JP2004527872A - 電気化学的なセルスタック - Google Patents

Abstract

本発明は、電気化学的なセルスタックであって、膜・電極接合体（３）と、反応体流体および酸化体流体を供給しかつ導出するためのセパレータプレート（２，２ａ）とがそれぞれ交互に配置されており、１回の型押し過程によって、セパレータプレート（２，２ａ）の一方の側が、所定の表面構造を有しており、他方の側が、前記表面構造に対してネガティブな表面構造を有している形式のものに関する。本発明によれば、セパレータプレート（２，２ａ）の積層時に１つのセパレータプレート（２）のそれぞれ所定の表面構造が、隣り合ったセパレータプレート（２ａ）の、対応するネガティブな表面構造に向かい合って位置している。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、電気化学的なセルスタック、特にＰＥＭ（固体高分子膜型）燃料電池スタックまたはＤＭＦＣ（ダイレクトメタノール型燃料電池）スタックまたは電解質セルスタックに関する。
【０００２】
電解質セルは電気化学的なユニットである。このユニットは化学的な物質、たとえば水素と酸素とを電極の触媒表面に、電気的なエネルギを供給して発生させる。燃料電池は電気化学的なユニットである。このユニットは電気的なエネルギを化学的なエネルギの変換によって電極の触媒表面に発生させる。
【０００３】
この種の電気化学的なセルは次の主構成要素：すなわち、
−カソード電極（空気極）を有している。このカソード電極では、電子の受取りによって還元反応が行われる。カソードは少なくとも１つの電極担持層を有している。この電極担持層は触媒のための担体として働く。
【０００４】
−アノード電極（燃料極）を有している。このアノード電極では、電子の放出によって酸化反応が行われる。アノードもカソードと同様に少なくとも１つの担持層と触媒層とから成っている。
【０００５】
−マトリックスを有している。このマトリックスはカソードとアノードとの間に配置されていて、電解質のための担体として働く。電解質は固相でまたは液相でならびにゲルとして付与されてよい。有利には、電解質は固相でマトリックスに結合され、これによって、いわゆる「固体電解質」が形成される。
【０００６】
上述した３つの構成要素は膜・電極接合体（ＭＥＡ）とも呼ばれる。この場合、マトリックスの一方の側にはカソード電極が被着されており、他方の側にはアノード電極が被着されている。
【０００７】
−セパレータプレートを有している。このセパレータプレートはＭＥＡの間に配置されていて、電気化学的なセル内に反応体・酸化体を集めるために働く。
【０００８】
−シールエレメントを有している。このシールエレメントは、電気化学的なセル内での流体の混合を阻止するだけでなく、セルから外部への流体の流出も阻止する。
【０００９】
電解質セルまたは燃料電池が互いに積層されると、以下で単にスタックとも呼ばれる電解質スタックまたは燃料電池スタックが形成される。この場合、電流案内手段は直列接続でセルからセルに延びている。酸化体と反応体との流体マネージメントは個々のセルのための集合・分配通路を介して行われる。電気化学的なセル内では、スタックのセルに、たとえば平行に各流体のための少なくともそれぞれ１つの分配通路によって反応体流体と酸化体流体とが供給される。反応生成物ならびに過剰な反応体・酸化体流体は少なくともそれぞれ１つの集合通路によってセルもしくはスタックから導出される。
【００１０】
電解質セルまたは燃料電池を移動システムでの使用事例で経済的に使用するためには、匹敵する出力量に対して内燃機関の原価が達成されなければならない。電動モータを備えた移動システムを運転するためには、（３００個よりも多い）多数のセルを備えたセルスタックが必要となるので、セル構成要素の少ない単価が重要となる。この単価は材料費用および製作費用も含んでいる。
【００１１】
