池スタック要素を位置合わせ構造体、例えば案内ロッドまたは案内壁を用いて位置合わせすることができる。したがって、前記第２のエリアは、位置合わせ構造体の収容が容易になるようにポケットとして形成されることが好ましい。
【００２８】
あるいはまた、まず燃料電池スタックを組み立て、この燃料電池スタック組み立て後に第１のフローフィールドプレートの周縁部を切り取ることも可能である。
【００２９】
燃料電池スタック自体を製造するために、本方法は、さらに、以下の諸ステップの少なくとも１つを含むことができる。すなわち、プロトン交換膜を２つの電極の間に挟着することによって少なくとも１つの膜・電極・サブガスケットアセンブリを製造するステップ、得られた膜・電極接合体の周縁をサブガスケットで取り囲むステップであって、このサブガスケットが第１および第２のバイポーラプレートアセンブリを電気的に絶縁するように構成されているステップ、少なくとも第１および第２のバイポーラプレートアセンブリを製造するステップであって、各バイポーラプレートアセンブリについて第１のフローフィールドプレートと第２のフローフィールドプレートが互いに重ねて締結されるステップ、膜・電極・サブガスケットアセンブリを第１のバイポーラプレートアセンブリと第２のバイポーラプレートアセンブリとの間に挟着するステップであって、サブガスケットが少なくとも第１のエリアにおいてこれらのバイポーラプレートアセンブリの周縁を越えて延在するように挟着するステップ、および、バイポーラプレートアセンブリと膜・電極・サブガスケットアセンブリとを位置合わせ構造体に交互に配置するステップであって、その際、バイポーラプレートアセンブリと膜・電極・サブガスケットアセンブリとに設けられたポケットに位置合わせ構造体が収容されるステップ、以上のステップのうち少なくとも１つを含むことができる。
【００３０】
その他の好ましい諸実施形態については、従属請求項ならびに本明細書および図面において明らかにされている。したがって、他の要素と組み合わせて説明または図示されている諸要素は、保護範囲を逸脱することなく単独でまたは他の要素と組み合わせて存在することも可能である。以下において、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。そこでは、図は単なる例示にすぎず、保護範囲を限定することを意図するものではない。保護範囲は付随の諸請求項によってのみ定められる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】諸要素の位置合わせ中の燃料電池スタックを示す斜視図である。
【図２】第１のエリアＩにおけるバイポーラプレートアセンブリの一部を示す断面図である。
【図３】膜・電極・サブガスケットアセンブリを示す断面図である。
【図４】燃料電池スタックの一部を示す斜視図である。
【図５】第２のエリアＩＩにおけるバイポーラプレートアセンブリを示す断面図である。
【図６】図１に示された燃料電池スタックの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下において、同一または類似の機能要素は同一の参照符号で示されている。
【００３３】
図１は、組立工程中の燃料電池スタック１を示す模式図である。燃料電池スタック１は複数のバイポーラプレートアセンブリ２を有し、これらのバイポーラプレートアセンブリは膜・電極・サブガスケットアセンブリ４を自らの間に挟み込む。
【００３４】
第１のエリアＩにおけるバイポーラプレートアセンブリ２の断面図である図２に示されているように、バイポーラプレートアセンブリ２は、通常、少なくとも第１のフローフィールドプレート２１と第２のフローフィールドプレート２２とを備え、これらのプレートは互いに重ねて例えば半田付けまたは溶接によって締結される。各フローフィールドプレートは端部２３、２４を有し、これらの端部は、第１のエリアＩにおいて互いに対して同一平面上にあり、それぞれのフローフィールドプレート２１、２２の外輪郭を画定する。こうして得られたバイポーラプレートアセンブリ２は、外表面において、反応物質を膜・電極・サブガスケットアセンブリ４へ案内するためのフローフィールド構造体２５のような通路を有する（図１を参照）。
【００３５】
膜・電極・サブガスケットアセンブリ４のうちの１つの模式断面図が図３に示されている。図３からわかるように、膜・電極・サブガスケットアセンブリ４は、通常、プロトン交換膜４１を有し、このプロトン交換膜は２つの電極４２、４３の間に挟着されている。こうして得られた膜・電極接合体（ＭＥＡ）も同様に２つのガス拡散層４４および４５の間に挟着されており、これらのガス拡散層は電極４２、４３への反応物質の分配を行う。ＭＥＡを電気絶縁するために、ＭＥＡはサブガスケット４６によって取り囲まれており、このサブガスケットは膜・電極・サブガスケットアセンブリ４の外周縁を画定する。このサブガスケット４６はまた、２つの隣接するバイポーラプレートアセンブリ間の電気絶縁を保証し、通常、バイポーラプレートアセンブリ２の端部２３、２４を越えて延在する。燃料電池スタックの動作中にはバイポーラプレートアセンブリ２間に電位差が生じるので、燃料電池スタックの電気絶縁が必要である。
【００３６】
図４は燃料電池スタック１の一部を示す斜視図である。図４からわかるように、バイポーラプレートアセンブリ２は膜・電極・サブガスケットアセンブリ４を挟み込み、そこでは、膜・電極・サブガスケットアセンブリ４のサブガスケット４６はバイポーラプレートアセンブリ２の端部２３、２４を越えて延在する。また、図４からわかるように、バイポーラプレートアセンブリ２のフローフィールドプレート２１、２２の端部２３、２４は第１のエリアＩにおいて互いに同一平面上にあり、一方、第２のエリアＩＩにおいて、周縁部２６がバイポーラプレートアセンブリ２の第１のフローフィールドプレート２１の材料から取り除かれ、その結果、第１のフローフィールドプレート２１の端部２３は第２のフローフィールドプレート２２の端部２４よりも陥凹している。この陥凹端部は参照符号２７で示されている。
