JP6847833B2 - 燃料電池のセルスタックおよびそのようなスタックを含む燃料電池 - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池のセルスタック、およびそのようなスタックを含む燃料電池に関する。
より詳細には、本発明は、プロトン交換膜を備える燃料電池の複数のセルを積層して構成されるセルスタックに関し、ここでは、セルはそれぞれ、アノードプレートおよびカソードプレートを含み、膜電極接合体を挟んで保持しており、各プレートは、それぞれ反応面および冷却面である2つの対向する面を有し、各プレートの反応面は、膜電極接合体に対面するようにされ、かつリリーフ点と、試薬を循環させるための少なくとも1つのチャネルを形成する中空部とを備えており、冷却面は、セルの冷却流体用の経路を画成し、試薬を循環させるための少なくとも1つのチャネルは、プレートを貫通して形成された、試薬を分配するためのオリフィスと連通する入口を有し、プレートは、さらに、試薬分配オリフィスとは異なる試薬入口収集オリフィスを含み、試薬入口収集オリフィスは、冷却面に配置された通路を介してチャネルの入口に試薬を供給するように設けられて、かつ入口収集オリフィスと試薬分配オリフィスとの間に流体接続を作り出し、各プレートは、反応面に配置されかつ入口収集オリフィスの周りにループを形成する部分を含む周辺シールを有する。
燃料電池のセル(アノード側面およびカソード側面)は熱を生成するため(セル内の化学反応は発熱性である)、冷却回路によって冷却される必要がある。
膜電極接合体を挟んで保持する2枚のプレートで構成されたセルの場合、各プレート(アノードまたはカソード)は、反応性ガス(膜電極接合体に対面する空気または水素)の循環に専念する側面と、冷却流体(液体)の循環に専念する側面(セルの外側の方に向けられた)とを含む。
それゆえ、スタックの各端部において、冷却流体の回路を閉成する必要がある。実際、セルスタックは、冷却回路の半分で終端するため、これらの最後の半セルのためにこの冷却半回路を閉成する手段を見つける必要がある。
特に、内部収集部を経由する冷却液の通路は、スタックの最後のアクティブな半セルを確実に効果的に冷却する間、最後の半セルと燃料電池の端部との間の境界面の適切なシーリングを必要とする。
本発明の1つの目的は、この問題を、従来技術の欠点のいくつかまたは全てを軽減することによって、単純かつ経済的な方法で解決することである。
このために、本発明による、およびさらに上述のその前段において与えられた包括的定義による燃料電池のセルスタックは、基本的に、その2つの端部のうちの第1の端部において、スタックは、スタックの最後のセルのカソードまたはそれぞれアノードエンドプレートに配置された第1のアノードまたはそれぞれカソードエンドプレートによって終端し、前記第1のエンドプレートは、最後のセルの冷却流体用の回路の境界を定め、この第1のエンドプレートは、セルのアノードまたはそれぞれカソードプレートと同様のアノードまたはそれぞれカソードプレートであるが、試薬分配オリフィスが欠如していることを特徴とする。
さらに、本発明の実施形態は、以下の特徴の1つ以上を含み得る:
− その第2の端部において、スタックは、スタックの最後のセルのカソードまたはそれぞれアノードプレートに配置された第2のカソードまたはそれぞれアノードエンドプレートによって終端し、前記第2のエンドプレートは、スタックの端セルの冷却流体用の回路の境界を定め、およびこの第2のエンドプレートは、セルのカソードまたはそれぞれアノードプレートと同様のカソードまたはそれぞれアノードプレートであるが、分配オリフィスが欠如している、
− 第2のエンドプレートは、分配オリフィスを有しないことを除いて、セルのカソードまたはそれぞれアノードプレートと同一のプレートである、
− 第1のエンドプレートは、分配オリフィスを有しないことを除いて、セルのアノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートである、
− セルのプレートは、成形および/または機械加工および/またはハイドロフォーミングおよび/またはスタンピングによって、および/または3次元印刷によって、製作される、
− セルのプレートは成形され、および第1のエンドプレートは、セルのアノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートであり、および成形により、成形の最中に、分配オリフィスの領域にプラグを作り付けることによって、得られる、
− セルのプレートは成形され、および第2のエンドプレートは、セルのアノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートであり、および成形し、成形の最中に、分配オリフィスの領域にプラグを作り付けることによって、得られる、