アメリカ合衆国特許第６０４００７６号明細書には、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ；ｍｏｌｔｅｎ ｃａｒｂｏｎａｔｅ ｆｕｅｌ ｃｅｌｌ）のための燃料電池スタックが開示される。この燃料電池は高温範囲（約６５０℃）でしか使用することができない。さらに、流体分配のためのセパレータプレートが開示されている。このセパレータプレートは平らなプレートの型押し加工によって製作されていて、一方の側に、酸化体を分配するための表面構造を有していて、他方の側に、反応体を分配するための、前記表面構造に対してネガティブな表面構造を有している。ＭＥＡはセパレータプレートの間に配置されている。この場合、ＭＥＡに含まれた電解質は、匹敵する燃料電池スタックに対して比較的厚く形成されている。ＭＥＡのこの極めて安定した構造に基づき、いわゆる「エッグカートン効果（Ｅｉｅｒｋａｒｔｏｎ−Ｅｆｆｅｋｔ）」が回避される。エッグカートン効果とは、同一に構造化された２つのプレートが、互いに積層される場合に形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）に内外に嵌り合う効果を意味している。しかし、ＭＥＡの比較的大きな厚さに基づく燃料電池の高いセル厚さは欠点である。
【００１２】
本発明の課題は、セパレータプレートの積層によって、両セパレータプレートの間に位置するＭＥＡがエッグカートン効果により破壊されないような、僅かなセル厚さを備えたコンパクトな構造の電気化学的なセルスタックを提供することである。
【００１３】
この課題は、請求項１記載の電気化学的なセルスタックによって解決される。本発明の特別な構成は従属請求項の対象である。
【００１４】
本発明によれば、セパレータプレートの積層時に１つのセパレータプレートの所定の表面構造が、隣り合ったセパレータプレートの、ネガティブに対応する表面構造に向かい合って位置している。したがって、構造化されたセパレータプレートは積層時に互いに内外に嵌り合わず、両セパレータプレートの間に配置された平らなＭＥＡが変形も破壊もされないように相互に支持される。したがって、本発明による電気化学的なセルスタックでは、積層時にエッグカートン効果によるＭＥＡの破壊が阻止される。本発明による電気化学的なセルスタックの別の利点は、著しく減少させられたセル厚さと、これに相俟って、コンパクトな構造とにある。さらに、本発明による電気化学的なセルスタックによって、容積に関連した改善された出力密度が得られる。これによって、本発明によるセルスタックの原価がより僅かとなる。
【００１５】
本発明による電気化学的なセルスタックには、僅かな厚さを備えたＭＥＡを使用することができる。このような膜・電極接合体は：
−１０〜２００μｍの範囲内の厚さを備えた膜、たとえばポリマ膜と、
−両側でＭＥＡに被着された、５〜１５μｍの範囲内の厚さを備えた触媒層、たとえばカーボンカ（Ｃａｒｂｏｎｃａ）と、
−触媒層に被着された、５０〜５００μｍの範囲内の厚さを備えたガス拡散構造体、たとえば多孔質のグラファイトペーパと
を有している。
【００１６】
ＭＥＡの、面に関する広さは、通常、セパレータプレートのサイズに関連しており、特にＭＥＡをセパレータプレートが完全にカバーしている。
【００１７】
触媒層とガス拡散層とから形成された電極は、ＭＥＡの一方の側でカソードとして働き、ＭＥＡの他方の側でアノードとして働く。これに基づき、１ｍｍよりも小さな厚さを備えた、剛性的な表面を有していないＭＥＡが得られる。これによって、セル厚さひいてはセルスタックの原価を著しく減少させることができる。これに基づき、電気化学的なセルスタックの、容積に関連した出力密度の向上に関する別の利点が得られる。
【００１８】
セパレータプレートは、有利には、金属（たとえば鋼またはアルミニウム）のような導電性の材料、導電性のプラスチック、炭素またはコンパウンドから製造される。セパレータプレートの製作は特に機械的な変形加工技術、たとえばローラ型押し加工、磁気的な変形加工、ゴムパッド型押し加工（Ｇｕｍｍｉｋｏｆｆｅｒｐｒａｅｇｅｎ）、ガス圧型押し加工（Ｇａｓｄｒｕｃｋｐｒａｅｇｅｎ）、液体圧型押し加工（Ｆｌｕｅｓｓｉｇｋｅｉｔｓｄｒｕｃｋｐｒａｅｇｅｎ）またはエンボス加工によって行われる。したがって、製造費用を減少させることができる。１つのセパレータプレートの壁厚さは、通常、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍに寸法設定されている。型押し加工したいセパレータプレートの面は、電気化学的なセルスタックが使用される使用分野に関連している。