【００３７】
この陥凹端部２７は、図４に示されているように燃料電池スタックを組み立てた後に製作することができるが、また、バイポーラプレートアセンブリ２が組み立てられた後に、またはフローフィールドプレート２１、２２が互いに重ねて締結される前に材料２６を取り除くことも可能である。フローフィールドプレート２１の製造後にフローフィールドプレートから材料を切り取ること以外に、フローフィールドプレート自体の製造中、例えばフローフィールドプレート２１の成形中または打ち抜き加工中に陥凹端部２７を設けることも可能である。この場合、フローフィールドプレートの後処理が不要となる。
【００３８】
陥凹端部２７はまた、バイポーラプレートアセンブリ２の第２のエリアＩＩの断面図である図５にも示されている。この図からわかるように、バイポーラプレートアセンブリ２の第１のフローフィールドプレート２１は陥凹端部２７を有し、一方、第２のフローフィールドプレート２２は陥凹端部２７を有していない。２つのバイポーラプレートアセンブリ２の間に膜・電極・サブガスケットアセンブリ４が配置されている。図示されたエリアＩＩの断面では、膜・電極・サブガスケットアセンブリ４はバイポーラプレートアセンブリ２の端部２３を越えては延在しておらず、その結果、陥凹端部２７がなければ、バイポーラプレートアセンブリ２の１つが例えば曲がっている場合にこれらのバイポーラプレートアセンブリ２間の接触が生じるかもしれない。しかしながら、第１のフローフィールドプレート２１の陥凹端部２７によって、膜・電極・サブガスケットアセンブリ４がバイポーラプレートアセンブリの端部２３、２４を越えて十分に延在していなくても、バイポーラプレートアセンブリ２間の接触を回避できる。
【００３９】
このような不適切な電気的接触が通常生じる領域は、サブガスケットがバイポーラプレートを越えて突出することを避ける必要がある領域である。サブガスケットのこの突出を避ける必要がある領域は、燃料電池スタック要素の精確な位置合わせの実施を支援するための位置合わせツール／位置合わせ構造体が配置される領域である。このエリアでは、燃料電池要素は全要素の精確な位置合わせを保証するために互いに同一平面上にあることが必要である。
【００４０】
このことは図１および詳細図である図６から見て取れる。図１は燃料電池スタック１の組立工程を示し、燃料電池スタック１の諸部分、すなわちバイポーラプレートアセンブリ２および膜・電極・サブガスケットアセンブリ４は接地板６上に配設されており、少なくとも１つの、好ましくは２つの位置合わせ構造体を使って位置合わせされる。この位置合わせ構造体の例として、図１に２つの案内ロッド８が示されている。案内ロッド８の代わりに案内壁を使うこともでき、案内壁は燃料電池スタック１の両側に沿って延在する。
【００４１】
燃料電池要素の精確な位置合わせを行うために、案内ロッド８はポケット１０に収容されており、これらのポケットはバイポーラプレートアセンブリ２および膜・電極・サブガスケットアセンブリ４に設けられている。したがって、これらの領域では、サブガスケット４６がバイポーラプレートアセンブリ２の端部２３、２４を越えて突出している場合、燃料電池要素の位置合わせがその突出部による許容範囲内でしか可能ではなくなるので、このような突出は逆効果となるであろう。
【００４２】
さらに、燃料電池スタック１の位置合わせは、詳細図である図６にも示されており、この図は２つのエリアＩおよびＩＩを示す。第１のエリアＩでは、フローフィールドプレート２１、２２の端部２３、２４は互いに同一平面上にあり、一方、第２のエリアＩＩでは、第１のフローフィールドプレートの端部２７は第２のフローフィールドプレート２２の端部２４よりも陥凹している。また、そこに示されているように、第１のエリアＩではバイポーラプレートアセンブリ２の両端部２３、２４が案内ロッド８に接触し、第２のエリアＩＩでは、第２のフローフィールドプレートの端部２４のみが案内ロッド８に接触する。
【００４３】
したがって、この新たな構成、すなわちバイポーラプレートアセンブリのフローフィールドプレートの１つが陥凹端部を有する構成によって、膜・電極・サブガスケットアセンブリ４がバイポーラプレートアセンブリ２と同一平面上にある領域であっても、隣接するバイポーラプレートアセンブリ２間の電気絶縁が保証されることになる。
【符号の説明】
【００４４】
１          燃料電池スタック
２          バイポーラプレートアセンブリ
２１、２２  フローフィールドプレート
２３、２４  フローフィールドプレートの端部
２５        フローフィールド
２６        フローフィールドプレートの周縁部
２７        陥凹端部
４          膜・電極・サブガスケットアセンブリ
４１        プロトン伝導膜
４２、４３  電極
４４、４５  ガス拡散層
４６        サブガスケット
６          接地板
８          案内ロッド
１０        ポケット
Ｉ          第１のエリア
ＩＩ        第２のエリア
【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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