JPH10509839A - 燃料電池セル及びそれから作られるスタック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 それぞれ１つの陰極板、１つの陰電極、１つの膜、１つの陽極及び１つの陽極板を備え、それらが各々少なくとも４つの貫通供給口もしくは排出口を備えた燃料電池セルは、陰極板（２１）、膜（２４）及び陽極板（２６）がその縁部で枠部材（２８）により機械的に強固に、気密にかつ電子的に絶縁して互いに結合されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 燃料電池セル及びそれから作られるスタック この発明は、それぞれ１つの陰極板、１つの陰電極、１つの膜、１つの陽電極 及び１つの陽極板を備え、そのそれぞれが少なくとも４つの貫通した供給もしく は排出口を備えた燃料電池セル、並びにこのような燃料電池セルから作られるス タックに関する。 水素／酸素もしくは水素／空気燃料電池セルは約１Ｖの電圧を供給する。この 電圧は実際の適用に当たっては低過ぎるので、例えば電動機や電子機器の運転に 必要な電圧を得るために、多数の単位セルを電気的に直列接続している。単位セ ルを接続することにより形成された全体のユニットは燃料電池スタックと呼ばれ る。 このようなスタックを、燃料電池セルの個々の要素を繰り返し積み重ね、これ をねじボルト或いは他の締付け装置により機械的に結合することにより構成する ことは公知であり、通常行われている。例えば、このために必要な力を油圧或い は空気圧により得ること、いわゆるフィルタ・プレス方式で行うことも公知であ る（例えば、ヴェー・フィールシュティッヒ著「燃料電池要素」ヒェミー出版社 、１９６５年、第１７１及び２０１／２０２頁参照）。スタックを機械的に締め 付けることにより同時に個々の燃料電池セルの全縁部及び運転ガス用並びに場合 によっては冷却媒体用に必要な貫通口が封止される。その場合以下の媒体の対、 即ち水素／酸素（空気）、水素／周囲、酸素／周囲及び電解質／周囲並びに冷却 媒体を使用する場合には水素／冷却媒体及び酸素／冷却媒体との間が封止装置に より互いに確実に分離されなければならない。液体の冷却媒体を使用する場合に はこの冷却媒体は周囲に対しても封止される。これに対して冷却媒体として空気 を使用する場合には周囲との交換ができるだけ阻止されないようにすることが望 まれる。 燃料電池セルの主要なコンポーネントは、その積み重ねの順番に次のものであ る（図１参照）。即ち、単位セル１０の陰極を形成し水素１２を分配するための 装置（通路もしくは孔）を備えた電子的接触板１１、多孔質の水素電極１３、多 孔質の電解質支持体１４、多孔質の酸素もしくは空気電極１５及び単位セルの陽 極を形成し酸素或いは空気１７を分配するための装置（通路もしくは孔）を備え た電子伝導性の接触板１６である。多孔質の電解質支持体１４は組立前或いは後 に液状電解質で浸漬される。多孔質の電解質支持体としては特にまたイオン交換 膜が使用される。装備された燃料電池セル、いわゆるＰＥＭ（陽子交換膜もしく は高分子電解質膜）燃料電池セルは自動車の駆動装置のために特に有望なエネル ギー源と見られている（例えば「ファウ・デー・イー・ベリヒテ」Ｎｏ．９１２ （１９９２年）、第１２５乃至１４５頁）。 今まで公知の燃料電池スタックの構造においてはスタックのそれぞれ陽極側も しくは陰極側の端部にのみ個々の接触板１１及び１６が設けられていた。スタッ ク内部にある接触板は、しばしば中空に形成されているいわゆるバイポーラ板に まとめられていた。このような接触板は冷却媒体により貫流されるので、冷却板 とも呼ばれる。パイポーラ板はそれ故公知のスタック構造の代表的な一要素であ る。 上記の封止位置のうち水素と酸素の分離が最も臨界的である。即ち封止に欠陥 があると、水素が酸素もしくは空気電極に或いは酸素（空気）が水素電極に達す ることがある。