【００１９】
セパレータプレートが：
−通常中央でセパレータプレートに配置された、流体をＭＥＡに接触させるアクティブな通路範囲と；
−反応体流体および酸化体流体をセパレータプレートに供給しかつセパレータプレートから導出するために働くポートのための貫通孔と；
−ポート範囲からアクティブな通路範囲への流体分配に影響を与えるための分配範囲と
を有していると有利である。
【００２０】
触媒層とガス拡散層とから形成された電極は、有利には、セパレータプレートのアクティブな通路範囲の領域で膜に被着されている。しかし、電極がセパレータプレートの分配範囲で膜に被着されることも可能である。これによって、より大きな活性の触媒面が得られる。このことは、本発明によるセルスタックの、容積に関連したより大きな出力密度を結果的に招く。しかし、触媒層とガス拡散層とから形成された電極がＭＥＡの面全体をカバーしていることも可能である。
【００２１】
本発明の有利な構成では、セパレータプレートの分配範囲が、突起構造を有している。ほぼ円形の突起によって、流体の良好なかつ均質な分配が達成される。これによって、アクティブな通路範囲の均一な通流が生ぜしめられる。突起の最大の高さは、有利には、アクティブな通路範囲の通路構造の最大の高さに相当している。
【００２２】
本発明の別の有利な構成では、セパレータプレートの分配範囲が、別個の構成部材、たとえば別のプレートを形成していてよい。この構成部材は、有利には、突起構造を有していてよい。別個の構成部材は、たとえば金属、ポリマ、ポリマ・金属複合材料またはセラミックスから成っていてよい。別個の構成部材とセパレータプレートとの結合は一般的な結合技術、たとえば溶接、接着、ろう付けまたは縁曲げによって行われてよい。別個の構成部材の利点は、別の分配構造をセパレータプレートに組み込むことにあり、これによって、流体の、改善された分配を得ることができる。
【００２３】
セパレータプレートは両側に有利にはシール範囲を有している。このシール範囲は、セパレータプレートを互いにシールするほかに、１つのセパレータプレートにおける個々の範囲を外部に対してシールする、たとえば隣り合ったポートのをシールするためにも働く。シール範囲は、通路状に押込み加工された凹設部によって特徴付けられている。この凹設部はシール体によって完全に充填されている。この場合、凹設部は、シール体が、セパレータプレートによって分離されて重なり合って位置するように配置されている。シール体の高さは、有利には、通路状に押込み加工された凹設部の最大の高さよりも大きく寸法設定されている。したがって、セパレータプレートの積層時に良好なシール効果が得られる。しかし、シール範囲が別のシール技術、たとえば絶縁中間層による縁曲げまたは硬化性の材料、たとえばポリマによる注型によって形成されることも可能である。
【００２４】
セパレータプレートの積層時には、シール体に加えられる力が、有利には、セパレータプレートに対してほぼ垂直にかつシール体に対してほぼ垂直に経過している。したがって、シール体の内部の剪断応力が回避される。これによって、一方では、シール体のより長い耐用年数が得られ、他方では、より良好なシール効果が得られる。したがって、さらに、ＭＥＡの破壊が回避される。
【００２５】
本発明の別の有利な構成では、セパレータプレートが、特にポート範囲に、通路状に押込み加工された凹設部を有している。各ポートは、セパレータプレートの両側における流れ案内に基づき、たとえばポートを全周にわたって取り囲むシール部材によって、それぞれセパレータプレートの一方で完全にシールされる。通路状に押込み加工された凹設部は、一方の側に通路状の案内部が形成されるように形成されている。この案内部にはシール体を嵌め込むことができる。シール部材とは反対の他方の側には、ＭＥＡのための支持箇所としての対応する凸設部が設けられている。凹設部の高さはアクティブな通路範囲および分配範囲における凹設部の最大の高さに相当していることが望ましい。支持箇所の利点は、ＭＥＡがセパレータプレートの積層時に破壊されないことにある。
