JP2003518711A - バイポーラプレートを用いた電気化学セル設計 - Google Patents

バイポーラプレートを用いた電気化学セル設計

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Abstract

(57)【要約】 バイポーラプレートを使用する電気化学セル配列を開示する。バイポーラプレートは、好ましくはチタンの金属箔（３１、３３）の、流体場を有する様にエンボス加工された単一シートまたは複数のシートから形成される。バイポーラプレートは酸素経路（４１）、水素経路（４５）、冷却剤経路（４３）を形成し、セルスタックの隣接セル間のセパレータとして機能する。本発明のバイポーラプレートは従来のバイポーラプレートに比べ、軽量で小さく、延性があり、安価で、容易に製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （技術分野） この発明は電気化学電池（セル：ｃｅｌｌ）に関し、特に電気化学セルにおい
て使用するためのバイポーラプレート（ｂｉｐｏｌａｒ ｐｌａｔｅ）に関する
。
【０００２】 （背景技術） 電気化学セルはエネルギー変換装置であり、通常電解電池または燃料電池のい
ずれかに分類される。電解電池では水の電気分解により水素および酸素ガスが発
生するため、典型的には水素が生成し、水素を酸素と電気化学的に反応させ電気
を発生させることにより燃料電池として機能する。
【０００３】 図１には、典型的なプロトン交換膜燃料電池１０の部分断面図が示されている
。燃料電池１０では、水素ガス１２と反応水１４が水素電極（アノード）１６に
導入され、酸素ガス１８が酸素電極（カソード）２０に導入される。燃料電池動
作用の水素ガス１２は純粋水素源、メタノールあるいは他の水素源から供給する
ことができる。水素ガスは電気化学的にアノード１６で反応して水素イオン（プ
ロトン）と電子が発生し、電子はアノード１６から電気的に接続された外部負荷
２２を通って流れ、プロトン２４は膜２４を通ってカソード２０に移動する。カ
ソード２０では、プロトンと電子が酸素ガスと反応して水１４′が形成され、そ
の水はさらに膜２４からカソード２０に移動したすべての反応水１４を含む。ア
ノード１６およびカソード２０を横切る電位を利用して、外部負荷に電力を供給
することができる。
【０００４】 図１に示した燃料電池と同じ構造が従来、電解電池においても使用されている
。典型的なアノード送り（ｆｅｅｄ）水電解電池では、プロセス水は酸素電極側
（電解電池では、アノード）から電池に送り込まれ、酸素ガス、電子およびプロ
トンが形成される。電解反応はアノードに電気的に接続された電源の正端子、お
よび水素電極（電解電池では、カソード）に接続された電源の負端子により促進
される。酸素ガスおよびプロセス水の一部は電池から出て行き、プロトンと水は
プロトン交換膜を横切ってカソードに移動しそこで水素ガスが形成される。カソ
ード送り電解電池では、プロセス水は水素電極上に送られ、水の一部はカソード
から膜を横切ってアノードに移動し、そこでプロトンと酸素ガスが形成される。
プロセス水の一部は電池のカソード側から出て行き、膜を通過しない。プロトン
は膜を横切ってカソードに移動しそこで水素ガスが形成される。
【０００５】 一定の配列では、電気化学セルを使用し、必要に応じて電気を水素に、かつ水
素を電気に変換することができる。そのようなシステムは通常再生燃料電池シス
テムと呼ばれる。
【０００６】 典型的な電気化学セルは、１つのスタック内に配列された多くの個々のセルを
含み、スタック構造内に形成された入力および出力コンジットによりセルを介し
て作用流体が誘導される。スタック内のセルは連続して配列され、それぞれがカ
ソードと、プロトン交換膜と、アノードとを含む。従来の一定配列では、アノー
ド、カソードあるいはその両方共がガスの膜への拡散を容易にするガス拡散電極
である。各カソード／膜／アノードアセンブリ（以後、「膜電極アセンブリ」ま
たは「ＭＥＡ」とする）は典型的にはスクリーンパックまたはバイポーラプレー
トを構成する流れ場（フローフィールド：ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ）により両側で
支持される。そのような流れ場は流体移動および膜水和を容易にし、ＭＥＡを機
械的に支持する。
【０００７】 燃料電池、および程度は低いが電解電池では広範にバイポーラプレートが使用
され、流体流れ場、シーリング、およびセルスタック内のセル間の電気的接続が
提供される。バイポーラプレートを使用すると、セパレータプレート、絶縁プレ
ート、および少なくとも２つのスクリーンパックを単一ユニットのバイポーラプ
レートと置換することによりセルスタックサイズを減少させることができる。し
たがって、バイポーラプレートは水素および酸素流れ場、かつシーリング部材の
両方として機能しスタックが簡略化され、空間が制約され制御因子となっている
場合、例えば自動車産業において特に有効となる。
【０００８】 従来のバイポーラプレートは典型的には炭素または複合体ブロックから所望の
形状に鋳造または機械加工される。しかしながら、適した構造上の一体性を得る
と共に必要な機械加工を可能とするためには、これらの部品は典型には非常に厚
く、約０．１２５インチ（約ミクロン）より大きなオーダーである。とりわけ高
い圧力差の下でしばしば動作する電解電池では厚い。その結果、バイポーラプレ
ートはしばしば重くコストがかかる。さらに、炭素プレートはもろく、これらの
プレートは衝撃および振動が重要な因子である自動車の電気化学セルに適用する
にはあまり有効ではない。
【０００９】 したがって当分野で必要なのは、延性のある、軽量の、コストが低く、容易に
製造することができる構造上の一体性の高いバイポーラプレートアセンブリであ
る。
【００１０】 （発明の開示） 燃料電池や電解電池などの電気化学反応器用のコストの低いバイポーラプレー
トアセンブリは少なくとも１つの導電性材料の箔シートを含み、そのシート上に
流れ場が存在する。
【００１１】 したがって、バイポーラプレートを使用する電気化学セルスタックは、少なく
とも２つの膜アセンブリであって、それぞれが電解質膜の対向する側に配置され
たアノード電極とカソード電極とを有する膜アセンブリと、少なくとも１つの導
電性材料製の箔シートを有するバイポーラプレートであって、前記シートは水素
流れ場と酸素流れ場とを有し別個の水素および酸素流路（フローパッセージ：ｆ
ｌｏｗ ｐａｓｓａｇｅ）が形成され、前記バイポーラプレートは１つの膜アセ
ンブリのアノード電極と他の膜アセンブリのカソード電極との間に配置されるバ
イポーラプレートと、第１の膜アセンブリと最後の膜アセンブリに隣接する電気
化学セルの各端に配置された２つの端板（エンドプレート：ｅｎｄ ｐｌａｔｅ
）とを含む。
【００１２】 図面について説明する。図面は例示的なものであり限定するものではない。複