この両者の場合可燃性の混合ガスが形成され、この混合ガスは高 い蓋然性をもって電極物質によって触媒作用で点火され、全スタックの破壊を招 くことがある。従って、安全上の理由からセルもしくはスタックは、水素／酸素 の直接封止が回避されるように構成されなければならない。この点において正し く構成されたセルにおいては水素と酸素とは封止欠陥があっても常に周囲に漏出 する。そこに点火源がなければ、従って何らの危険も生じない。このことは縁部 封止のためのフィルタ・プレス技術においては、膜が周囲の大気にまで達するよ うにして達成されるが、膜が縁部にわたって乾燥し、大きな腐食の問題、そして 比較的長い停止期間後には運転上の問題にもなりかねないという危険がある。な おこのような封止上の問題はセルの縁部だけでなく、セルからセルへの物質貫通 部においても生ずる。 フィルタ・プレス技術の主な欠点は、縁部封止において寸法許容度に関して非 常に高い要求が課せられること、もしくは面倒な加工方法を必要とし、また多く の別の欠点を持つ高い弾性材料しか使用できないことにある。さらにこの技術に おいては、全ての封止面がスタックの組立構成と同時に作られるということも欠 点である。それ故、封止に欠陥が生じたときにはその位置の決定が特殊な方法で しか可能でない。さらに、フィルタ・プレス技術においては単位セルに反応剤及 び冷却媒体を供給するための比較的小さい接続断面積しか実現できない。特に空 気冷却のために必要なその他の流路は殆ど製作不可能である。他方液冷の場合に は、電気化学的腐食が例えば２００Ｖの高度に要求されるスタック電圧において は殆ど或いは非常に高価な対策でしか克服できない。 この発明の課題は、冒頭に挙げた種類の燃料電池セルを、即ち、陰極板、陰電 極、膜、陽電極及び陽極板を備えた燃料電池セルを、特に自動車の電気駆動装置 用の低温燃料電池スタックを製作するために、大量生産が可能なように構成する ことにある。これにより特に、従来使用されてきたフィルタ・プレス技術に伴う 問題を回避しようとするものである。 この課題はこの発明によれば、陰極板、膜及び陽極板がその縁部において枠部 材によって機械的に強固に、気密にかつ電子的に絶縁されて相互に結合されるこ とにより解決される。これにより両極板、両電極及び膜が密封された取扱い易い ユニットを形成する。 燃料電池セルのほかに、この発明は、上述の種類の燃料電池セルの複数個を互 いに結合した積層体からなりしかもこれらのセルが電気的に直列に接続されてい る燃料電池スタックに関する。 この発明は、縁部封止され個々に運転及び試験可能な燃料電池セルの製造を可 能にし、しかもこれは速い製造工程、例えば型押しや打ち抜きのような作業で行 われるという利点がある。さらに、例えば封止部に欠陥があることによるセル内 部での運転ガスの混合が起こり得ないという利点もある。単位セルの任意の数を スタックにまとめることができ、その場合必要な中間封止は自らにより行われ、 即ち付加的な封止材料は必要としない。 この発明の対象はＰＥＭ燃料電池セル及びそのスタックに特に有利に適用され る。それ故電解質支持体は、本出願の枠内では簡略して膜と称する。この発明は 、 しかし、このようなセルもしくはスタックの形式だけでなく、他の形式において も、例えばアルカリ水素／酸素マトリックス形セルやメタノール／空気セルもし くはそのスタックにおいても使用される。 この発明による燃料電池セル及びスタックは、特にフィルタ・プレス技術で構 成されたセル及びスタックとの比較において、次の特長を備える。即ち、 ・直接的なガスの短絡及び膜の乾燥を同時に確実に阻止するという問題が簡単に 解決される。 ・スタックにおいてセルとセルとの間の物質貫通部における封止問題が発生しな い。 ・燃料電池セル及びスタックの個々の部品の厚みの許容公差が全く臨界的でなく 、その構造のために高弾性材料を必要としない。さらに膜の他に、付加的な封止 材を必要としない。 ・スタックの場合全ての封止部には外から直接近づけるので、気密性の欠陥は例 えば石鹸泡により容易にその位置を特定できる。