【００２６】
シール体は、特に解離可能なシール部材、たとえばＯリングまたはポリマ材料であってよいので、たとえばシール部材の交換後にセパレータプレートを再使用し続けることが可能となる。シール体がシールビードとしてＭＥＡに被着されることも可能である。これによって、ＭＥＡの迅速な交換を達成することができる。
【００２７】
すでに説明した利点のほかに、本発明による電気化学的なセルスタック内のセパレータプレートによって、均質な温度分布を達成することができる。これによって、ＭＥＡを破壊する「ホットスポット（高い温度の領域）」の形成を回避することができる。さらに、本発明によるセルスタックを最大１５０℃の温度まで使用することができる。
【００２８】
本発明による燃料電池スタックの使用分野は、移動システム、たとえば自動車、レール車両、航空機へのエネルギ供給である。本発明による燃料電池スタックの別の使用可能性は、エネルギ供給のための電子的な装置での使用である。さらに、本発明による燃料電池スタックは独自のエネルギ発生モジュールとしても使用することができる。
【００２９】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００３０】
図１では、左側の図面に本発明による燃料電池スタック１が示してある。この燃料電池スタック１は交互にセパレータプレート２，２ａと膜・電極接合体（ＭＥＡ）３とから形成されている。右側の図面には、スタック１の１つのセパレータプレート２の構造が示してある。両セパレータプレート２，２ａは、隣り合ったプレートを成している。この場合、両プレートの、互いに向かい合って位置する側は、ポジティブな構造と、対応するネガティブな構造とを有している。したがって、１つのセパレータプレート２と１つのセパレータプレート２ａとの間に位置するＭＥＡ３は損傷されない。さらに、スタック１はエンドプレート４を有している。このエンドプレート４によって、燃料電池スタック１の緊締が可能となる。さらに、反応ガスの流体供給および流体導出のためのそれぞれ２つの管路５，６が設けられている。導電性の材料から成るプレート９は電流取出しのために働く。しかし、この電流取出しは直接セパレータプレート２を介して行われてもよい。この構成では、運転中にセパレータプレート２の一方の側を介して反応体が案内され、裏側を介して酸化体が案内される。
【００３１】
両側で構造化された面を備えたセパレータプレート２，２ａは、流体供給および流体導出のための管路５，６に対する４つの貫通孔（ポート）１０を有している。さらに、セパレータプレート２，２ａの両側には、アクティブ（ａｋｔｉｖ）な通路範囲１１のための構造が設けられている。流体をポート１０からアクティブな通路範囲１１に分配するためには分配範囲１２が設けられている。両流体、つまり、反応体と酸化体とは外部に対してかつ相対してシール部材１３によってシールされる。
【００３２】
図２には、図４に断面Ａ−Ａにより分解して示したアクティブな通路範囲１１の領域が、本発明による燃料電池スタック１の断面図で示してある。構造化されたセパレータプレート２，２ａと、両セパレータプレート２，２ａの間に位置するＭＥＡ３とから交互に形成された燃料電池スタック１はエンドプレート４によって仕切られている。１つのセパレータプレート２，２ａのアクティブな通路範囲１１は、直接連続した通路状の変形加工部によって特徴付けられている。この変形加工部は、たとえば方形にまたは波形に形成されていてよい。
【００３３】
