JP2020507897A - 燃料電池の為の基本モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
酸化剤による、好ましくは二酸素による、燃料の酸化、好ましくは二水素の酸化、によって電子を発生するように構成された酸化ユニットと、ここで、該酸化ユニットは、電解膜を挟んだアノード及びカソードを含む、
該燃料を含むアノード供給流をアノードチャンバに運ぶ為に好適な燃料輸送器支持体と、該燃料輸送器支持体に取り付けられたアノード電子コレクタとを含むアノードブロックと、
該酸化剤を含むカソード供給流をカソードチャンバに運ぶ為に好適な酸化剤輸送器支持体と、該酸化剤輸送器支持体に取り付けられたカソード電子コレクタと
を含み、該基本モジュールは、該酸化ユニットと、該燃料輸送器支持体又は該酸化剤輸送器支持体との間に、該アノードチャンバ又は該カソードチャンバを夫々画定するように構成されており、
該アノード電子コレクタ又は該カソード電子コレクタと該酸化ユニットは、共に接合によって取り付けられており、且つ導電性接着剤を含む、アノード導電性ブリッジ又はカソード導電性ブリッジによって互いに電気的に接続されている。
酸化剤による、好ましくは二酸素による、燃料の酸化、好ましくは二水素の酸化、によって電子を発生するように構成された酸化ユニットと、ここで、該酸化ユニットはアノードを含む、
該燃料を含むアノード供給流をアノードチャンバに運ぶ為に好適な燃料輸送器支持体と
を含み、該モジュールは、該アノードと該燃料輸送器支持体との間に上記アノードチャンバを画定するように構成されており、
該酸化ユニット及び該燃料輸送器支持体は、共に接合によって互いに取り付けられており、燃料を洩らさない電気絶縁性接着剤を含むアノード漏れ止めブリッジを用いて互いに電気的に絶縁され、
該アノード漏れ止めブリッジは、該アノード供給流が該燃料輸送器支持体によって該アノードチャンバに運ばれるとき、上記アノード供給流は、本質的に該燃料輸送器支持体から直接該アノードに流れるように構成されている。
該酸化ユニットは、該電解膜と接触して配置されたカソードを含み、該電解膜は該アノードと該カソードとの間に挟まれ、
該モジュールは、該カソードと該酸化剤輸送器支持体との間に、上記カソードチャンバを夫々画定するように構成されており、
該酸化ユニット及び該酸化剤輸送器支持体は、共に接合によって互いに取り付けられており、電気絶縁性接着剤を含むカソード取り付けブリッジを用いて互いに電気的に絶縁される。
該アノード電子コレクタ又は該カソード電子コレクタと該酸化ユニットは、共に接合によって取り付けられており、導電性接着剤を含む、アノード導電性ブリッジ又はカソード導電性ブリッジによって互いに電気的に接続されている。
該複数の基本モジュールのうちの少なくとも1つ、好ましくは全て、が、
酸化剤による、好ましくは二酸素による、燃料の酸化、好ましくは二水素の酸化、によって電子を発生するように構成された酸化ユニットと、ここで、該酸化ユニットは、電解膜を挟んだアノード及びカソードを含む、
該燃料を含むアノード供給流をアノードチャンバに運ぶ為に好適な燃料輸送器支持体と、該燃料輸送器支持体に取り付けられたアノード電子コレクタとを含むアノードブロックと、
該酸化剤を含むカソード供給流をカソードチャンバに運ぶ為に好適な酸化剤輸送器支持体と、該酸化剤輸送器支持体に取り付けられたカソード電子コレクタとを含むカソードブロックと
を含み、
該少なくとも1つの基本モジュールは、該酸化ユニットと、該燃料輸送器支持体又は該酸化剤輸送器支持体との間に、該アノードチャンバ又は該カソードチャンバを夫々画定するように構成されており、
該アノードブロック又は該カソードブロック、及び該酸化ユニットは互いに取り付けられており、及び/又は該少なくとも1つの基本モジュールは、該燃料電池の該複数の基本モジュールのうちの該少なくとも1つの基本モジュールの組み立ての前に、該アノードブロック又は該カソードブロック及び該酸化ユニットが互いに取り付けられるようなものである、
上記燃料電池に関する。
該電解膜と接触する面に反対側の該アノードの外面であり、好ましくは該長手方向平面に平行な平面内に延在する、
該アノードの該外面に面する該燃料輸送器支持体の面であり、好ましくは該長手方向平面に平行な平面内に延在する、
該アノード漏れ止めブリッジ。