さらに、セルの縁部封止は既に スタックの組立前に検査することができ、従って損傷したセルは前もって取り出 すことができる。フィルタ・プレス技術による構成とは異なり、既にスタックの 組立前に充分機能するセルが提供されるので、他の機能試験も既に個々のセルで 可能であり、その結果品質試験が著しく簡単化される。 ・スタックは個々のセルを冷却空気で均一に洗流することが可能な形で作られ、 その際流路抵抗は例えば最近の自動車の冷却器の場合と同様に小さくすることが できる。この発明によるスタックは直接空気冷却の使用に対して特に有利に適す るにも係わらず、流体冷却も行うことができる。 この発明による燃料電池セルはバイポーラ板を備えていない。このセルにおい ては各要素はそれぞれ単位セルを形成し、それ故それだけで既に１つの機能ユニ ットをなしている。図２に簡略化された形で概略的に断面で示されるように、単 位セルは以下の要素、即ち、陰極板２１、ガス室２２、陰電極２３、膜２４、陽 電極２５、陽極板２６及びガス室２７からなる。これらの要素のまとめはそれぞ れセルの全縁部を締め付ける枠部材２８により行われる。 枠部材は一体に構成することができるが、例えば４つの部分から構成し、その 際それぞれ１つの部分が矩形或いは正方形のセルの１つの縁部を包持するように することもできる。特に枠部材はＵ字形断面を持ち、その両Ｕ字脚が陰極板２１ 、膜２４及び陽極板２６をその縁部で一緒に締め付け、セル内部が気密に周囲か ら閉塞されるようにするのがよい。Ｕ字形形状によって、大量の湿気が縁部領域 から周囲に蒸発するのが阻止される。これにより比較的長時間停止した後にも問 題なく再運転することが保証され、極板における割目腐食が回避される。即ち水 が蒸気の形で周囲に漏出すると、そこに実際上常に存在する低い濃度の酸が集中 して封止間隙において電極板２１及び２６を浸食するおそれがある。それ故この 発明によれば、耐食性の小さい従って安価な材料の使用が可能になる。 さらに従来公知の全ての構造に対してこの発明による燃料電池セルの重要な長 所は、各セルが固有の縁部封止を持っていること、即ちスタックに集積される際 に隣接するセルの特性は封止部の品質と信頼性とに何ら影響しないことである。 これに対してフィルタ・プレス技術においては、縁部封止力がスタックの一端か ら他端まで通して伝達されなければならない。構造部品（接触板及び膜）の厚み のずれはその場合積算され、特に非常に多数のセルからなるスタックの場合、全 体で許容できない程大きな公差に容易に達し、縁部封止がもはや不可能になるこ とがある。これに対して、この発明による縁部封止は自立的であるので、厚みの 許容公差に関して、市販の半製品（鋼板、膜）によっていずれにせよ充足すべき 要求を越えるような要求は存在しない。 この発明による燃料電池セルにおいては枠部材２８は何らの封止機能も負担し ない。封止機能はそれどころか望まれない。というのは封止に欠陥がある場合に は過圧下にある運転ガスが周囲に漏出することがあるからである。このことは、 枠部材の個々の部品が完全に互いに密に接合されないことによって起こり得る。 このようにしてさらに製造が簡素化される。 電極２３及び２５は膜２４自体をＵ字形材内の封止領域まで覆うべきものであ る。しかしながらそれ以上の被覆は、多孔質の電極がその縁部領域においてその 接合前に或いは封止力により自ずから封止される場合には許容可能である。これ により膜／電極の製造プロセスは、膜を電極材料で被膜するのにマスクを必要と しないから、著しく簡素化される。 枠部材２８は陰極板２１を陽極板２６に電子伝導的に結合してはならない。こ れはエネルギーを発生するセルの短絡を起こさせるからである。従って枠部材は 絶縁材料、例えばプラスチックで作られる。しかしながら好ましくは、枠部材２ ８は金属で構成し、付加的に電子的に絶縁性の層を設けるのがよい。この電子的 に絶縁性の層は枠部材の被膜として形成することができる。