数の図面において同様の要素には同様の符号を付する。
【００１３】 （発明を実施するための最良の形態） 電気化学セルスタックにおいて使用するためのバイポーラプレートは箔から構
成された１以上の金属シートを含み、その箔上には流れ場が形成されている。バ
イポーラプレートの全体形状は電気化学セルと適合し、すなわち、典型的には正
方形、長方形、円形、八角形、六角形などである。１以上の箔を使用して各セル
内で、水素／燃料、空気／酸素、および他の電気化学セル反応物および／または
生成物、および必要に応じて冷却剤などの反応物に対する流路を各セル内に形成
させることができる。各バイポーラプレートの周囲は、各セル部品を通ってある
いはその周りに存在するタイロッドを用いて加圧して配置したガスケット、典型
的にはゴム、プラスチックあるいは他の延性のある材料またはそれらの組み合わ
せを用いてシールされる。
【００１４】 箔は電気化学セル環境と適合し、その上に流れ場を形成することができると共
にセル動作条件に耐える、あるいはクラックが生じてまたは故障して反応物およ
び／または冷却剤が混合することがないように十分な構造一体性を維持すること
ができるいずれかの導電性材料とすることができる。好ましくはこの箔は十分な
構造一体性と弾性とを有するため膜と電極アセンブリとセルの残りとの間にスプ
リングが形成され、これにより膜と電極アセンブリが実質的に均一に加圧される
ことによりクリープが避けられる。可能な材料としては、金属、金属合金および
金属超合金、例えば鉄およびステンレス鋼などの鉄合金、チタン、ニオブ、ニッ
ケルおよびハステロイ（ＨＡＳＴＥＬＬＯＹ、登録商標）（インジアナ州ココモ
所在のヘインズインターナショナル（Ｈａｙｎｅｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ
ｌ）から市販されている）などのニッケル合金、コバルトおよびエルギロイ（Ｅ
ＬＧＩＬＯＹ、登録商標）（イリノイ州エルギン所在のエルギロイ（登録商標）
リミテッドパートナーシップ（Ｅｌｇｉｌｏｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｐａｒｔｎｅ
ｒｓｈｉｐ）から市販されている）およびＭＰ３５Ｎ（登録商標）（ニューヨー
ク州ライ所在のマリーランドスペシャリティワイヤ社（Ｍａｒｙｌａｎｄ Ｓｐ
ｅｃｉａｌｉｔｙ Ｗｉｒｅ Ｉｎｃ．）から市販されている）などのコバルト
超合金、ハフニウム、ジルコニウム、タングステン、およびタンタルが挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。その中でも特にチタンが強度、耐久性、
有用性、低コスト、延性、低密度、電気化学セル環境との適合性の点から好まし
い。
【００１５】 箔は動作中、セルスタック内の圧力に耐え得るほど十分な厚さを有し、すなわ
ち、十分な構造一体性を有する。例えば、単一層のチタン箔バイポーラプレート
では、箔の厚さは約１から約２０ｍｉｌであり、好ましくは約２から約１０ｍｉ
ｌである。層の数に関係なく、バイポーラプレート全体の厚さは典型的には約１
０ｍｉｌ未満であり、約２ｍｉｌから約５ｍｉｌが好ましい。
【００１６】 バイポーラプレートを形成する場合、１つのまたは複数のシートの箔はその上
に形成された流れ場を有することができ、シートの望ましい数は望ましい流れ場
の数に依存する。典型的には、別個の水素／燃料、酸素／空気、および冷却剤流
れ場を有するシステム、すなわち燃料電池適用では２つのシートが使用されるが
、より多くのシートを使用することもできる。一方、別個の水素／燃料および酸
素／空気流れ場を有する電解電池適用では単一のシートが好ましい。
【００１７】 １つの実施の形態では、１つのまたは複数のシートは所望の流れ場を有するよ
うにエンボス加工することができる。エンボス加工は、金属を引き延ばしすぎず
に、または故障を招きがちな弱い領域を形成させずに箔内に流路を形成すること
ができるスタンピング、等方加工プレス、圧延などの従来の箔形成プロセスを用
いて実行することができる。成形（例えば、射出成形）、鋳造または他の技術な
どの他の流れ場形成技術も使用することができる。
【００１８】 流路のサイズおよび形状はどのようなものであってもよいが、好ましくは反応
物を導入し生成物を除去しセルを冷却するのに有効な流れを形成するものであり
、限定された流れのゾーンの無いサイズおよび形状が好ましい。例えば、燃料電
池では、流れ場は十分な水素をアノードに、酸素をカソードに導入し、十分な水
をカソードから除去するサイズおよび形状が必要である。１つの電解適用では、
流れ場は十分な水をカソードへ導入し、十分な水素と水をカソードから、十分な
酸素をアノードから除去するサイズおよび形状が必要である。流路は正方形、長
方形、半円形、多角形、実質的に環状、あるいは他のいずれかの形状とすること
ができ、いずれかの望ましい流れ場の全体形状、例えば、直線、螺旋、ジグザク
などを形成することができる。
【００１９】 典型的には、電解セルスタックでは、箔の直径は約１．５フィート（０．４６
メートル）以上までであり、好ましくは約０．１５（．０４６メートル）から約
１．０フィート（０．３１メートル）までである。また、箔の厚さは典型的には
約０．００２５インチ（６３．５μｍ）以上までであり、好ましくは０．０００
１インチ（２．５４μｍ）から０．００１５インチ（３８．１μｍ）であり、特
に好ましい厚さは電気化学セルの所望の寸法に依存する。
【００２０】 燃料電池では上述したように、バイポーラプレートは好ましくはそれを通る少
なくとも１つの冷却剤流れ場を有し、セル内での発熱反応により引き起こされる
蓄積熱が除去され、これにより膜アセンブリの劣化が阻止される。その結果、少
なくとも１つの冷却剤経路は好ましくは組み立てられたバイポーラプレートの少
なくとも１つを通って形成され、水、エチレングリコール、アルコール類などの
冷却剤は実質的にすべての膜アセンブリに隣接して通過することができ、過剰の
熱が除去できる。この冷却剤流れ場および関連する冷却剤流路は典型的には、個
々のバイポーラプレートの他の流れ場および経路と同様のサイズおよび形状を有
する。
【００２１】 図２について説明する。バイポーラプレートは箔シート３１、３３を含むこと
ができ、好ましくは組み立てられると、酸素経路４１と、水素経路４５と、水素
経路４５と酸素経路４１との間の冷却剤経路４３とが形成される。バイポーラプ
レートの両側は電極支持体３２を含むことができ、膜アセンブリ、および保護リ
ングやガスケットなど（図示せず）の従来の部品が経路内に押し出されないよう
にしている。電極支持体３２は膜アセンブリを支持することができると共に基準
に合った質量の流れ条件下で流体接続を提供するいずれかの多孔質媒体とするこ
とができるが、典型的にはカーボン紙、布またはフェルト、多孔質金属、または
同様の質量輸送能を有する他の薄い材料、金属繊維または金属粒状プレート（焼