− 各プレートの循環用の少なくとも1つのチャネルは、プレートを貫通して形成された試薬排出オリフィスを備える出口を含み、プレートは、さらに、排出オリフィスとは異なる試薬出口収集オリフィスを含み、出口収集オリフィスは、出口において、出口収集オリフィスと排出オリフィスとの間に流体接続を作り出す通路を経由する少なくとも1つのチャネルから、試薬を取り戻すために設けられている、
− スタックの端部に配置されるプレートには、排出オリフィスが欠如している、
− 第1のエンドプレートは、冷却流体用の経路を画成する冷却面を有する、
− 第2のエンドプレートは、冷却流体用の経路を画成する冷却面を有する。
本発明はまた、第1のエンドプレートが集電板である、そのようなスタックを含む燃料電池に関する。
他の考えられる特徴によれば:
− 第2のエンドプレートは集電板である、
− 使用位置において、スタックのプレートは、平行な垂直平面に配置される。
本発明は、同様に、上述のまたは下記の特徴のいずれかの組み合わせを含む、任意の代替的な装置または方法に関し得る。
他の特徴および利点は、図面を参照することを前提として、以下の説明を精査することによって明らかになる。
本発明の1つの考えられるサンプル実施形態の第1の詳細を説明するための、燃料電池のプレートの反応面の概略的および部分的な正面図を示す。 本発明の1つの考えられるサンプル実施形態の第2の詳細を説明するための、燃料電池のプレートの反応面の概略的および部分的な正面図を示す。 燃料電池のセルのプレートのスタックの例を説明するための、概略的および部分的な斜視図を示す。 本発明による燃料電池のセルスタックの一方の端部のサンプル実施形態を説明するための、概略的および部分的な断面図を示す。 図4のスタックの端部を説明するための、概略的および部分的な斜視断面図を示す。
図4に示すように、積層セル30を構成する、燃料電池のプレート10、20は、2つの対向する面、それぞれ反応面および冷却面を有する。
図1は、リリーフ点と、試薬を循環させるための少なくとも1つのチャネル2を形成する中空部とを有するカソードプレート10の反応面を概略的および部分的に示す。
試薬を循環させるためのチャネル2は、プレート1を貫通して形成された試薬分配オリフィス12と連通する入口を有する。プレート1は、さらに、試薬分配オリフィス12とは異なる試薬入口収集オリフィス3を含む。試薬入口収集オリフィス3は、プレート1の冷却面に形成されかつ入口収集オリフィス3と試薬分配オリフィス12との間に流体接続を作り出す通路7を経由して、少なくとも1つのチャネル2の入口に試薬を供給するために設けられている(図4および図5も参照)。
この通路7は、図に点線で示してあり、および2つのオリフィス3、12の間の分離領域において、プレート10の厚さ部分に形成された1つ以上の中空部またはチャネルによって形成され得る。
すなわち、反応性ガスは、収集オリフィス3によって届けられてから、プレートの冷却面に沿った通路を経由して分配オリフィス12まで通過する。その後、ガスは、分配オリフィス12を経由してプレート10の厚さ部分を通過して、反応面にある循環チャネル2に到達する。
入口収集オリフィス3は、第1の下方端部31と第2の上方端部130との間を第1の長手方向13に沿ってプレート1の平面内で縦方向に延在し得る。分配オリフィス12は、第1の下方端部121と第2の上方端部120との間を第2の長手方向13に沿ってプレート10の平面内で縦方向に延在し得る。第1の長手方向13および第2の長手方向22は、例えば互いに平行であり、およびプレート10が垂直の使用位置にあるときには、垂直である(図3参照)。
図2は、チャネル2からの出口で反応性ガスを受け取る、排出オリフィスに対する出口収集部6の考えられる配置構成を示す。
排出オリフィス5に対する出口収集部6の配置構成は、例えば、プレート1の中心点に対して、前述のものと対称的に同一である(収集オリフィス6の下方端部61は、特に、排出オリフィス5の下方端部よりも下側に位置し得る)。同様に、出口収集部6および排出オリフィス5は、それぞれの平行な方向66、55に延在する長方形を有してもよい。
すなわち、排出オリフィス5および出口収集部6の配置構成は、分配オリフィス12および入口収集部3のそれぞれの配置構成と対称的に同一であってもよい。すなわち、収集部3、6は、同一であり、かつプレート1の中心点に対して対称的に配置され得る。同様に、オリフィス12、5は、同一であり、かつプレート1の中心点に対して対称的に配置され得る。それゆえ、プレートは、その入口および出口の領域において対称的とし得る。すなわち、プレートは上面および底面を有するのではなく、および上面に入口、および底面に出口をまたは逆もまた同様に配置するためのポカよけの必要性なく、取り付けられ得る。これは、燃料電池の組み立てを容易にする。
排出オリフィス5は、例えば、通常、出口収集部6の上側に位置決めされる。これは、同様に、ガスチャネル内に水が溜まるのを防止し、および出口収集部6から排出オリフィス5への「水の詰り(water backup)」を防止する。