好ましい方法は、電 極板２１或いは２６の少なくとも１つにセルの外側における縁部に、電極板の被 膜として形成される電子的に絶縁性の層２９を備えることである。この絶縁に対 する材料の要求は、この場合も封止機能は要求されないから、大概のプラスチッ クで満たされる。Ｕ字形材、即ち枠部材２８は、その場合金属板で作ることもで きる。これはその良好なばね及び強度特性の故に好ましい。枠部材２８は、しか しまた好ましくは、一方の電極板が他方の電極板より大きく、その突出した縁部 がセルの組立の際に他方の電極板の縁部の回りに折り畳まれるように形成するこ ともできる。縁取りもより確かな機械的結合を生じさせる。枠部材２８はそれ故 両電極板の１つの準構成要素である。しかしその場合適当な絶縁が設けられなけ ればならない。 枠部材２８は、またＵ字形材の内部に小さな中空室２０が残るように形成され るのがよい。この中空室は封止部に欠陥のある場合に過圧下にある運転ガスを周 囲に排出する、即ちガス排出流路として作用する。これにより、反応ガスが他方 の電極板の下には、即ち他方の反応ガスのガス空間に到達しないことが保証され る。電極板の材料としては炭素材料、例えばグラファイトの箔が好適である。電 極板としては金属板、特に０．０５乃至０．２ｍｍ、好ましくは約０．１ｍｍの 厚さの金属板を使用すると有利である。 以下に、例えば金属板から型抜きされた電極板を備えた実際に構成されたセル について説明する。しかしながらこの発明はこのような電極板に限定されるもの でなく、また物質流の上述のガイドも他の方法で行うことができる。 電極板の製造には０．１ｍｍの厚さを持つステンレス鋼板が、電極板の内側の 上面を表す図３に相当する形が生ずるように型抜き及び打ち抜きされる。負及び 陽極板は同じように構成されている。 セルを運転する際反応ガス、例えば水素或いは水素を含む混合ガスが、この場 合陰極板である電極板内の供給口３１を介して対応のガス室に流入し、その際反 応ガスは比較的広い供給通路３２及び比較的狭い分配通路３３を介して電極の各 点に達する。反応ガスが変換される間、不活性成分は蓄積して、ガス室を集合通 路３４及び排出口３５を介して離れる。電極板はさらに貫通口３６及び３７を備 えている。同様にセルへの酸素もしくは空気の供給も陽極板を介して行われる。 単位セルの構成のために陰極板２１と陽極板２６とは電極２３及び２５と膜２ ４と、図４の横断面図に概略的に示されるように接合される。なおこの場合（電 極板の）内面が互いに向かい合う。機械的な結合は枠部材２８により行われる。 水素は４１において陰極板２１の隆起して形成された供給口３１ａを介してセル に流入する。さらに水素は軸方向の孔及び多数の半径方向の孔を備えた支持リン グ４２を通流する。水素の一部はセルから軸方向に膜内の開口及び陽極板２６の 貫通口３７ｂを介して離れ、その他のセルへの供給に作用する。部分流は半径方 向の孔を介して陰極板２１の通路システムに達する。 酸素の供給はこれと同じように行われる。酸素は４３で陰極板２１の貫通口３ ６ａ及び膜内の開口を介してセルに流入し、陽極板２６の隆起して形成された供 給口３５ｂ内の支持リング４４を通流する。支持リング４４も同様に軸方向の孔 と多数の半径方向の孔を備えている。 セルの排出システムは供給システムと同様に構成されている（図３参照。なお 「ａ」は陰極板の特徴を、「ｂ」は陽極板の特徴を表す）。この目的のため、一 方では、即ち水素に対しては、陰極板２１の排出口３５ａ及び陽極板２６の貫通 口３６ｂ、他方では、即ち酸素に対しては、陰極板２１の貫通口３７ａ及び陽極 板２６の排出口３１ｂが作用している。このために２つの別の支持リングが、そ れぞれ隆起して形成された開口３５ａ及び３１ｂに必要とされる。なお、セルへ の供給及びセルからの排出が右側から或いは左側から行われるかはどちらでもよ い、即ち供給口及び排出口は貫通口としてもまたその逆にも利用される。 支持リングは金属或いはプラスチックから構成できる。