JP2006500743A - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (29)
- 両側に負極と正極がある形状の電極(3)を備える電解質(2)と、第1の反応物を含む第1の流れを負極(3)上の活性表面(5)と接触させ、さらに第2の反応物を含む第2の流れを正極(3)上の活性表面(5)と接触させる流路システムとを備え、
流路システムは、活性表面(5)に流入する流れを、活性表面(5)に沿って延びる入口領域(24)の全体に均一に分散させるように適合された分散配置から成ることを特徴とする燃料電池。 - 入口領域(24)は、活性表面(5)の少なくともほぼ半分、好適には実質的に活性表面(5)全体に沿って、横方向または垂直方向に延びることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 入口領域(24)は、活性表面(5)の境界の1つに隣接して設置されることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池。
- 流路システムは、活性表面(5)から排出する流れが、活性表面(5)の好ましくは少なくともほぼ半分、好適には実質的に活性表面(5)全体に沿って延びる出口領域(25)内の活性表面(5)から離れることが可能なよう適合された収集配置を、備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池。
- 出口領域(25)は、入口領域(24)と対向する活性表面(5)の境界に隣接して設置されることを特徴とする請求項3および4に記載の燃料電池。
- 入口領域(24)と出口領域(25)は、実質的に平行であることを特徴とする請求項4または5に記載の燃料電池。
- 分散配置は、活性表面(5)に沿う方向に延びる分配チャンバー(32、52)と、分配チャンバー(32、52)から活性表面(5)への前記流れの運び込みを可能にする少なくとも1つの入口開口(22)であって、入口領域(24)を確定する前記少なくとも1つの入口開口(22)を備えることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の燃料電池。
- 分配チャンバー(32、52)と少なくとも1つの入口開口(22)は、分配チャンバー(32、52)を通過する流れ抵抗よりも少なくとも1つの入口開口(22)を通過する流れ抵抗が大きくなるように設計されることを特徴とする請求項7に記載の燃料電池。
- 活性表面(5)が第1の平面内に実質的に延び、また分配チャンバー(32、52)が第2の平面内に実質的に延び、第2の平面は第1の平面と実質的に平行であり、第2の平面は第1の平面から所定距離離れて設置され、また分配チャンバー(32、52)は第1の平面内で活性表面(5)に対応する領域上に少なくとも部分的に延びることを特徴とする請求項7または8に記載の燃料電池。
- 活性表面(5)が設置される第1層(1)と、前記少なくとも1つの入口開口(22)を備える第2層(21)と、少なくともさらにもう1つの層(31、41)を備える層構造(60)であって、第1層(1)と少なくともさらにもう1つの層(31、41)との間に第2層(21)が設置され、第2層(21)と少なくともさらにもう1つの層(31、41)は分配チャンバー(32、52)を画定する表面を構成する層構造(60)により形成される燃料電池であることを特徴とする請求項7ないし9のいずれかに記載の燃料電池。
- 分配チャンバー(32、52)は、第2層(21)内の空洞部の少なくとも一部を備えることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池。
- 分配チャンバー(32、52)は、少なくともさらにもう1つの層(31、41)内の空洞部の少なくとも一部を備えることを特徴とする請求項10または11に記載の燃料電池。
- 少なくともさらにもう1つの層(31、41)は、第3層(31)および第4層(41)を備え、分配チャンバー(32、52)は、第3層(31)内の貫通切開部の少なくとも一部を備え、第2層(21)は、一方向において分配チャンバー(32、52)を画定する表面を構成し、第4層(41)は、反対方向において分配チャンバー(32、52)を画定する表面を構成することを特徴とする請求項10ないし12のいずれかに記載の燃料電池。
- 第2層(21)は活性表面(5)でのセルスペース(4)内の境界設定表面を構成し、さらに第2層(21)はセルスペース(4)と分配チャンバー(32、52)間の境界を構成し、さらに第2層(21)は少なくとも1つの開口を備え、少なくとも1つの開口は分配チャンバー(32、52)とセルスペース(4)間の連通を可能にしかつ少なくとも1つの入口開口(22)を形成することを特徴とする請求項10ないし13のいずれかに記載の燃料電池。
- 第2層(21)は、活性表面(5)から所定距離離れて設置されることを特徴とする請求項14に記載の燃料電池。
- セルスペース(4)は、電極(3)と第2層(21)との間に電流を流すように適合された第1の導電手段(71)を備えることを特徴とする請求項15に記載の燃料電池。
- 第1の導電手段(71)は弾性特性を有し、および/または第1の導電手段(71)は活性表面(5)に近接した流れのパターンを向上させるように適合されることを特徴とする請求項16に記載の燃料電池。
- 第1の導電手段(71)は網構造を備えることを特徴とする請求項16または17に記載の燃料電池。
- 流路システムは冷却材分配システムを備え、さらに冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)は少なくともさらにもう1つの層(31、41)中に配置されることを特徴とする請求項10ないし18のいずれかに記載の燃料電池。
- 冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)は、少なくともさらにもう1つの層(31、41)内の貫通切開部の少なくとも一部を備え、さらに第2層(21)は冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)を画定する表面を構成することを特徴とする請求項19に記載の燃料電池。
- 冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)は、冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)に電流が流れるように適合された第2の導電手段(72)を備えることを特徴とする請求項19または20に記載の燃料電池。
- 第2の導電手段(72)は弾性特性を有し、および/または第2の導電手段(72)は冷却効果を高めるために流れのパターンを向上させるように適合されることを特徴とする請求項21に記載の燃料電池。
- 第2の導電手段(72)は網構造を備えることを特徴とする請求項21または22に記載の燃料電池。
- 収集配置は、活性表面(5)に沿う方向に延びる収集チャンバー(33、53)と、活性表面(5)から収集チャンバー(33、53)への前記流れの運び出しを可能にする前記少なくとも1つの出口開口(23)であって、出口領域(25)を確定する前記少なくとも1つの出口開口(23)を備えることを特徴とする請求項4ないし6のいずれかに記載の燃料電池。
- 第3層(31)は、少なくとも1つの分配チャンバー(32、52)、少なくとも1つの収集チャンバー(33、53)、および少なくとも1つの冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)を備えることを特徴とする請求項13、請求項19ないし23のいずれか、および請求項24に記載の燃料電池。
- 第2層(21)は、一方向における分配チャンバー(32、52)、収集チャンバー(33、53)、および冷却チャンバー(34、34’、34’’、34’’’)の境界を構成し、さらに第4層(41)は、反対方向における少なくとも分配チャンバー(32、52)と収集チャンバー(33、53)の境界を構成することを特徴とする請求項25に記載の燃料電池。
- 第3層(31)中の分配チャンバー(32、52)と収集チャンバー(33、53)は第1の流れ用に意図されており、さらに燃料電池は、第2の分配チャンバー(32、52)と第2の収集チャンバー(33、53)を備える第5層(51)を有し、これらの第2チャンバーは第2の流れ用に意図されることを特徴とする請求項26に記載の燃料電池。
- 分散配置は、電解質(2)の負極側と正極側の両方に配置されることを特徴とする請求項1ないし27のいずれかに記載の燃料電池。
- 多数の燃料電池を備え、少なくとも1つの燃料電池は請求項1ないし28のいずれかに記載の燃料電池により構成されることを特徴とする一群の燃料電池。
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