該冷却流路は、該積層方向において該複数の基本モジュールのうちの少なくとも2つの隣り合う基本モジュールの間に配置され得、上記2つの基本モジュールと対流によって熱を交換するように、該冷却流を運ぶように構成されている。従って、カソード供給流路は幾つかの基本モジュールに供給してよく、及び/又は冷却流路は幾つかの基本モジュールと熱を交換しうる。該燃料電池の該酸化剤供給手段及び該冷却手段の質量は、このようにして制限される。
複数のカソード供給流路、ここで、各カソード供給流路が、少なくとも1つの基本モジュールにカソード供給流を供給するように構成されている、
該複数のカソード供給流路のうちの1つの流路内に配置され且つ湿度、温度及び圧力から選択された少なくとも1つのカソード供給特性を測定するように構成されたカソード供給プローブと、
該複数のカソード供給流路のうちの上記1つの流路又は他の流路内を運ばれることになる該カソード供給流を発生させるように構成されたカソード供給流発生器と、
上記カソード供給流発生器を制御する為のユニットと、それは,該カソード供給特性の測定値の関数として、上記1つの流路内を運ばれることになる上記カソード供給流及び/又は該他の流路内を運ばれることになる上記カソード供給流の少なくとも1つのパラメータを調整するように構成されている。
複数の冷却流路と、ここで、各冷却流路は、該少なくとも1つの基本モジュールと対流によって熱を交換するように、冷却流を運ぶように構成されている、
該複数の冷却流路のうちの1つの流路内に配置され、且つ湿度、温度、及び圧力から選択された少なくとも1つの冷却特性を測定するように構成された冷却プローブと、
該複数の冷却流路のうちの上記1つの流路内又は他の流路内を運ばれることになる該冷却流を発生させるように構成された冷却流発生器と、及び
上記冷却流発生器を制御する為のユニットと、それは、該冷却特性の測定値の関数として、上記1つの流路内を運ばれることになる上記冷却流及び/又は上記他の流路内を運ばれることになる上記冷却流の少なくとも1つのパラメータを調整するように構成されている。
Claims (15)
- 燃料電池(250)の基本モジュール(5)であって、該基本モジュールは、
酸化剤による、好ましくは二酸素による、燃料の酸化、好ましくは二水素の酸化、によって電子を発生するように構成された酸化ユニット(10)と、ここで、前記酸化ユニットは、電解膜(20)を挟んだアノード(15)及びカソード(25)を含む、
前記燃料を含むアノード供給流(C)をアノードチャンバ(105)に運ぶ為に好適な燃料輸送器支持体(35)と、前記燃料輸送器支持体に取り付けられたアノード電子コレクタ(70)とを含むアノードブロック(75)と、
前記酸化剤を含むカソード供給流(O)をカソードチャンバ(65)に運ぶ為に好適な酸化剤輸送器支持体(30)と、前記酸化剤輸送器支持体に取り付けられたカソード電子コレクタ(40)とを含むカソードブロック(45)と
を含み、
前記基本モジュールが、前記酸化ユニットと、前記燃料輸送器支持体又は前記酸化剤輸送器支持体との間に、前記アノードチャンバ又は前記カソードチャンバを夫々画定するように構成されており、
前記アノード電子コレクタ又は前記カソード電子コレクタと前記酸化ユニットが、共に接合によって取り付けられており、且つ導電性接着剤を含む、アノード導電性ブリッジ(80)又はカソード導電性ブリッジ(80)によって互いに電気的に接続されている、
前記基本モジュール。 - 前記酸化ユニットが、前記電解膜に面する面の反対側の前記アノードの面(130)上に配置されたアノード収集層(120)、及び/又は前記電解膜に面する面の反対側の前記カソードの面(135)上に配置されたカソード収集層(125)を含む、請求項1に記載の基本モジュール。
- 前記アノード導電性ブリッジが接合によって、前記アノードに、及び/又は前記アノード収集層に、及び/又は前記電解膜に取り付けられている、及び/又は
前記カソード導電性ブリッジが接合によって、前記カソードに、及び/又は前記カソード収集層に、及び/又は前記電解膜に取り付けられている、
請求項1又は2に記載の基本モジュール。 - 前記アノード導電性ブリッジ及び/又は前記カソード導電性ブリッジが、前記アノード電子コレクタ及び/又は前記カソード電子コレクタをそれぞれ部分的に、又は全体的に覆う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の基本モジュール。