この製造は、支持リン グがそれぞれ１つの平坦な円板と、１つの波形の円板と、もう１つの平坦な円板 とから構成される場合には特に簡単で安価となる。この形状は同時にその構造高 さが極めて小さいにも係わらず非常に流路抵抗が小さい。全体設備の効率はそれ 故内部の圧力低下によっては殆ど影響されない。このことは、さもなければ、特 に空気冷却の場合に臨界的であり得る。 セルの面は矩形状にも形成することも或いは複雑な形をとることもできる。セ ルの内部におけるガスの分配は、型抜きされた通路によるのとは異なる手段によ り、例えば金網やふるいのような障害物の挿入により行うことができる。陰極板 及び陽極板は互いに異なる形に形成することができる。両反応ガスは任意の方法 で互いに例えば逆流、並列流或いは交差流に通すことができる。 この発明による燃料電池セルはスタックを構成するために使われる。セルを積 層することにより電気的な直列接続及び同時に共通の気密な供給及び排出システ ムができ上る。この場合にも、付加的な封止材を使用する必要がなく、封止部に 欠陥があっても電極板の１つの山で両運転ガスが混合されてはならないという要 件が満たされる。 負及び陽極板はその外側に互いに対応する隆起と窪みとを備え、セルを積層す るときそれらの位置が互いに固定されるようにするのがよい。特に電極板は供給 口及び排出口の直接の周辺に２つのセルを積み重ねたとき、両セルの１つの膜と 共にそれぞれ２つのリング状同心封止領域が生じ、その結果ガス室から過圧下に あるガスが周囲に洩れ出ることがないように幾何学的に形成されるのがよい。 図５には２つの単位セルを積層したときの両者の共働作用を横断面で概略的に 示す。この場合全体で４つのガス通流のうち２つ４１、４３しか見えてない。左 側のセルの陽極板２６は４つの貫通口の回りにそれぞれ右側のセルの陰極板２１ とのリング状の直接の機械的及び電子的接触を持っている。これにより両セルは 電気的に直列に接続されている。セルの間には中間室５１が残り、この中間室に は冷却媒体が任意に選択可能な方向に貫流する。この中間室の著しく良好な近接 性は特に直接空気冷却の際に有利であることが実証され、さらに流路抵抗は非常 に小さく保たれる。自動車に使用する場合それ故部分負荷で走行風が損失熱を排 出するのに充分であり、さもなければ僅かなエネルギー消費の小さな補助ブロワ しか必要としない。 電極板の全ての貫通口はリング状に形成された封止リブで取り囲まれている。 隆起状貫通口は比較的直径の小さい封止リブ５２を、平坦状貫通口はやや大きい 直径の封止リブ５３で囲まれている。積層の際それぞれ一方のセルの封止リブ５ ３と隣接のセルの封止リブ５２とが互いに同心的に膜に押圧され、その際それぞ れ１つの支持リング５６が機械的な受けとして作用する。これにより両運転ガス は周囲への漏出が阻止される。それでもなお故障或いは欠陥によりガスの漏出が 生ずるときには、そのガスは、両同心的封止領域の間のリング状の中間室が狭い 空隙を介して周囲に接続しているから、５４において直接周囲に導かれる。隣接 のセルの電極板への移行は、縁部封止と同様に、この場合も不可能である。膜の 乾燥は５４における間隙が狭く形成されることにより阻止される。 図５に示されるように、貫通部の周囲は円錐台の形状をとることができる。個 々のセルはそれ故互いに強制案内され、これにより積層工程が著しく簡素化され る。このセル領域はしかしまたプラグ状或いは押しボタン状に形成することもで きる。これによりセル同士のよりより良い電気的接触、さらには機械的結合が得 られる。 電極板はさらに付加的に、例えばいぼ状に形成された隆起部５５を備えること ができる。この隆起部は、特に大面積のセルの場合、３つの機能、即ちスタック の全体の安定性、例えば震動に対する安定性を高め、電極材料及び運転圧力の選 択に関係して必要となるセルの内部圧縮を高め、さらにこれにより電極板におけ る流路の長さを短縮するという機能を引き受けている。 燃料電池スタックを構成するためには、所望の電圧に応じて、一定の数のこの 発明によるセルを前述の方法で互いに積層する。