それゆえ、これらの構造は、特に低温での、流体入口および出口(収集部3、6、オリフィス12、5)の領域における水の管理をより良好にすることができる。
これは、対応するセル、セルスタック、および燃料電池のより良好な性能および耐用寿命を可能にする。
従来、プレートの反応面は、様々な入口および出口の境界を定める周辺シール4を含み、および特に、シールは、循環チャネル2の境界を定める(それを取り囲む)。シール4は、入口収集オリフィス3の周りにループを形成する部分を含む(出口収集部6に対しても同じである)。シール4は、膜電極接合体に当てられて、異なる流体回路を分離するようにされる。
1つの好都合な特徴によれば、その2つの端部のうちの第1の端部(プレートのスタックの方向にある端部)において、スタックは、スタックの最後のセル30のカソード(またはそれぞれアノード)エンドプレート10に配置された第1のアノード(またはそれぞれカソード)エンドプレート21によって終端する(図3〜5参照)。
例えば、および図3〜5に示すように、スタックの上部にある最後のセル30は、カソードプレート10によって終端し、および第1のアノード上方エンドプレート21は、このカソードプレートに配置されて、冷却回路を閉成する。
反対に、スタックの他方の端部では、最後のセル30の最後のプレート21は、第2のカソードエンドプレート11によって覆われたアノードプレートである。
エンドプレート11、21は、スタックの端部において冷却流体用の回路の境界を定める(それを閉成する)。
1つの好都合な特徴によれば、これらのエンドプレート11、21は、アノードまたはそれぞれのカソードプレート10、20と同様であるが、それらには、ガス分配オリフィスが欠如している。
それゆえ、第1のエンドプレート21および第2のエンドプレート11は、反応性ガスをそれらの厚さ部分に通過させることなく、冷却流体の通路のみを可能にする。
これにより、反応性流体の漏出のリスク(水素または空気、例えば、これら後者が燃料電池によって使用される試薬であるとき)、ならびに、ガスの過剰消費を防止することが可能となる。反応性ガスの分配オリフィスの領域にプラグが作り付けられた(plugged)これらのエンドプレート11、21の使用は、冷却回路に関しては最後の半セルを閉成することを可能にする。これは、さらに、この最後の半セルと燃料電池の隣接する端部要素との間のタイトネスを確実に良好にする。
これらのエンドプレート11、21の後に、燃料電池は、従来:集電板、スタックの断熱システム、スタック締結システムなどのうちの少なくとも1つのような他の要素を有し得る。
好ましくは、エンドプレート11、21(アノードまたはカソード)は、分配オリフィスを有しないことを除いて、セルのアノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートである。
このオリフィス12または5の排除は、プレート(プラスチックおよび/または複合体)を成形する最中に、例えばインサートを成形中に追加するまたは修正するまたは除去することによって、あるいはこの位置にプラグが作り付けられるプレートを得るために分配オリフィスを穿孔するステップを排除することによって、達成され得る。
プレートが機械加工によって作製される場合には、特定のプレートにこのオリフィスを作らないように、工作機械をプログラムするので十分であろう。プレートがスタンピングまたはハイドロフォーミングによって作製される場合には、製作プロセスは、特定のプレートにこのオリフィスを生成しないように設計される。プレートはまた、3次元印刷(「3D印刷」)として公知の方法によって製作され得る。
これにより、エンドプレートの製作コストを削減することが可能になる(セル用の標準的なプレートの若干の修正)。
この解決法は、多くの利点を提示する。それゆえ、セルのスタックの端部に特定の部品を開発する必要がない。成形に関しては、例えば、セルの他のプレートを製作するために使用される型に、インサートを位置決めするので十分である、または十分ではない。上述の製作の他の態様に関し、1つまたは複数のオリフィスを備えるプレートと比較して、わずかに適応させる必要があるにすぎない。
エンドプレートは、スタックの最後の半セル(冷却回路)を単に閉成することを可能にする一方で、この最後の半セルと、燃料電池の端部要素との間のタイトネスを確実に良好にする。
この構造はまた、試薬の漏出のリスクを回避することを可能にする。スタックの端部要素に関連するこのまたはこれらのエンドプレートの寸法および集積によって、化学的なリスクを回避できる(異なる試薬の化学的分離)。
さらに、プラグが作り付けられたエンドプレートは、必要な場合には、集電板としての機能を果たし、それゆえ、スタックの嵩を低減し、かつそれが含む要素の数を削減し得る。
