燃料電池アセンブリとその製造方法
１つの燃料電池コンポーネントを製造するシステムであり、このシステムでは、堆積機構が１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積し、作動機構が堆積機構を作動する。ユニットは、１つの燃料電池コンポーネントにテープ固定材と充填物粒子を提供して１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を保持する。他の複数の燃料電池コンポーネントは、また、テープ固定材を使用することで１つの燃料電池コンポーネントに保持される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、特に、燃料電池アセンブリとその中に充填され保持される触媒を有するコンポーネント、装置、その充填及び保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学反応によって炭化水素燃料中に貯蔵された化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するデバイスである。一般に、燃料電池は、電解質によって分離されたアノードとカソードとを含み、電解質は電気的に帯電しているイオンを導電するのに役立つ。多くの個々の燃料電池は、役立つ電力レベルを生成するために電気伝導性セパレータプレートとともに直列に積層される。
【０００３】
内部改質型燃料電池では、改質触媒は、燃料電池積層体中に配置されて、メタン、石炭ガスなどの炭化水素燃料の直接利用を可能にし、高価で複雑な改質装置は必要としない。改質反応では、燃料電池で生成した水と熱は改質反応によって使用され、炭化水素燃料は内部改質されて燃料電池で使用するための水素を製造する。したがって、必要な水素燃料は改質反応によって製造されるとともに、この反応は吸熱反応であるので燃料電池積層体の冷却を助けるのに有利に使用することができる。
【０００４】
２つの異なるタイプの内部改質が燃料電池アセンブリのために開発された。第１のタイプの内部改質は間接的内部改質であり、積層体中の分離されたチャンバ中に改質触媒を配置して実行され、改質されたガスはチャンバから燃料電池のアノードコンパートメントに送られる。第２のタイプの内部改質は直接内部改質であり、改質触媒を活性なアノードコンパートメントあるいは燃料流れ場中に配置することによって実行され、改質反応により製造された水素は直接アノードに提供される。
【０００５】
典型的な燃料電池のアノードコンパートメントは、隣接する燃料電池の酸化剤（oxidant）流れから燃料を分離するセパレータまたは双極性プレートと、電気化学反応サイトを提供するアノード電極と、しばしば波形プレートとして供給されてアノード電極から電流を伝導するアノード電流コレクタとを含む。アノード電流コレクタはアノード電極と接触し、燃料ガスの流路を画定する。改質触媒は、これらの流路に配置されて直接的な内部改質を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
改質触媒は、通常は、タブレット、ペレット、ロッド、リングまたは球などの様々な固体形状または形態を有する圧縮されたまたは固体の粒子として利用することができる。しかしながら、触媒粒子の寸法により、電流コレクタの流路中に粒子を充填しようとする場合に問題に遭遇する。１つの問題は、触媒粒子の比較的小さいサイズにより、組立中に触媒粒子を取り扱うのが難しいことである。このことは、次に、触媒充てん工程の効率を悪くし、それにより、不当に高価となる。
【０００７】
第２の問題は、触媒粒子が充填プロセスと燃料電池の組立てプロセスの間に位置を変える傾向があるので、触媒粒子を所望の充填パターンに配置して保持するときに時々発生する。所望の充填パターンは、燃料電池積層体中で必要とされる加熱プロフィールを維持するために重要である。この加熱プロフィールは、積層体の効率的かつ長期間の作動を促進するのを補助する。