結させてもよい）、エキスパンドメタルスクリーン、織または不織スクリーン、
またはそれらを組み合わせたものである。例えば、エキスパンドメタルスクリー
ンは膜を支持し、水素ガスと水、酸素ガスと水、をそれぞれ通過させることがで
き、電流を通すことができる従来のスクリーンとすることができる。圧力および
他の応力の問題を解決するために、スクリーンサイズおよびストランド厚は個々
の層により、あるいは全体のスクリーンパックに対し調整することができる。
【００２２】 例えば、典型的にはスクリーンはエッチングされた、あるいは穴が開けられた
シートまたは織金属メッシュの１以上の層を含み、スクリーンサイズは典型的に
は約７／０までであり、ほとんどの適用例では約３／０から約５／０のサイズが
好ましい。セルの低圧側の膜と電極アセンブリに隣接させて配置したスクリーン
層ではストランド厚は約０．００５インチ（１２７μｍ）が好ましく、残りのス
クリーン層ではストランド厚は約０．００５インチ以上が一般に好ましい。スク
リーンは鉄（例えばステンレス鋼）、ニッケル、ニオブ、ジルコニウム、コバル
ト、タンタル、チタン、炭素、ハフニウムなど、合金、およびそれらの超合金を
含む材料で構成することができる。スクリーンの開口の形状はしばしば、楕円、
円および六角形からダイヤモンドおよび他の細長い形状にまで至る。電気化学セ
ルにおいて使用するのにとりわけ好ましいスクリーンアセンブリについては共に
譲渡されたトレントモルター（Ｔｒｅｎｔ Ｍｏｌｔｅｒ）らの米国特許番号第
０９／１０２，３０５号、代理人事件整理番号第９７−１８０１号において開示
されている（この特許については参照により明細書に組み込むものとする）。
【００２３】 プロテクタリングは、セルの活性領域の縁の周りを十分膜を支持することがで
きる、いずれかの金属、ポリマー、あるいは組み合わせ部材とすることができる
。これらの構造は薄く、典型的には約１ｍｉｌ（２５．４μｍ）から約３ｍｉｌ
（７６．２μｍ）であり、バイポーラプレートの外周の外縁の周りに配置され、
セル部品間のギャップを架橋するように流れ場形状と実質的に類似した形状を有
する。
【００２４】 様々な箔シート３１、３３との間、箔シート３１，３３とプロテクタリング４
０との間に配置されたガスケット３８は、流体密閉シールを形成し、水素、酸素
および／または冷却剤の漏れおよび／または混合を防いでいる。これらのガスケ
ットは電気化学セル環境と適合することができ、望ましいシールを形成すること
ができる、プラスチックまたはゴムなどの非金属の弾性媒体とすることができる
が、セルのシール面全体になじむため好ましくはゴムであり、典型的にはフィラ
ーや他の不純物の濃度が低い（すなわち、約０．０１重量％未満の）、再使用の
ものではないエラストマーから形成される。液体射出成形により製造されるゴム
ガスケットは、電気化学セルのコスト、製造の容易さ、信頼性のためとりわけ好
ましい。
【００２５】 図３では、水素流れ場３６は膜と電極アセンブリ（７／８／３）に隣接して配
置され、電極支持体３２はそれらの間に、それらと密接に接触して配置される。
膜と電極アセンブリ（７／８／３）の反対側にはバイポーラプレート３３が設け
られ、バイポーラプレートの１つの側には、膜と電極アセンブリ（７／８／３）
を接触する電極支持体３２と接触して酸素流れ場３４が配置され、反対側には、
冷却剤流れ場４３が設けられる。ガスケット３８は好ましくはバイポーラプレー
ト３３および端板５０と接触する。セルスタックでは、端板５０の代わりに、続
きのセルのバイポーラプレート３１がガスケット３８と接触して配置される。
【００２６】 １つの実施の形態では、燃料電池スタックは、膜と電極アセンブリを支持する
カーボン紙３２と接触する水素流れ場を備えるエンボス加工されたチタンバイポ
ーラプレートを含む。膜と電極アセンブリの反対側には、好ましくは、第２のカ
ーボン紙がアセンブリとエンボス加工されたチタンバイポーラプレートの酸素流
れ場との間に配置される。最後に、ゴムガスケットがバイポーラプレートの冷却
剤流れ場に隣接して配置される。セルスタックの次のセルは別のエンボス加工さ
れたチタンバイポーラプレートを有し、冷却剤流れ場がゴムガスケットと接触し
、水素流れ場がカーボン紙と接触する。スクリーンパックをバイポーラプレート
とカーボン紙の間に、あるいはカーボン紙の代わりに配置することができる。
【００２７】 電解槽の実施の形態では、部品の順序は以下の通りである。エンボス加工され
たバイポーラプレートの水素流れ場、スクリーンパック、カーボン紙、膜と電極
アセンブリ、カーボン紙、スクリーンパック、エンボス加工されたバイポーラプ
レートの酸素流れ場であり、そのバイポーラプレートの反対側にはセルスタック
の次のセルの水素流れ場が形成されている。
【００２８】 本発明のバイポーラプレートは反応物および生成物流路、冷却剤経路、流体シ
ーリング、および反応器電極への、および反応器電極からの電気の流れを提供す
る。この設計により、バイポーラ形態で形成されるエンボス加工された流れ場を
使用することにより、成形または機械加工されたグラファイトプレートで通常か
かるコストを減少させることができる。設計が簡単なため、この電気化学反応器
とバイポーラプレートにより材料の使用、コスト、重量がかなり減少し、これら
のパーツと関連する労働量がかなり減少する。約１００ｍｉｌ（２．５４ｍｍ）
以上の厚さの従来のバイポーラプレートとは異なり、本発明のバイポーラプレー
トは約２０ｍｉｌ（０．５１ｍｍ）未満であり、約１０ｍｉｌ（０．２５ｍｍ）
以下であることが好ましい。
【００２９】 さらに、それぞれの金属箔内に流れ場を形成することにより、各流れ場が効果
的にセルの活性領域のスプリングとして機能する。これにより、セルの膜と電極
表面への均一な加圧が維持され、セルが時間経過に伴いクリープしてもすべての
部品面全体に対し均一な接触が維持される。従来のバイポーラ配列において証明
されているように、グラファイトプレートおよび同様のプレートの弾性特性は劣
っており、時間が経過すると部品と電極との間にギャップが生じることがある。
【００３０】 さらに、金属、特にチタンの箔シートを使用してバイポーラプレートを作成す
ると、（１）グラファイトに比べ熱伝導性が良好であり、セルの熱除去または冷
却が良好となる、（２）グラファイトより多孔性が低く、そのため拡散による損
失が減少する、（３）グラファイトより導電率が良い、（４）構造的な一体性が
向上し導電率、熱伝導性がより良好で、損失が少ないより薄いプレートを使用す
ることができる。
【００３１】 最後に、この発明の電気化学セル設計では容易に所望の形態とすることができ
る市販の低コスト材料が使用され、そのため電気化学セルのコストが実質的に減
少する。
【００３２】 好ましい実施の形態について図示し説明してきたが、本発明の精神および範囲
内であれば様々な変更や置換が可能である。したがって、この発明について例示