- 前記アノード電子コレクタ及び/又は前記カソード電子コレクタが少なくとも部分的に、好ましくは規則的な、又は周期的なパターン、例えばグリッド、を形成する、互いに相隔てられたストリップの形であり、及び/又は、
前記アノード導電性ブリッジ及び/又は前記カソード導電性ブリッジが、好ましくは規則的な、又は周期的なパターン、例えばグリッド、を形成する、スタッド又はストリップの形である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の基本モジュール。 - 前記基本モジュールが長手方向平面内に延在し、
前記アノード電子コレクタの突出部の面積SAと、前記燃料輸送器支持体の突出部の面積Sとの比Rが0.01〜0.50であり、及び/又は
前記カソード電子コレクタの突出部の面積S’Aと、前記燃料輸送器支持体の突出部の面積S’との比R’が0.01〜0.50であり、前記突出部が前記長手方向平面上に、且つ前記長手方向平面に対して横断方向に作られる、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の基本モジュール。 - 前記アノード導電性ブリッジは、前記酸化ブロックと前記アノード電子コレクタとの間に挟まれ、及び/又は前記カソード導電性ブリッジは、前記酸化ブロックと前記カソード電子コレクタとの間に挟まれる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の基本モジュール。
- アノード絶縁ブリッジが、前記酸化ユニットと前記アノード電子コレクタとの間に配置され、好ましくは、前記酸化ユニット及び前記アノード電子コレクタに直接接触して配置され、及び/又は
カソード絶縁ブリッジが、前記酸化ユニットと前記カソード電子コレクタとの間に配置され、好ましくは、前記酸化ユニット及び前記カソード電子コレクタに直接接触して配置され、
前記アノード絶縁ブリッジ又は前記カソード絶縁ブリッジが少なくとも1つの電気絶縁性材料から形成されている、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の基本モジュール。 - 前記導電性接着剤が異方性の導電率を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の基本モジュール。
- 前記導電性接着剤が、カーボン粒子、例えばグラフェンの形でのカーボン粒子又は金属粒子がその中に分散されたポリマー樹脂から形成されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の基本モジュール。
- 前記粒子が、銀、金、及びそれらの合金から選択された金属からなり、又は、カーボンコーティング、若しくは金属コーティング、好ましくは金、銀、及びそれらの合金から選択された金属、から作られた金属コーティング、によって覆われた金属コア、好ましくは銅及びニッケル及びそれらの合金から選択された金属、から作られた金属コアから形成される、請求項10に記載の基本モジュール。
- 前記酸化ユニット及び前記燃料輸送器支持体は、共に接合によって互いに取り付けられており、且つ燃料を洩らさない電気絶縁性接着剤を含むアノード漏れ止めブリッジ(100)によって互いに電気的に絶縁されており、
前記アノード漏れ止めブリッジは、前記アノードチャンバに運ばれたアノード前記アノード供給流(C)が、前記燃料輸送器支持体から前記アノードに本質的に直接的に流れるように構成されている、
請求項1〜11のいずれか1項に記載の基本モジュール。 - 同じ電解膜を共有し、且つ好ましくは平面状構成で配置された、複数の電解ユニットを含む、請求項1〜12のいずれか1項に記載の基本モジュール。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の基本モジュール、又は積層方向(DE)に互いに積み重ねられた複数の基本モジュール、ここで、各基本モジュールは請求項1〜13のいずれか1項に記載されているものである、を含む燃料電池(250)。
- 前記複数の基本モジュールを圧縮する手段を有しない、請求項14に記載の燃料電池。
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