【０００８】
従って、燃料電池コンポーネント中で触媒粒子を充填する効率と信頼性を向上させる方法はいつも望まれている。また、製造工程における目標は、充填した触媒をよりよく維持するとともに最大の作動効率を可能にする能力である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書の以下に開示された本発明の実施例に基づいて、複数の燃料電池コンポーネントへ触媒粒子を正確に充填するシステムの装置とそれに関連する方法を提供する。また、充填された触媒と、所望であれば他の複数の燃料電池コンポーネントを保持する固定材を使用するシステムにおける装置と、関連する方法を提供する。
【００１０】
この装置と方法で使用する特定システムは、触媒粒子を収容するように適合された１つの燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリとを有する。システムは、さらに、オプションに、１つの燃料電池コンポーネントに固定材を付ける機構と触媒粒子を保持のための充填された触媒粒子とを有する。
【００１１】
本発明の更なる態様において、１つの燃料電池コンポーネントに付けられる固定材は、１つの燃料電池コンポーネントが別の燃料電池コンポーネントに保持されるのを可能にするようにさらに適合されている。また、同様の固定材が追加の燃料電池コンポーネントと共に使用されると、これらの追加の燃料電池コンポーネントと、別のコンポーネントとが、固定材の補助で一緒に保持されて、燃料電池積層体の形成において複数の燃料電池コンポーネントを容易に取り扱えかつ積層できる、ことが想定される。
【００１２】
開示された実施例では、１つの燃料電池コンポーネントは、波形のアノード電流コレクタであり、他のコンポーネントは、セパレータプレートであり、追加の燃料電池コンポーネントは、アノードと、カソードと、カソード電流コレクタであり、固定材は、両面接着媒質である。
【００１３】
前述の固定材は、オプションに、３Ｍ社（スリーエム社）によって現在製造されているタイプの両面アクリル接着剤テープを含むと想定される。
【００１４】
本発明の１つの例示の形態では、堆積アセンブリは、個々の堆積機構を含んでおり、個々の堆積機構は、燃料電池コンポーネント上の堆積機構に触媒粒子を送出するように適合れている。堆積機構は、燃料電池コンポーネントの幅で交差して一列に配置され、燃料電池コンポーネントの検出された位置に基づいて選択的に作動する。燃料電池コンポーネントが索引付けられると、検出された位置では、作動アセンブリは燃料電池コンポーネントが充填するまで堆積機構を選択的に作動させ続ける。この実施例では、各堆積機構は、オプションにプランジャーを有する水力式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータと、ゲートアセンブリとを含む。ゲートアセンブリは、触媒粒子を保持して触媒粒子が燃料電池コンポーネントに送られるのを防ぐ。アクチュエータアセンブリが作動すると、ゲートアセンブリは開放されて、水力式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータがプランジャーを動かして燃料電池コンポーネント上に触媒粒子を配置する。
【００１５】
別の例示の実施例では、堆積アセンブリは、第１プレートと第２プレートの上に置かれたマスクゲートアセンブリを含む。第１プレートは、触媒を収容するために燃料電池コンポーネント上の予め画定された領域に対応する複数の開口を有し、第２プレートは、触媒粒子を収容できる燃料電池コンポーネントの領域の全てに対応する複数の開口を有する。第１プレートは燃料電池コンポーネントの上方に配置され、第２プレートは、第２プレートの複数の開口が第１プレートの複数の開口と一列に整列されないように第１プレートの上方に配置される。第２プレートは、次に触媒粒子で充填されてプレートの複数の開口中に定着するが、一列に整列されていないために、第１プレート中の複数の開口に触媒粒子が入るのが妨げられる。