アクティブな通路範囲１１の領域では、ＭＥＡ３の一方の側にアノード１５が配置されていて、ＭＥＡ３の裏側にカソード１６が配置されている。しかし、アノード１５の領域とカソード１６の領域とを集合・分配通路１２の分配範囲に向かって拡張することも可能である（図３参照）。さらに、アノード１５の領域とカソード１６の領域とはシール範囲１４に向かって拡張されてもよい（図示せず）。多孔質の電極層はシール範囲１４で浸透させられる。これによって、流体の直交流（Ｑｕｅｒｓｔｒｏｅｍｕｎｇ）が阻止される。
【００３４】
１つのセパレータプレート２と１つのセパレータプレート２ａとの間に配置されたＭＥＡ３は、一方の側でセパレータプレート２の表面構造に載置し、裏側で、隣り合ったセパレータプレート２ａの、対応するネガティブな表面構造に載置する。したがって、一方では、セパレータプレート２，２ａの積層によって、両セパレータプレート２，２ａの間に位置するＭＥＡ３が破壊されないことが保証されている。他方では、積層によって中空室２１が形成される。この中空室２１内では、ＭＥＡ３の一方の側に酸化体が案内され、ＭＥＡ３の裏側に反応体が案内される。
【００３５】
セパレータプレート２，２ａの縁部では、アクティブな通路範囲１１がシール範囲１４によって仕切られている。図２の上側の部分図に拡大して示したシール範囲１４は、隣り合った２つの変形加工部によって特徴付けられている。両変形加工部はセパレータプレート２，２ａの両面にそれぞれ最大の高さに至るまで形成されている。この最大の高さはアクティブな通路範囲１１の高さと分配範囲１２の高さとによって設定されている。両変形加工部の間には、セパレータプレート２，２ａの両側にシール体１３を装着することができる領域が形成されている。隣り合ったセパレータプレート２，２ａのシール構造は、相応にネガティブに対応する変形加工部を備えたシール範囲１４を有しているので、セパレータプレート２，２ａの積層時には、両セパレータプレート２，２ａの間に位置するＭＥＡ３は破壊されない。
【００３６】
セパレータプレート２，２ａの積層によって、シール体１３を用いて、一方では、両セパレータプレート２，２ａの間に位置するＭＥＡ３が位置決めされ、他方では、アクティブな通路範囲１１が外部に対してシールされる。
【００３７】
エンドプレート４は、それぞれ隣り合ったセパレータプレート２；２ａに相応して、ネガティブに対応した変形加工部を有している。有利には、この変形加工部は、エンドプレート４の、スタック内部に面した側の面にしか形成されていない。
【００３８】
図３には、図４に断面Ｂ−Ｂにより分解して示した、隣り合ったシール範囲１４を備えた分配範囲１２が、本発明による燃料電池スタック１の断面図で示してある。シール範囲１４の構造は、図２に示したシール範囲１４の構造に相当している。
【００３９】
分配範囲１２は、ほぼ円形の変形加工部（突起）によって特徴付けられている。この変形加工部はセパレータプレート２，２ａの両側に配置されている。突起の高さは、アクティブな通路範囲１１の通路構造の最大の高さに相当している。突起の相互の間隔は、分配範囲１２を通流する流体の量に関連している。突起によって、アクティブな通路範囲１１への流体の均質な分配が達成される。
【００４０】
図４には、たとえばセパレータプレート２，２ａの第１の構成において、ポート範囲１０と、アクティブな通路範囲１１と、分配範囲１２と、シール範囲１４とが詳細に示してある。
【００４１】
セパレータプレート２には、それぞれ対置して、ポート１０ａおよびポート１０ｂのためのそれぞれ２つの貫通孔が形成されている。流体の対向流案内時には、たとえばポート１０ａが流体供給のために働き、ポート１０ｂが流体導出のために働く。流体供給のための両ポート１０ａの一方は、セパレータプレート２の一方の側における通路システム（分配範囲１２およびアクティブな通路範囲１１）に流体を供給する。これに対して、両ポート１０ａの他方はセパレータプレート２の裏側の通路システムに流体を供給する。
【００４２】
断面Ａ−Ａには、隣り合ったシール範囲１４を備えたアクティブな通路範囲１１が示してある。このアクティブな通路範囲１１は、交互に変わる表面構造によって特徴付けられている。この場合、セパレータプレートの一方の面に設けられた凹設部は、セパレータプレートの裏側に設けられた凸設部に相当している。