スタックを組み立てる時間も短縮される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
[1] プロトン交換膜を備える燃料電池の複数のセルを積層して構成されるセルスタックであって、前記セル(30)は、それぞれ、アノードプレート(10)およびカソードプレート(20)を含み、膜電極接合体(16)を挟んで保持し、各プレート(10、20)は、それぞれ反応面および冷却面である2つの対向する面を有し、各プレート(10、20)の前記反応面は、前記膜電極接合体(16)に対面するようにされており、および、リリーフ点と、試薬を循環させるための少なくとも1つのチャネル(2)を形成する中空部とを備え、前記冷却面は、前記セル(30)の冷却流体の経路を画成し、試薬を循環させるための前記少なくとも1つのチャネル(2)は、前記プレート(10、20)を貫通して形成された、試薬を分配するためのオリフィス(12)と連通する入口を有し、前記プレート(10、20)は、さらに、前記試薬分配オリフィス(12)とは異なる試薬入口収集オリフィス(3)を含み、前記試薬入口収集オリフィス(3)は、前記冷却面にある通路(7)を経由して前記チャネル(2)の前記入口に試薬を供給するために設けられて、および前記入口収集オリフィス(3)と前記試薬分配オリフィス(12)との間に流体接続を作り出し、各プレート(10、20)は、前記反応面に配置されかつ前記入口収集オリフィス(3)の周りにループを形成する部分を含む周辺シール(4)を有する、セルスタックにおいて、その2つの端部のうちの第1の端部において、前記スタックは、前記スタックの最後のセル(30)の前記カソードまたはそれぞれアノードエンドプレート(10、20)に配置された第1のアノードまたはそれぞれカソードエンドプレート(21)によって終端し、前記第1のエンドプレート(21)は、前記最後のセル(30)の前記冷却流体用の回路の境界を定め、およびこの第1のエンドプレート(21)は、分配オリフィスを有しないことを除いて、前記セル(30)の前記アノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートであることを特徴とする、セルスタック。
[2] その第2の端部において、前記スタックは、前記スタックの前記最後のセル(30)の前記カソードまたはそれぞれアノードプレート(20)に配置された第2のカソードまたはそれぞれアノードエンドプレート(11)によって終端し、前記第2のエンドプレート(11)は、前記スタックの端セル(30)の前記冷却流体用の回路の境界を定め、およびこの第2のエンドプレート(11)は、前記セル(30)の前記カソードまたはそれぞれアノードプレート(20、10)と同様のカソードまたはそれぞれアノードプレートであるが、分配オリフィスが欠如していることを特徴とする、[1]に記載のスタック。
[3] 前記第2のエンドプレート(11)は、分配オリフィスを有しないことを除いて、前記セル(30)の前記カソードまたはそれぞれアノードプレートと同一のプレートであることを特徴とする、[2]に記載のスタック。
[4] 前記セル(30)の前記プレートは、成形および/または機械加工および/またはハイドロフォーミングおよび/またはスタンピングによって、および/または3次元印刷によって、製作されることを特徴とする、[1]〜[3]のいずれか1項に記載のスタック。
[5] 前記セル(30)の前記プレートは成形され、および前記第1のエンドプレート(21)は、前記セル(30)の前記アノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートであり、および成形により、前記成形の最中に、前記分配オリフィス(12)の領域にプラグを作り付けることによって、得られることを特徴とする、[4]に記載のスタック。
[6] 前記セル(30)の前記プレートは成形され、および前記第2のエンドプレート(11)は、前記セル(30)の前記アノードまたはそれぞれカソードプレートと同一のプレートであり、および成形により、前記成形の最中に、前記分配オリフィス(12)の領域に
プラグを作り付けることによって、得られることを特徴とする、[2]または[3]と組み合わせられた、[4]または[5]に記載のスタック。
[7] 各プレート(10、20)の循環のための前記少なくとも1つのチャネル(2)は、前記プレート(10、20)を貫通して形成された試薬排出オリフィス(5)を備える出口を含み、前記プレート(1)は、さらに、前記排出オリフィス(5)とは異なる試薬出口収集オリフィス(6)を含み、前記出口収集オリフィス(6)は、前記出口において、前記出口収集オリフィス(6)と前記排出オリフィス(5)との間に流体接続を作り出す通路(17)を経由する前記少なくとも1つのチャネル(2)から、前記試薬を取り戻すために設けられていることを特徴とする、[1]〜[6]のいずれか1項に記載のスタック。