により説明したにすぎず、限定するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 典型的な燃料電池反応を示す従来の燃料電池の概略図である。
【図２】 本発明にかかるバイポーラプレートアセンブリの１つの実施の形
態の詳細断面図である。
【図３】 本発明にかかるバイポーラ電気化学セルの１つの実施の形態の詳
細図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月８日（２００２．２．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｈ０１Ｍ 8/02 Ｙ 8/10 8/10 8/24 8/24 Ｅ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC03 CC04 CX01 CX02 CX03 CX04 EE02 EE05 EE08 EE18 HH03

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性材料からなる２つの箔シートであって、前記シートの
    それぞれは少なくともその上に形成された少なくとも２つの流れ場を有し、その
    ため組み立てられると、前記シートは少なくとも３つの別個の流路を形成する箔
    シートを備える、電気化学セルにおいて使用するためのバイポーラプレート。
  2. 【請求項２】 前記箔シート間に配置された非金属ガスケットをさらに備え
    、前記ガスケットは前記箔シート間に配置された前記ガスケットと対向する各箔
    シートの第２の側上に存在する請求項１記載のバイポーラプレート。
  3. 【請求項３】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌ（０．５１ｍｍ）までで
    ある請求項１記載のバイポーラプレート。
  4. 【請求項４】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌ（０．０５ｍｍ）から約１
    ０ｍｉｌ（０．３５ｍｍ）である請求項１記載のバイポーラプレート。
  5. 【請求項５】 前記流体流れ場のそれぞれの断面形状は長方形、正方形、半
    円、円、多角形または実質的な環状形状である請求項１記載のバイポーラプレー
    ト。
  6. 【請求項６】 前記箔シートは、鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバルト
    、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくとも
    １つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項１
    記載のバイポーラプレート。
  7. 【請求項７】 前記シートは前記流れ場を有するようにエンボス加工される
    請求項１記載のバイポーラプレート。
  8. 【請求項８】 電解質膜の対向する側に配置された第１のアノード電極と第
    １のカソード電極を有する少なくとも１つの第１の膜アセンブリと、 導電性材料から作製された少なくとも２つの箔シートを含むバイポーラプレー
    トであって、前記箔シートのそれぞれは第１の流体流路と第２の流体流路を形成
    する少なくとも２つの流れ場を有し、前記少なくとも２つのシートは組み立てら
    れると少なくとも３つの別個の流路を形成し、前記バイポーラプレートの第１の
    側は前記第１の膜アセンブリの前記アノード電極に隣接して配置されるバイポー
    ラプレートと、 を備える電気化学セルスタック。
  9. 【請求項９】 第２の電解質膜の対向する側に配置された第２のアノード電
    極と第２のカソード電極と有する第２の膜アセンブリをさらに備え、前記第２の
    カソードは前記第１のバイポーラプレートの第２の側に隣接して配置される請求
    項８記載の電気化学セルスタック。
  10. 【請求項１０】 前記バイポーラプレートと、前記第１および前記第２の膜
    アセンブリとの間に配置された非金属ガスケットを、さらに備える請求項９記載
    の電気化学セルスタック。
  11. 【請求項１１】 前記バイポーラプレートと前記第１の膜アセンブリとの間
    に配置された第１の電極支持体と、前記バイポーラプレートと前記第２の膜アセ
    ンブリとの間に配置された第２の電極支持体とをさらに備える請求項９記載の電
    気化学セルスタック。
  12. 【請求項１２】 前記第１および第２の膜支持体は１以上のカーボン紙、カ
    ーボンフェルト、カーボン布、多孔質金属、エキスパンドメタルスクリーン、織
    スクリーン、不織スクリーン、金属ファイバ、金属粒子、またはそれらの組み合
    わせである請求項１１記載の電気化学セルスタック。
  13. 【請求項１３】 前記第１のカソード電極に隣接して配置された第２のバイ
    ポーラプレートと、 前記第２のアノード電極に隣接して配置された第３のバイポーラプレートと、 をさらに備える請求項９記載の電気化学セルスタック。
  14. 【請求項１４】 組み立てられると別個の冷却剤流路を形成する冷却剤流れ
    場を有する少なくとも１つの箔シートをさらに備える請求項９記載の電気化学セ
    ルスタック。
  15. 【請求項１５】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌ（０．５１ｍｍ）まで
    である請求項８記載の電気化学セルスタック。
  16. 【請求項１６】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌ（０．０５ｍｍ）から約
    １０ｍｉｌ（０．３５ｍｍ）である請求項８記載の電気化学セルスタック。
  17. 【請求項１７】 前記箔シートは鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバルト
    、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくとも
    １つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項８
    記載の電気化学セルスタック。
  18. 【請求項１８】 前記シートは前記流れ場を有するようにエンボス加工され
    る請求項８記載の電気化学セルスタック。
  19. 【請求項１９】 それぞれが、電解質膜の対向する側に配置された第１のア
    ノード電極と第１のカソード電極を有する少なくとも２つの膜アセンブリと、 導電性材料から作製された少なくとも２つの箔シートを有するバイポーラプレ
    ートであって、前記箔シートのそれぞれは第１の流体流れ場と第２の流体流れ場
    とを有し、そのため、前記シートは別個の第１の流体流路と第２の流体流路とを