【００１６】
次に、第２プレートは、第２プレート中の複数の開口が第１プレート中の複数の開口と一列に整列するように、アクチュエータアセンブリによって移動される。プレートに印加される振動の動きは、２つのプレートが一列に整列された複数の開口中の触媒が第２プレートの複数の開口から第１プレートの一列に整列された開口を通過し、これらの開口から対応する燃料電池コンポーネントの領域まで通過させる。それにより、燃料電池コンポーネントは、第１プレートによって予め決められた触媒パターンで充填される。本発明の上記および他の特徴と態様は、添付図面に関連する以下の詳細な記載読むことによってより明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の改質触媒部材を有する溶融炭酸塩型燃料電池を示す図である。
【図１Ａ】第２の改質触媒部材を有する溶融炭酸塩型燃料電池を示す図である。
【図２】燃料電池アセンブリのアノード電極に関連する電流コレクタ上にペレット形態の触媒粒子を配置するシステムを示す図である。
【図３】図２に続く電流コレクタに充填された触媒粒子の位置決めを保持するために固定材を配置するシステムを示す図である。
【図３Ａ】、
【図３Ｂ】、
【図３Ｃ】図２と図３のシステムの堆積機構とその連続操作の詳細を示す図である。
【図４】電流コレクタに対して選ばれたパターン中の触媒部材の最終配置を示す図である。
【図４Ａ】図１Ａで示された第２の触媒部材を示す図である。
【図５】燃料電池アセンブリの成形において触媒粒子を充填した電流コレクタを他のコンポーネントに接着する際に固定材を使用する工程を説明する図である。
【図６】固定材で結合された燃料電池アセンブリのコンポーネントの分解組立図である。
【図７】図６の燃料電池アセンブリを加熱下で圧縮する真空加圧ユニットを示す図である。
【図８】電流コレクタ上へペレット形態の触媒粒子を配置する更なるシステムを示す図である。
【図９】図８のシステムのマスクゲートアセンブリを示す図である。
【図１０】閉じたマスクゲートを有する図９のマスクゲートアセンブリの一部の分解組立図である。
【図１１】開いたマスクゲートを有する図９のマスクゲートアセンブリの一部の分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１と図１Ａと図６を参照すると、隣接する積層アセンブリ間に電解質マトリクス１１を配置して順々にアセンブリ１０を積層することにより形成された燃料電池積層体を示す。電解質マトリクス１１は、例えば、炭酸塩電解質などの電解質を保持するように適合されている。各アセンブリ１０は、アノード電極１２と、波形１４Ａを有する関連する電流コレクタ１４と、を含む。各アセンブリ１０は、さらに双極性セパレータ１６を含み、双極性セパレータ１６は、カソード電極１８とその関連する電流コレクタ２０から、アノード電極１２と波形２０Ａを有する電流コレクタ１４とを分離する。アノード電流コレクタ１４の波形１４Ａは、双極性セパレータ１６とアノード電極１２とともに、第１組の燃料ガス流路１４Ｂと第２組の燃料ガス流路１４Ｃとを画定する。またアノード電流コレクタ１４は、燃料ガス流路１４Ｂ中、特に、間で隣接する波形１４Ａの脚部（leg）によって係合されてる領域１４Ｄ中に配置された複数の触媒粒子で充填されている。触媒粒子２２は、様々な外形を持ち得る。図１では、触媒粒子２２は、正方形の断面を持ち、図２では円形の断面を持つ。利用可能な表面積を改良するために、触媒粒子２２に対して六角形や「星」などの他の断面形状を使用することができる。
【００１９】
触媒粒子２２は、流路１４Ｂ中で燃料ガス中の炭化水素の更なる改質を促進し、燃料ガス中の水素含有量を増加させる。流路１４Ｂ中の更なる改質ガスの一部は、改質ガスが流路１４Ｂに沿って移動し続けるので、次に、複数の開口または波形の裂け目を経由して流路１４Ｃ中を通過する。その結果、さらに改質されたガスは、流路１４Ｃ中に直接的に導入された燃料ガスと混合され、それにより混合ガスは、アノード１２で電気化学的変換反応に参加するために利用可能となる。