[8] 前記スタックの前記端部にある前記プレート(11、21)には、排出オリフィス(5)が欠如していることを特徴とする、[7]に記載のスタック。
[9] 前記第1のエンドプレート(21)が集電板であることを特徴とする、[1]〜[8]のいずれか1項に記載のセルスタック(30)を含む燃料電池。
[10] 前記第2のエンドプレート(11)が集電板であることを特徴とする、[9]に記載の燃料電池。
[11] 使用位置において、前記スタックの前記プレート(10、20、11、21)は、平行の垂直平面に配置されることを特徴とする、[1]〜[10]のいずれか1項に記載の燃料電池。

Claims (11)

  1. プロトン交換膜を備える燃料電池の複数のセル(30)を積層して構成されるセルスタックであって、各セル(30)は、それぞれ、アノードプレート(20)及びカソードプレート(10)を含み、膜電極接合体(16)を挟んで保持しており、
    各アノードプレート及びカソードプレート(20、10)は、それぞれ反応面及び冷却面の2つの対向する面を有し、各アノードプレート及びカソードプレート(20、10)の前記反応面は、前記膜電極接合体(16)に対面するようにされており、
    各アノードプレート及びカソードプレート(20、10)は、リリーフ点と、試薬を循環させるための少なくとも1つのチャネル(2)を形成する中空部とを備え、前記冷却面は、前記セル(30)の冷却流体の経路を画成し、試薬を循環させるための前記少なくとも1つのチャネル(2)は、前記アノードプレート及びカソードプレート(20、10)を貫通して形成された、試薬を分配するための試薬分配オリフィス(12)と連通する入口を有し、
    前記アノードプレート及びカソードプレート(20、10)は、さらに、前記試薬分配オリフィス(12)とは異なる試薬入口収集オリフィス(3)を含み、前記試薬入口収集オリフィス(3)は、前記冷却面にある通路(7)を経由して前記チャネル(2)の前記入口に試薬を供給するために設けられて、前記試薬入口収集オリフィス(3)と前記試薬分配オリフィス(12)との間に流体接続を作り出しており、
    各アノードプレート及びカソードプレート(20、10)は、前記反応面に配置されて前記試薬入口収集オリフィス(3)の周りにループを形成する部分を含む周辺シール(4)を有する、セルスタックにおいて、
    その2つの端部のうちの第1の端部において、前記セルスタックは、前記セルスタックの最後のセル(30)のカソードプレート又はアノードプレート(10、20)にそれぞれ配置された第1のアノードエンドプレート(21)又は第2のカソードエンドプレート(11)によってそれぞれ終端し、前記第1のアノードエンドプレート(21)又は前記第2のカソードエンドプレート(11)は、前記最後のセル(30)の前記冷却流体用の回路の境界を定めており、
    この第1のアノードエンドプレート(21)は、分配オリフィスを有しないことを除いて、前記セル(30)の前記アノードプレート(20)又は前記カソードプレート(10)と同一のプレートであることを特徴とする、セルスタック。
  2. その第2の端部において、前記セルスタックは、前記セルスタックの前記最後のセル(30)の前記アノードプレート(20)又はカソードプレート(10)にそれぞれ配置された、第2のカソードエンドプレート(11)又は第1のアノードエンドプレート(21)によって終端し、前記第2のカソードエンドプレート(11)又は前記第1のアノードエンドプレート(21)は、前記セルスタックの端セル(30)の前記冷却流体用の回路の境界を定めていることを特徴とする、請求項1に記載のセルスタック。
  3. 前記第2のカソードエンドプレート(11)は、分配オリフィスを有しないことを除いて、前記セル(30)の前記カソードプレート又はアノードプレート(10、20)と同一のプレートであることを特徴とする、請求項2に記載のセルスタック。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のセルスタックのセル(30)の製造方法であって、前記セル(30)のプレートは、成形、および/または機械加工、および/またはハイドロフォーミング、および/またはスタンピングによって、および/または3次元印刷によって、製作されることを特徴とする、セル(30)の製造方法。
  5. 前記セル(30)のプレートは成形され、および前記第1のアノードエンドプレート(21)は、前記セル(30)の前記アノードプレート又はカソードプレート(20、10)と同一のプレートであり、かつ、成形によって、そして、前記成形の最中に、前記試薬分配オリフィス(12)の領域にプラグを作り付けることによって得られることを特徴とする、請求項4に記載のセル(30)の製造方法。
