JP4566995B2 - 膜電極アッセンブリを備える装置及びこの装置を準備する方法 - Google Patents
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Description
カソード: 1/2 O2+2H++2e− → H2O
全体 : H2+1/2 O2 → H2O
負荷の下の個々のPEM燃料電池1の出力電圧は、約1ボルト以下である。従って、より大きい出力電圧を提供するためには、多数の電池が通常一緒に積み重ねられ、より高い電圧の燃料電池スタックを形成するため直列に接続される。端部プレートアッセンブリ(図示せず)は、一緒にスタックを保持すると共にスタック構成部品を一緒に圧縮するため、スタックの各端部に配置されている。圧縮力は、密封状態を有効にし、様々なスタック構成部品の間で適切な電気的接触をなすために必要とされている。燃料電池スタックは、より高い電圧及び/又は電流を分配するためより大きなアレイを形成するように、直列に接続され及び/又は並列の組み合わせで更に接続することができる。
Claims (16)
- 膜電極アッセンブリを備える装置であって、
前記膜電極アッセンブリは、
第1の組のエッジを有するカソード触媒層と、
第2の組のエッジを有するアノード触媒層と、
前記カソード触媒層及び前記アノード触媒層の間に設けられた固体ポリマー電解質であって、該固体ポリマー電解質は、イオノマー及び第3の組のエッジを有し、前記アノード触媒層は、前記イオノマーと接触する表面積を有し、該表面積は前記イオノマーと接触する前記カソード触媒層の表面積よりも小さい、前記固体ポリマー電解質と、
前記触媒層の各々一つに隣接して配置された、第1及び第2の拡散層と、
前記固体ポリマー電解質と前記第1の拡散層との間に介在されたガスケットであって、前記イオノマーと接触する前記触媒層の表面積により画定された周辺部が前記ガスケットによりサイズが定められる、前記ガスケットと、
を備える、装置。 - 前記アノード触媒層の総表面積は、前記カソード触媒層の総表面積よりも小さい、請求項1に記載の装置。
- 前記カソード触媒層は第1の拡散層に提供され、前記アノード触媒層は第2の拡散層に提供されている、請求項1に記載の装置。
- 前記カソード触媒層の表面積は、約730cm2から約805cm2の範囲に亘り、前記アノード触媒層の表面積は、約700cm2から約770cm2の範囲に亘る、請求項1に記載の装置。
- 前記カソード触媒層及びアノード触媒層の表面積の間の差異は、約32cm2から約36cm2の範囲に亘る、請求項1に記載の装置。
- 前記電解質の前記第3の組のエッジに対する、前記カソード触媒層の前記第1の組のエッジ及び前記アノード触媒層の第2の組のエッジの間隔は、約47mmから約58mmの範囲に亘る、請求項1に記載の装置。
- 前記触媒層は、約8ミクロンから約10ミクロンの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記膜電極アッセンブリは、約34ミクロンから約41ミクロンの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の装置。
- 前記膜電極アッセンブリは燃料電池内に組み込まれており、
前記燃料電池は、
一対の導電性流れ場プレートであって、該一対の導電性流れ場プレートの間に、前記第1及び第2の拡散層と、前記カソード及びアノード触媒層と、前記固体ポリマー電解質とを挟み込む、前記一対の導電性流れ場プレートと、
を備える、請求項1に記載の装置。 - 前記カソード触媒層の表面積は、約730cm2から約805cm2の範囲に亘り、前記アノード触媒層の表面積は、約700cm2から約770cm2の範囲に亘る、請求項9に記載の装置。
- 前記カソード触媒層及びアノード触媒層の表面積の間の差異は、約32cm2から約36cm2の範囲に亘る、請求項9に記載の装置。
- 前記燃料電池は、燃料電池システム内に組み込まれており、
前記燃料電池システムは、
水素を含む燃料を供給する燃料貯蔵システムと、
駆動システムと、
前記駆動システムを制御するため前記燃料電池システムにより発生された電気を受け取り、調整するエネルギー変換部と、
前記発生された電気を貯蔵するためのオプションの一時的なエネルギー貯蔵部と、
を備える、請求項9に記載の装置。 - 前記燃料電池システムは、前記燃料を前記燃料電池のための水素の豊富な流れへと変換するための燃料処理装置を更に備える、請求項12に記載の装置。
- 前記装置は、自動車である、請求項12に記載の装置。
- 前記カソード触媒層の表面積は、約730cm2から約805cm2の範囲に亘り、前記アノード触媒層の表面積は、約700cm2から約770cm2の範囲に亘り、前記カソード触媒層及びアノード触媒層の表面積の間の差異は、約32cm2から約36cm2の範囲に亘る、請求項12に記載の装置。
- 膜電極アッセンブリを備える燃料電池装置を準備する方法であって、
イオノマーを含み、第1の表面及び第2の表面を有する固体ポリマー電解質を設け、
前記電解質の前記第1の表面にカソード触媒層を形成し、該カソード層は第1の組のエッジにより境界付けられた表面積を画定し、
アノード触媒層は第2の組のエッジにより境界付けられた表面積を画定し、前記カソード触媒層の前記第1の組のエッジが、前記アノード触媒層の前記第2の組のエッジよりも、前記電解質の回りで画定された第3の組のエッジに、より接近し、アノード触媒層の総表面積が前記カソード触媒層の総表面積よりも小さくなるように、前記アノード触媒層を前記電解質の前記第2の表面に形成し、
前記カソード触媒層及びアノード触媒層の各々一つに隣接して配置された、第1及び第2の拡散層を設け、
前記固体ポリマー電解質と前記第1の拡散層との間にガスケットを設け、前記イオノマーと接触する前記カソード触媒層の表面積が、前記電解質と前記第1の拡散層との間に介在された前記ガスケットによりサイズが定められる、
各工程を備える方法。
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