図６においては１６個のセルか らなるスタックが横断面で概略的に示されている。供給口及び排出口は互いに同 じ面積で重なり合い、それにより全てのセルに対して貫通する各々２つの供給口 及び排出口を形成している。この流路は、互いに無関係に、右側及び左側のスタ ック側において供給及び排出装置に接続される。必要のない開口は後から閉塞さ れるか或いは相応に閉塞された端部セルが使用される。 結合部における必要な封止圧は全てのセルに共通な、例えば端板６１及びねじ ボルト６２の形の締め付け装置により得ることができる。ねじボルトは、図６に 示されるように、セル積層体の外側に沿って配置されるが、セル内に設けた特別 の孔もしくは切欠きを通して或いはまた供給及び排出口を通して配置することが できる。フィルタ・プレス技術とは異なり締め付け装置は、これよりずっと大き な力が必要なセルの縁部封止が既に枠部材により行われるので、比較的簡単に容 易にかつ安価に構成される。 スタックへの供給及び排出は端板６１の孔６３によって行われる。図６に示す ように、端板を単位セルに対応した形状とすることにより、この位置にも付加的 な封止部を必要としないようにすることができる。その場合には端部セルの膜が 封止を行っているからである。６４で閉塞されている端部セルが使用される場合 には、全体のスタックに対して封止材を必要としない。 電極板の外表面は、個々のセルの間に液状或いはガス状の冷却媒体が貫流する ことができる空隙と空間とが生ずるように形成されるのがよい。既に述べたよう に、液冷の場合には、高いスタック電圧において、電気化学的性格の腐食問題が 起こることがあり、この問題はコスト的に受入れ可能な範囲では永久に解決され ない。前述のスタック構成はそれ故先ず第一に直接空冷用に構想している。この 発明によるスタックはまたそれ故直接空冷に対しても特に好適である。セルの全 表面が容易に接近性があり、流路や孔のような狭い部分を克服することなく冷却 空気流が達するからである。 セルから冷却空気への熱伝達は、セルの表面が冷却リブを備えている場合には 著しく改善される。これにより有効な表面が１０倍以上に増大する。実際にはこ れは、各セルの間に、図６に示されるように（この場合隆起部５５は存在しない ）、中間部材６５を配置することにより簡単に達成できる。この中間部材６５は 波形或いは型押しされた金属板とすることができるが、針金線を織ったり編んだ りした、即ち金網からなることもできる。中間部材はまたそれぞれ両電極板の１ つとしっかり固定され、好ましくはばね特性を備える。 中間部材はセルの全表面を越えては延びてはおらず、むしろ貫通孔の封止面は 互いに直接接触している。これらの貫通口はより強く型押しすることによって電 極板から押し出されるので、中間部材のために必要な空間が作られる。これによ りセル内部におけるガス及び水の移送に対して付加的に著しい軽減がなされる。 支持リングの厚さは大きくなり、従ってその中に含まれる半径方向の通路の流路 抵抗は、流路直径の四乗に逆比例するので著しく低下する。さらに水の毛細管圧 も小さくなる。これにより流路が水滴により閉塞されるという危険も低下する。 膜燃料電池セルにおいては、機能の有効なセルに対して全厚が１ｍｍ以下であ ることが必要であるが、この薄い層の中に流路抵抗が充分に小さくかつ小さい分 子による閉塞からも安全である反応物の貫通口が実現されるという問題がある。 この発明による燃料電池セルにおいては例えばセルの厚さが平均４ｍｍのとき流 路直径を３ｍｍとすることが可能である。この場合層厚の３ｍｍは直接空冷に利 用され、貴重な空間が無駄に使われないようにするのが好ましい。 中間部材はまた他の機能をも持ち得る。例えば中間部材はセルの電気的直列接 続の付加的な電気接続を形成し、その結果電流路が短くなり、従って電圧損失が 小さくなる。このことはセルの大きさ及びセルの電子伝導性に関係して重要であ る。