  6. 前記セル(30)のプレートは成形され、および前記第2のカソードエンドプレート(11)は、前記セル(30)の前記アノードプレート又はカソードプレート(20、10)と同一のプレートであり、かつ成形によって、そして、前記成形の最中に、前記試薬分配オリフィス(12)の領域にプラグを作り付けることによって得られることを特徴とする、請求項2に従属する、請求項4または5に記載のセル(30)の製造方法。
  7. 各プレート(10、20)の循環のための前記少なくとも1つのチャネル(2)は、前記カソードプレート及びアノードプレート(10、20)を貫通して形成された試薬排出オリフィス(5)を備える出口を含み、
    プレート(1)は、さらに、前記試薬排出オリフィス(5)とは異なる試薬出口収集オリフィス(6)を含み、前記試薬出口収集オリフィス(6)は、前記出口において、前記試薬出口収集オリフィス(6)と前記試薬排出オリフィス(5)との間に流体接続を作り出す通路(17)を経由する前記少なくとも1つのチャネル(2)から、前記試薬を取り戻すために設けられていることを特徴とする、請求項1〜のいずれか1項に記載のセルスタック。
  8. 前記セルスタックの前記端部にある前記第2のカソードエンドプレート及び前記第1のアノードエンドプレート(11、21)には、排出オリフィス(5)が欠如していることを特徴とする、請求項7に記載のセルスタック。
  9. 前記第1のアノードエンドプレート(21)が集電板であることを特徴とする、請求項1〜3、又は7〜8のいずれか1項に記載のセルスタック(30)を備えた燃料電池。
  10. 前記第2のカソードエンドプレート(11)が集電板であることを特徴とする、請求項9に記載の燃料電池。
  11. 使用位置において、前記セルスタックの複数のプレート(10、20、11、21)は、並行した垂直平面に配置されていることを特徴とする、請求項1〜3、又は7〜8のいずれか1項に記載のセルスタック(30)を備えた燃料電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102371046B1 (ko) * 2016-07-15 2022-03-07 현대자동차주식회사 연료전지용 엔드셀 히터
JP7308208B2 (ja) * 2018-01-17 2023-07-13 ヌヴェラ・フュエル・セルズ,エルエルシー 改善された流体流れ設計を伴う電気化学セル
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FR3123512B1 (fr) * 2021-05-25 2023-08-25 Air Liquide Empilement de cellules de pile à combustible et pile à combustible comprenant un tel empilement

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2277405A1 (en) * 1998-07-21 2000-01-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fuel cells stack
JP3920018B2 (ja) * 2000-10-19 2007-05-30 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4727972B2 (ja) * 2004-11-25 2011-07-20 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5079994B2 (ja) * 2004-11-25 2012-11-21 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2007128675A (ja) * 2005-11-01 2007-05-24 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP4741643B2 (ja) * 2008-09-18 2011-08-03 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP5741920B2 (ja) * 2011-04-07 2015-07-01 日産自動車株式会社 燃料電池セル
FR2997560B1 (fr) * 2012-10-25 2015-04-24 Air Liquide Plaque de pile a combustible et empilement de cellules comprenant une telle plaque
US9350029B2 (en) * 2012-11-21 2016-05-24 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack

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