    形成し、前記少なくとも２つのシートは組み立てられると少なくとも３つの別個
    の経路を形成し、前記バイポーラプレートは前記第１の膜アセンブリの前記アノ
    ード電極と前記第２の膜アセンブリの前記カソード電極との間に配置されるバイ
    ポーラプレートと、 前記バイポーラプレートと前記第１の膜アセンブリとの間に配置され、前記バ
    イポーラプレートの周囲と接触する第１のエラストマー製ガスケットと、 前記バイポーラプレートと前記第１の膜アセンブリとの間に配置されると共に
    、前記第１の膜アセンブリの前記アノードと隣接し、電気的に接続されて配置さ
    れた第１のカーボン紙と、 前記バイポーラプレートと前記第２の膜アセンブリとの間に配置され、前記バ
    イポーラプレートの周囲と接触する第２のエラストマー製ガスケットと、 前記バイポーラプレートと前記第２の膜アセンブリとの間に配置されると共に
    、前記第２の膜アセンブリの前記カソードと隣接して配置された第１のカーボン
    紙と、 を備える電気化学セルスタック。
  20. 【請求項２０】 前記第１のカーボン紙と前記バイポーラプレートとの間に
    配置された第１のスクリーンパックと、 前記第２のカーボン紙と前記バイポーラプレートとの間に配置された第２のス
    クリーンパックと、 をさらに備える請求項１９記載の電気化学セルスタック。
  21. 【請求項２１】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌ（０．５１ｍｍ）まで
    である請求項１９記載の電気化学セルスタック。
  22. 【請求項２２】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌ（０．０５ｍｍ）から約
    １０ｍｉｌ（０．３５ｍｍ）である請求項１９記載の電気化学セルスタック。
  23. 【請求項２３】 前記箔シートは鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバルト
    、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくとも
    １つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項１
    ９記載の電気化学セルスタック。
  24. 【請求項２４】 前記シートは前記流れ場を有するようにエンボス加工され
    る請求項１９記載の電気化学セルスタック。
  25. 【請求項２５】 それぞれが、電解質膜の対向する側に配置された第１のア
    ノード電極と第１のカソード電極を有する少なくとも第１および第２の膜アセン
    ブリと、 導電性材料から作製された第１および第２の箔シートを有するバイポーラプレ
    ートであって、前記第１の箔シートは第１の流体流れ場と第１の冷却剤流れ場を
    有するようにエンボス加工され、前記第２の箔シートは第２の流体流れ場と第２
    の冷却剤流れ場を有するようにエンボス加工され、そのため、組み立てられると
    、前記シートは別個の第１の流体流路と、冷却剤流路と、第２の流体流路と、を
    形成し、前記バイポーラプレートは前記第１の膜アセンブリの前記アノード電極
    と前記第２の膜アセンブリの前記カソード電極との間に配置されるバイポーラプ
    レートと、 を備える電気化学セルスタック。
  26. 【請求項２６】 前記第１の膜アセンブリの前記カソード電極に隣接して配
    置された第２のバイポーラプレートと、 前記第２の膜アセンブリの前記アノード電極に隣接して配置された第３のバイ
    ポーラプレートと、 をさらに備える請求項２５記載の電気化学セルスタック。
  27. 【請求項２７】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌまでである請求項２５
    記載の電気化学セルスタック。
  28. 【請求項２８】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌから約１０ｍｉｌである
    請求項２７記載の電気化学セルスタック。
  29. 【請求項２９】 前記箔シートは、鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバル
    ト、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくと
    も１つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項
    ２５記載の電気化学セルスタック。
  30. 【請求項３０】 導電性材料製の第１および第２の箔シートを有するバイポ
    ーラプレートを使用する工程であって、前記第１の箔シートは水素流れ場と冷却
    剤流れ場とを有し、前記第２の箔シートは酸素流れ場と冷却剤流れ場とを有し、
    そのため、組み立てられると、前記シートは別個の水素流路と、冷却剤流路と酸
    素流路とを形成する、工程と、 水素を水素流れ場に導入する工程と、 前記水素を前記水素流れ場を通して水素電極まで移動させる工程と、 前記水素をイオン化して水素イオンと電子とを形成させる工程と、 前記電子を電気負荷を通して酸素電極に移動させる工程と、 前記水素イオンを電解質膜を通して前記酸素電極に移動させる工程と、 酸素を前記酸素流れ場に導入する工程と、 前記酸素を前記酸素電極に移動させる工程と、 前記酸素を前記水素イオンおよび前記電子と反応させる工程と、 を含むバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  31. 【請求項３１】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌまでである請求項３０
    記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  32. 【請求項３２】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌから約１０ｍｉｌである
    請求項３０記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  33. 【請求項３３】 前記箔シートは、鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバル
    ト、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくと
    も１つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項