【００２０】
上記改質反応が燃料ガス流路１４Ｂで効率的に起こるために、また燃料電池積層体のための所望の加熱プロフィールを促進するために、あるパターンで触媒粒子２２をアノード電流コレクタ１４に充填し、そのパターンを保持することは好ましい。従って、以下に予め決められた（所望）パターンで触媒粒子を充填して保持することを達成するための有利な方法を提供する。
【００２１】
図２、図３を参照すると、アノード電流コレクタ１４上に触媒粒子２２を充填し保持するための概略的なシステム２４を示す。触媒粒子２２は、図２に示すようにオプションにペレット形態で提供され、電流コレクタ１４の周辺に配置されたホッパー２６から供給される。電流コレクタ１４は、Ｘ方向とＹ方向に移動可能なＸ−Ｙ移動可能支持体またはテーブル５１上に置かれる。図２と図３を見ると、ホッパー２６は、電流コレクタ１４の幅（Ｘ方向）に及ぶように一列に配置された複数の供給路２８を含むホッパー供給部とともに提供される。複数の供給路２８Ａは、電流コレクタ１４の幅に及ぶように配置された堆積機構３０の列または線からなる堆積アセンブリ２９につながる。
【００２２】
堆積機構３０のそれぞれは、供給路２８Ａの１つに供給され、電流コレクタ１４の幅に及ぶ波形１４の隣接する脚部の間で領域１４Ｄの１つと一列に整列している。堆積機構３０の数をスペース（領域）１４Ｄの数と等しくなるように選択することによって、電流コレクタのプレート１４の幅と交差する各スペース（領域）１４Ｄは、それぞれの堆積機構によって触媒粒子２２を供給することができる。また、図３で示されかつ上記説明されたように、波形１４Ａは、電流コレクタの長さ方向（Ｙ方向）に不連続であり、複数の間隔を空けて配置される列３６を形成する。従って、堆積機構３０の列と波形の各列３６を一列にすることによって、各列のスペース（領域）１４Ｄは、関連する堆積機構３０によって触媒粒子２２を供給することができる。
【００２３】
特に、ホッパー２６は、それに伝えられる振動運動の結果として、ホッパー供給部２８の供給路２８Ａのそれぞれに触媒粒子２２を送出する。各供給路２８Ａは、順番に、それぞれの堆積機構３０に触媒粒子２２を送出する。示された図の場合には、図３Ａ〜図３Ｃでさらに詳細に見ることができるように、各堆積機構３０は、チャンバ３０Ａを画定し、チャンバ３０Ａ内には供給された触媒粒子２２が充満し、スプリングを充填したボールアセンブリ３０Ｂとしてオプションに示されるゲートアセンブリによって保持される。ゲートアセンブリの他の形態は、アクチュエータあるいはシリンダアセンブリであり得る。ゲートアセンブリ（ボールアセンブリ）３０Ｂの上方で、堆積機構３０は、触媒粒子と接触するプランジャー３５を備える水力式または空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃを含んでいる。
【００２４】
堆積機構３０を作動すると、次に、図３Ａ〜図３Ｃの一連の動作をもたらす。ゲートアセンブリ（ボールアセンブリ）３０Ｂは、最初に収縮し、チャンバ３０Ａを通して下向きに触媒粒子２２の通行を可能にする。次に、水力式、空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃが作動して、プランジャー３５が隣接する波形１４の足の間で領域１４Ｄに下向きに触媒粒子２２を押しつけるようにさせる。このとき、プランジャー３５は、チャンバ３０Ａ中に更に触媒粒子２２が入るのを妨害する。この封鎖は、クランプバーまたは類似のアセンブリによってもまた達成され、クランプバー等は、プランジャーが下向きに動くのに関連して次の触媒粒子の通路に送出される。次に、水力式、空気式シリンダまたは電気アクチュエータシリンダ３０Ｃは、ストロークを完成させて、波形の間で保持される触媒粒子２２を押し込む。
【００２５】