他方、中間部材はセルの相互の支持を改善するので、電極板を極端に薄い金 属板で作ることを可能とする。この場合全体の重量の節約ができる。 この発明による燃料電池セルの全ての部分は型押し或いは打ち抜きにより半製 品から製造することができる。これは数分の一秒しか必要としない作業工程であ る。組立もまた極めて速くかつ簡単に実行可能であるので、大量生産の前提を満 たすものである。欠陥のあるセルを交換することによる後からの修繕もまた非常 に簡単に行える。さらに、アクセスが自由であるので誤動作しているセルも電圧 測定或いは洩れテストで非常に簡単に認定される。この発明による燃料電池セル からなるスタックはそれ故非常に保守が容易である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．それぞれ１つの陰極板、１つの陰電極、１つの膜、１つの陽極及び１つの陽 極板とを備え、それらがそれぞれ少なくとも４つの貫通供給口もしくは排出口を 備えている燃料電池セルにおいて、陰極板（２１）、膜（２４）及び陽極板（２ ６）がその縁部で枠部材（２８）により機械的に強固に、気密にかつ電子的に絶 縁して互いに結合されていることを特徴とする燃料電池セル。 ２．枠部材（２８）がＵ字形の断面を持ち、その両脚部分が外側から両電極板（ ２１、２６）に対して押圧されていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池 セル。 ３．枠部材（２８）が少なくとも１個所において周囲と連通しているガス排出通 路（２０）を有することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料電池セル。 ４．枠部材（２８）が金属からなり、さらに電子的絶縁層（２９）が付加的に設 けられていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の燃料電池セル。 ５．電子的絶縁層（２９）が両電極板（２１、２６）の少なくとも１つの被膜と して形成されていることを特徴とする請求項４記載の燃料電池セル。 ６．枠部材（２８）が両電極板（２１、２６）の１つの構成要素であり、他方の 電極板を縁部で包囲していることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の燃 料電池セル。 ７．陰極板（２１）及び陽極板（２６）がその外側に互いに対応する隆起と窪み （４２、４４）とを、多数のセルを積層したときその位置が互いに固定されるよ うに備えていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の燃料電池セル。 ８．電極板（２１、２６）が供給及び排出口（３１、３５、３６、３７）の直接 周囲に、２つの燃料電池セルを積層したとき両燃料電池セルの１つの膜と共に２ つのリング状の同心的封止領域が生ずるように形成されていることを特徴とする 請求項１乃至７の１つに記載の燃料電池セル。 ９．両同心的封止領域の間のリング状中間空間が狭い空隙を介して周囲と接続さ れていることを特徴とする請求項８記載の燃料電池セル。 １０．請求項１乃至９の１つ或いは複数に記載の燃料電池セルを複数個機械的に 結合した集積体からなることを特徴とする電気的に直列接続された燃料電池セル からなる燃料電池スタック。 １１．燃料電池セルが締め付け装置（６１、６２）により結合されていることを 特徴とする請求項１０記載の燃料電池スタック。 １２．燃料電池セルの間に冷却媒体、特に空気のための中間空間が存在している ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の燃料電池スタック。 １３．燃料電池セルの間に、燃料電池セル相互の機械的支持及び／又は個々の燃 料電池セルの間の電流伝達を改善し、及び／又は冷却媒体への熱接触面を拡大す る付加的な部材（６５）が配置されていることを特徴とする請求項１０乃至１２ の１つに記載の燃料電池スタック。