    ３０記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  34. 【請求項３４】 導電性材料製の箔シートを有するバイポーラプレートを使
    用する工程であって、前記箔シートは水素流れ場と酸素流れ場とを有し、そのた
    め、組み立てられると、前記シートは別個の水素流路と酸素流路とを形成する、
    工程と、 水を前記酸素流れ場に導入する工程と、 前記水を前記酸素流れ場を通して酸素電極まで移動させる工程と、 前記酸素電極で水素イオンと電子とを形成させる工程と、 前記電子を電気負荷を通して水素電極に移動させる工程と、 前記水素イオンを電解質膜を通して前記水素電極に移動させる工程と、 前記水素イオンと前記電子とを反応させ水素を形成させる工程と、 を含むバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  35. 【請求項３５】 前記箔シートの厚さは約２０ｍｉｌまでである請求項３４
    記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  36. 【請求項３６】 前記箔シートの厚さは約２ｍｉｌから約１０ｍｉｌである
    請求項３４記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
  37. 【請求項３７】 前記箔シートは、鉄、チタン、ニオブ、ニッケル、コバル
    ト、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、タンタル、前記金属の少なくと
    も１つを含む合金、または前記金属の少なくとも１つを含む超合金を含む請求項
    ３４記載のバイポーラ電気化学セルスタックを動作させるための方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317479A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Daido Steel Co Ltd 燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法、燃料電池用金属素材及び燃料電池
JP2007087768A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用セパレータ
JP2016509634A (ja) * 2013-02-08 2016-03-31 アイ アール ディー フューエル セルズ アーエス 電解セルの合成フロープレート

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1173898A1 (de) * 1999-03-26 2002-01-23 Siemens Aktiengesellschaft Hochtemperatur-brennstoffzelle
US6503654B2 (en) * 1999-05-19 2003-01-07 George A. Marchetti Thin graphite bipolar plate with associated gaskets and carbon cloth flow-field for use in an ionomer membrane fuel cell
US20020110719A1 (en) * 2001-02-09 2002-08-15 Pien Shyhing M Multipart separator plate for an electrochemical cell
SE516741C2 (sv) * 2001-02-27 2002-02-26 Cellkraft Ab Bipolär platta för bränslecell eller elektrokemisk reaktor samt användning av plattan i en bränslecellstack eller elektrokemisk reaktor
US7014953B2 (en) * 2001-03-01 2006-03-21 Texaco Ovoric Fuel Cell, Llc Regenerative bipolar fuel cell
WO2002075893A2 (en) 2001-03-16 2002-09-26 Creare Inc. Lightweight direct methanol fuel cell and supporting systems
US20030047253A1 (en) * 2001-08-28 2003-03-13 Robinson Mark L. Method of producing textured surfaces on medical implants
KR20030042179A (ko) * 2001-11-21 2003-05-28 김준범 연료전지용 금속골격 플레이트
DE10213134A1 (de) * 2002-03-23 2003-10-09 Daimler Chrysler Ag Brennstoffzelle und Verfahren zum Kaltstarten einer solchen Brennstoffzelle
FR2845377B1 (fr) * 2002-10-04 2006-03-24 Poudres & Explosifs Ste Nale Compositions solides generatrices d'hydrogene par combustion comprenant un borohydrure alcalin ou alcalino-terreux et un sel oxydant a base de perchlorate d'ammonium, alcalin ou alcalino-terreux
GB0227180D0 (en) * 2002-11-21 2002-12-24 Omnagen Ltd Improvements in or relating to a fuel cell
US20040101735A1 (en) * 2002-11-27 2004-05-27 Wells Allan R. Silicone seal for bipolar plates in a PEM fuel cell
US6887610B2 (en) * 2003-01-21 2005-05-03 General Motors Corporation Joining of bipolar plates in proton exchange membrane fuel cell stacks
JP4583005B2 (ja) * 2003-06-26 2010-11-17 京セラ株式会社 燃料電池用容器および燃料電池