この動作がいったん完成すると、水力式、空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃは、プランジャーを収縮し、スプリングを充填したボールアセンブリ３０Ｂは元の位置まで戻る。このことは、供給チャンバ（供給路）２８Ａから次の触媒粒子２２が次の電流コレクタ１４への供給のために送られて堆積機構３０のチャンバ３０Ａに保持されるのを可能する。
【００２６】
堆積アセンブリ２９中の特定の堆積機構３０が作動するか否かは、プログラムされたコントローラ３８の形態で作動するアセンブリによって決定される。また、コントローラ３８は、Ｘ−Ｙテーブルまたは支持体５１を含むシステム２４の他のコンポーネントの動作を制御する。
【００２７】
Ｘ−Ｙテーブル５１の索引付けにより、プログラムされたコントローラ３８の制御の下で、波形１４Ａの列３６のそれぞれを、本実施例では静止している堆積機構３０の列と一致させる。センサー４０は、波形３２（図４参照）の列３６が堆積アセンブリ２９の堆積機構３０の列と一列に整列することをプログラムされたコントローラ３８に示すように作動する。コントローラ中の簡単な計数機構は列をカウントし、プログラムされたコントローラ３８は、特定の列を確認することができる。次に、コントローラ３８は、列数と、触媒粒子２２を収容するための関連領域１４Ｄを関連づける予め決められて格納されている触媒パターンとに基づいて、触媒の収容領域と関連づけられた特定の堆積機構３０を駆動する。これにより予め決められたパターンと一致する特定の列中の堆積機構３０によって、触媒粒子２２の堆積が行われる。
【００２８】
従って、Ｙ方向におけるＸ−Ｙテーブル５１の連続索引付けと、コントローラ３８による堆積機構３０の作動は、予め決められた触媒パターンと一致する電流コレクター１４の波形の全ての列中に触媒粒子を堆積する。コントローラ３８は、触媒堆積に対して所望の予め決められたパターンを得るためにまたは予め決められたパターンを変更するようにプログラム化されていることは理解できる。従って、電流コレクタ１４中の触媒粒子の堆積は、最大エネルギー収率を実現する燃料電池積層体全体にわたる熱管理のために予め決められたパターンを達成するように作ることができる。
【００２９】
図２〜図３を続けて参照すると、波形１４Ａのそれぞれの領域１４Ｄ内で触媒粒子２２のそれぞれの配置を保持するために、固定材４２がシステム２４中にも提供される。固定材４２は、供給ローラー６１によって搬送される。固定材４２は、オプションには、両面アクリルテープを含む両面媒体の形態である。両面アクリルテープは、露出した接着面４３と、裏張り４７（図５参照）によって保護されて被覆された接着面４５とを含む。
【００３０】
使用中に、触媒粒子２２を所定位置に配置すると、加圧ローラ６２を使用して供給ローラー６１上のテープ（固定材）４２の加圧を行う。加圧ローラ６２は、当業者によってよく理解されるような方法により、触媒部材２２と波形１４Ａ上のテープ（固定材）４２をガイドしてながら加圧する。そのような加圧により、電流コレクタ１４の波形１４Ａのそれぞれの脚部で触媒粒子２２を封止するのを可能にする。このことは、当業者によって理解されるように、側部４３は加圧ローラー６２によって触媒粒子と波形１４Ａに押しつけられるが、一方側部４７は加圧ローラー６２と接触していないために起こる。
【００３１】
図３の切抜き部分に示されるような触媒粒子２２の最終的な配置は、図４で示されるように保持される。本発明の固定材は、図４Ａに示される実質的に円柱状の形状で押し出し成形されてオプションに提供されるような代替の形状に成形された触媒部材４６とともに使用するために配置できることが理解される。図１Ａの部材２３に対応して示される代替部材４６を使用するオプションでは、そのような部材４６は、電流コレクタのプレート１４の長さ方向に実質的に伸びている寸法で提供される。
【００３２】