【００４３】
隣り合ったシール範囲１４を備えた分配範囲１２は断面Ｂ−Ｂに示してある。セパレータプレートの一方の面の両変形加工部（突起）の間にはウェブが配置されている。分配範囲１２は、ほぼ規則的に配置された変形加工部によって特徴付けられている。この場合、隣り合った変形加工部は互いに逆方向（上下）に向けられている。突起の最大の高さは、アクティブな通路範囲１１の通路構造の最大の高さに相当している。
【００４４】
ポート１０ａ，１０ｂを仕切るシール範囲１４は断面Ｃ−Ｃに示してある。このシール範囲１４は、セパレータプレートの両側で互いに反対の側に位置する案内部によって特徴付けられている。この案内部では、両側にシール体が装着されてよい。したがって、セパレータプレートの積層時にセパレータプレートとシール体とに加えられる力が、セパレータプレートとシール体とに対して垂直に経過していることが保証される。案内部は両面でセパレータプレートの変形加工部によって仕切られる。これによって、シール体の位置決めが達成される。この場合、変形加工部の高さは、アクティブな通路範囲１１と分配範囲１２との通路構造の最大の高さに相当している。
【００４５】
両ポート１０ａと両ポート１０ｂとはセパレータプレートの両側で相対してシールされている。セパレータプレートの一方の側では、両ポート１０ａの一方が両ポート１０ｂの一方に流れ接続されている。それぞれ他方のポート１０ａ，１０ｂはセパレータプレートのこの側でシール体によって完全にシールされている。いま、セパレータプレートの裏側では、このポート１０ａ，１０ｂが流れ接続されている。正確には、このポート１０ａ，１０ｂはセパレータプレートの反対の側でシールされている。セパレータプレートのこの側における他方のポート１０ａ，１０ｂはシール体によって完全にシールされる。
【００４６】
したがって、各ポート１０ａ，１０ｂはセパレータプレートの正確に一方の側でシールされる。セパレータプレートの、シール部材とは反対の他方の側には支持箇所２４が設けられている。この支持箇所２４はＭＥＡの押込みを阻止している。ＭＥＡの押込みは、通路構造における流れ横断面の狭隘を意味している。これによって、流体の不均一な分配が生ぜしめられ得る。支持箇所２４は両ポート１０ａの一方に対する断面Ｄ−Ｄおよび断面Ｅ−Ｅに例示してある。断面Ｄ−Ｄには、ポート範囲１０で支持箇所２４がセパレータプレートの下側にしか設けられていないことが示してある。セパレータプレートの上側の面におけるシール体のための案内部の詳細な経過は断面Ｅ−Ｅに示してある。セパレータプレートの上側には２つの変形加工部が設けられている。両変形加工部はシール体のための仕切り部として働く。両変形加工部の間には別の変形加工部が位置している。この変形加工部はセパレータプレートの下側で支持箇所２４として働く。
【００４７】
これに対して、断面Ｆ−Ｆおよび断面Ｇ−Ｇには、両ポート１０ａの他方に対する支持箇所２４の経過が示してある。形成された変形加工部は、断面Ｄ−Ｄおよび断面Ｅ−Ｅに示した変形加工部に対してネガティブに対応している。
【００４８】
支持箇所２４の相応の経過とシール案内部とはポート１０ｂに当てはまる。
【００４９】
図５には、１つのセパレータプレート２の別の構成が示してある。アクティブな通路範囲１１は蛇行状もしくはメアンダ状に形成されている。セパレータプレート２の、対置する２つの角隅には、流体供給および流体導出のためのポート１０が配置されている。このポート１０の領域には、流体を分配するために、分配範囲１２が設けられている。この分配範囲１２は、有利には、突起構造を有していてよい。ポート１０は、図４で説明した構成に相応して互いにシールされている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
全構造を見通しかつ詳しく説明するための本発明による電気化学的なセルスタックの構造を示す図である。
【図２】
アクティブな通路範囲の領域における本発明による燃料電池スタックの断面図である。
【図３】
分配範囲の領域における本発明による燃料電池スタックの断面図である。