CA2538738A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-31 Hydrogenics Corporation Electrolyzer cell arrangement
US7595126B2 (en) * 2003-11-26 2009-09-29 Delphi Technologies, Inc. PEM fuel cell assembly formed of modular sub-assemblies
FR2870388B1 (fr) * 2004-05-12 2006-08-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Cellule de pile a combustible a electrolyte solide
US7722977B2 (en) * 2004-08-20 2010-05-25 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack comprising current collector provided at least at one fluid passage
US7378177B2 (en) * 2004-09-30 2008-05-27 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate
US7402358B2 (en) * 2004-09-30 2008-07-22 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate
TWM266557U (en) * 2004-10-26 2005-06-01 Antig Tech Co Ltd Fuel cell device with dual-sided channel plate
US7452623B2 (en) 2004-11-11 2008-11-18 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature
US7491463B2 (en) 2004-11-11 2009-02-17 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell bipolar plate with sealing feature
DE602006016389D1 (de) * 2005-10-20 2010-10-07 Samsung Sdi Co Ltd Teilpassives Brennstoffzellensystem
TWI290383B (en) * 2005-12-22 2007-11-21 Metal Ind Res & Dev Ct Electrode plate structure of multi-sheet fuel cell
GB0601813D0 (en) * 2006-01-30 2006-03-08 Ceres Power Ltd Fuel cell
US20070207368A1 (en) * 2006-03-03 2007-09-06 Anderson Everett B Method and apparatus for electrochemical flow field member
US20080199739A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Electrochemical cell stack and a method of forming a bipolar interconnect for an electrochemical cell stack
EP1970985A1 (de) * 2007-03-08 2008-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzelle
US20080311448A1 (en) * 2007-04-27 2008-12-18 Arizona Board Of Regents For And On Behalf Of Arizona State University High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells
JP5251062B2 (ja) * 2007-10-04 2013-07-31 日立電線株式会社 燃料電池用複合集電板及び燃料電池
US8236461B2 (en) * 2008-02-26 2012-08-07 Yong Gao Type of fuel cell bipolar plates constructed with multiple pass flow channels that contract, expand, deflect and split reactant flows for improving reactant flow distribution, diffusion and water management
JP5304082B2 (ja) * 2008-07-30 2013-10-02 トヨタ車体株式会社 燃料電池の発電セル
CN102301514B (zh) * 2009-12-14 2014-09-17 松下电器产业株式会社 高分子电解质型燃料电池、具备其的燃料电池堆、燃料电池***以及燃料电池***的运转方法
FR2971262B1 (fr) * 2011-02-03 2013-09-13 Ceram Hyd Electrolyseur et ensemble le comportant, notamment pour la production de h2 et de o2
FR2973951B1 (fr) * 2011-04-05 2014-08-01 Air Liquide Empilement de cellules elementaires de pile a combustible et pile a combustible correspondante
GB2494875A (en) * 2011-09-21 2013-03-27 Intelligent Energy Ltd Fuel cell assembly
US9873951B2 (en) 2012-09-14 2018-01-23 Avantium Knowledge Centre B.V. High pressure electrochemical cell and process for the electrochemical reduction of carbon dioxide
JP5688105B2 (ja) * 2013-01-31 2015-03-25 中国電機製造株式会社 水素含有水生成用電極及び水素含有水生成装置
JP5688106B2 (ja) * 2013-01-31 2015-03-25 中国電機製造株式会社 水素含有水生成用電極及び水素含有水生成装置