【図４】
本発明による燃料電池スタック内の１つのセパレータプレートの第１の構成におけるポート範囲と、アクティブな通路範囲と、分配範囲と、シール範囲とを詳細に示す図である。
【図５】
アクティブな通路範囲のメアンダ状の通路構造を備えた１つのセパレータプレートの第２の構成を詳細に示す図である。
【符号の説明】
１ 燃料電池スタック、 ２，２ａ セパレータプレート、 ３ 膜・電極接合体、 ４ エンドプレート、 ５ 管路、 ６ 管路、 ９ プレート、 １０ ポート、 １０ａ ポート、 １０ｂ ポート、 １１ 通路範囲、 １２ 分配範囲、 １３ シール体、 １４ シール範囲、 １５ アノード、 １６ カソード、 ２１ 中空室、 ２４ 支持箇所

Claims (10)

1. 電気化学的なセルスタックであって、膜・電極接合体（３）と、反応体流体および酸化体流体を供給しかつ導出するためのセパレータプレート（２，２ａ）とが交互に配置されており、１回の型押し過程によって、セパレータプレート（２，２ａ）の一方の側が、所定の表面構造を有しており、他方の側が、前記表面構造に対してネガティブな表面構造を有している形式のものにおいて、セパレータプレート（２，２ａ）の積層時に１つのセパレータプレート（２）のそれぞれ所定の表面構造が、隣り合ったセパレータプレート（２ａ）の、対応するネガティブな表面構造に向かい合って位置していることを特徴とする、電気化学的なセルスタック。
2. セパレータプレート（２，２ａ）が、ローラ型押し加工、ゴムパッド型押し加工、磁気的な変形加工、ガス圧型押し加工、液体圧型押し加工またはエンボス加工によって製作されるようになっている、請求項１記載のセルスタック。
3. セパレータプレート（２，２ａ）の表面構造が、流体をセパレータプレート（２，２ａ）に供給しかつセパレータプレート（２，２ａ）から導出するためのポート範囲（１０）と、膜・電極接合体（３）を流体に接触させるための通路範囲（１１）と、流体流れに影響を与えるための分配範囲（１２）とを有している、請求項１または２記載のセルスタック。
4. 分配範囲（１２）が、突起構造を有している、請求項３記載のセルスタック。
5. 分配範囲（１２）が、別個の構成部材を形成している、請求項３または４記載のセルスタック。
6. 別個の構成部材が、金属、ポリマ、ポリマ・金属複合材料またはセラミックスから成っていて、セパレータプレート（２，２ａ）に溶接、接着、ろう付けまたは縁曲げによって結合されている、請求項５記載のセルスタック。
7. セパレータプレート（２，２ａ）が、反応体流体および酸化体流体をセパレータプレート（２，２ａ）の通路範囲（１１）に供給しかつセパレータプレート（２，２ａ）の通路範囲（１１）から導出するためのポート範囲（１０）のための貫通孔を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のセルスタック。
8. セパレータプレート（２，２ａ）が、両側に、通路状に押込み加工された凹設部を有しており、該凹設部が、シール体（１３）によって充填されていて、セパレータプレート（２，２ａ）によって分離されて重なり合って配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセルスタック。
9. セパレータプレート（２，２ａ）の積層時に該セパレータプレート（２，２ａ）の間の力経過が、ほぼ鉛直方向でシール体（１３）を通って経過している、請求項８記載のセルスタック。
10. セパレータプレート（２，２ａ）が、通路状に押込み加工された凹設部を有しており、セパレータプレート（２，２ａ）の一方の側（２２，２３）で凹設部内にシール体（１３）が延びており、対応する凸設部が、他方の側で同時に膜・電極接合体（３）のための支持箇所（２４）として働くようになっている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセルスタック。

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