WO2014161866A1 (en) * 2013-04-03 2014-10-09 Solvay Sa Chlor-alkali electrolysis plant and a process for using it
FR3013516A1 (fr) 2013-11-21 2015-05-22 Commissariat Energie Atomique Cellule electrochimique comportant une electrode a gaz tubulaire creuse
US20150162641A1 (en) * 2013-12-09 2015-06-11 Polyplus Battery Company Protected lithium electrodes having a liquid anolyte reservoir architecture and associated rechargeable lithium battery cells
US10273586B2 (en) 2014-02-20 2019-04-30 Proton Energy Systems, Inc. Electrochemical cell
EP3345239A4 (en) 2015-08-31 2019-04-10 Skyre, Inc. MODULAR ELECTROCHEMICAL CELL COMPONENTS, STACKS, SYSTEMS AND METHOD OF MANUFACTURE
DE102016224696A1 (de) * 2016-12-12 2018-06-14 Robert Bosch Gmbh Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzelle
CN110474066A (zh) * 2018-05-11 2019-11-19 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料电池的双极板及其成型工艺
CN109360998A (zh) * 2018-10-22 2019-02-19 吕伟 超薄金属复合双极板及其制备方法和包含其的燃料电池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3564135D1 (en) 1984-01-26 1988-09-08 Bbc Brown Boveri & Cie Bipolar plate for an apparatus made of a stack of electrochemical cells with solid electrolyte, and its manufacturing process
US5527363A (en) 1993-12-10 1996-06-18 Ballard Power Systems Inc. Method of fabricating an embossed fluid flow field plate
US5547777A (en) 1994-02-23 1996-08-20 Richards Engineering Fuel cell having uniform compressive stress distribution over active area
US5798187A (en) * 1996-09-27 1998-08-25 The Regents Of The University Of California Fuel cell with metal screen flow-field
US5776624A (en) * 1996-12-23 1998-07-07 General Motors Corporation Brazed bipolar plates for PEM fuel cells
US6146780A (en) * 1997-01-24 2000-11-14 Lynntech, Inc. Bipolar separator plates for electrochemical cell stacks
GB9808524D0 (en) * 1998-04-23 1998-06-17 British Gas Plc Fuel cell flow-field structure formed by layer deposition
US6248467B1 (en) * 1998-10-23 2001-06-19 The Regents Of The University Of California Composite bipolar plate for electrochemical cells
US6261710B1 (en) * 1998-11-25 2001-07-17 Institute Of Gas Technology Sheet metal bipolar plate design for polymer electrolyte membrane fuel cells
US6322919B1 (en) * 1999-08-16 2001-11-27 Alliedsignal Inc. Fuel cell and bipolar plate for use with same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005317479A (ja) * 2004-04-30 2005-11-10 Daido Steel Co Ltd 燃料電池用金属セパレータ及びその製造方法、燃料電池用金属素材及び燃料電池
JP2007087768A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用セパレータ
US8206865B2 (en) 2005-09-22 2012-06-26 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha Separator for fuel cell
JP2016509634A (ja) * 2013-02-08 2016-03-31 アイ アール ディー フューエル セルズ アーエス 電解セルの合成フロープレート

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001047049A1 (en) 2001-06-28
DE10085346T1 (de) 2002-12-12
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GB0211818D0 (en) 2002-07-03
GB2372145A (en) 2002-08-14
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AU2291201A (en) 2001-07-03

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