図５〜図６を参照して、固定材４２を使用して燃料電池アセンブリ１０を組み立てる工程を説明する。被覆されていない接着剤が触媒粒子２２の頂部と電流コレクタプレート１４の一部に接着するようにテープ（固定材）４２の接着面４３を付けると、テープ４２の反対側４５を被覆する裏張り４７は、そこから取り外すことができる。この取り外しは、図５で矢印「Ａ」で示される。
【００３３】
図６と図１と図１Ａを参照すると、図１と図１Ａは、概略的に図示されたアセンブリである。そのようなアセンブリでは、固定材４２を使用して電流コレクタプレート１４に対して触媒粒子２２を保持し、双極性セパレータプレート１６に対して電極１２、１８と関連する電流コレクタプレート１４、２０を保持する。アノード電極１２は、上記説明されたテープ４２の細長片によってそれぞれの電流コレクタプレート１４に組み立てられて、プレートの頂部に配置されることが理解される。触媒部材２２を収容する電流コレクタプレート１４の下側４８は、テープ（固定材）４２の露出している接着面４３で覆われている。次に、図５に示されるように、裏張り４７が除去されて双極性セパレータプレート１６への接着が可能となり、それにより、双極性セパレータプレート１６との構造物を可能にする。従って、これにより燃料電池アセンブリ１０のアノード側の半分が得られる。
【００３４】
燃料電池アセンブリ１０のカソード側半分の構造物は、細長片の裏張り４７を除去して接着層４３を露出した後で、双極性プレートの下側上のテープ細長片（固定材）４２を介して双極性セパレータプレート１６の下側５６にカソード電流コレクタ２０の下側５４を取り付けることによって始まる。その後で、テープ（固定材）４２の露出している接着面４３がカソード電流コレクタ２０の表面５８を被覆する状態で、裏張り４７を除去するように準備する。裏張り４７が除去されると、カソード電極１８をそこに接着して、燃料電池アセンブリ１０のカソード側半分のアセンブリが完成する。
【００３５】
燃料電池アセンブリ１０の複数のコンポーネントが確実に接着されるために、燃料電池アセンブリ１０は、テープ４２の保持力を高めるために加圧および加熱することができる。図７は、この目的のために使用することができる真空プレス成形ユニット７１を示す。真空プレス成形ユニット７１は、頂部カバー上で支持された上側プラテン７２と基部アセンブリ７５に回転可能に取り付けられた下側プラテン７３を含む。上蓋７４は、上側プラテン７２の周囲に接する真空シールガスケット７６を有する。カバー（上蓋）７４が回転して下ろされると、上プラテン７２と下プラテン７３は、基部アセンブリ７５上の合せピン７７と対応するカバー中の位置決め穴７８によって結合され、組み立てられた燃料電池アセンブリ１０を収容するためにシールされた真空チェンバを形成する。
【００３６】
次に、加熱された空気流入ユニット７９を起動して戸外の空気を吸引し加熱する。次に、加熱された空気は、基部アセンブリの側部７５Ａに沿ってプリナムを通ってシールされた真空チェンバに送出される。空気供給ポート８１は、プラテンがプラテンの間で固定されたアセンブリ１０と結合されたときにプリナムからプラテンの間のシールされた真空チェンバまで加熱された空気を運ぶ。
【００３７】
加熱された空気は、燃料電池アセンブリ１０を加熱して、真空チェンバから基部アセンブリ７５の他の側部７５Ｂ上の空気出口を介してアセンブリの側部上のプリナムまで通過する。燃料電池アセンブリ１０が所望温度に達すると、加熱された空気ユニット７９は閉じるかまたは止められ、送風機またはファン８３を起動する。これにより、送風機またはファン８３が、燃料電池アセンブリ１０を有する基部アセンブリ７５から空気出口ポート８２と基部アセンブリ７５の側部７５Ｂ上のプリナムを経由して真空にすることを可能にする。その結果として、燃料電池アセンブリ１０の熱真空プレス成形を行う。予め決められた時間後、燃料電池アセンブリ１０の加圧が終了し、ファン８３を停止する。次に、プレート７２と７３は、上蓋７４を上向きに回転することによって分離され、それにより、燃料電池アセンブリ１０の取り外しが可能となる。
【００３８】
図８〜１１は、電流コレクタ１４の予め選択された領域１４Ｄに触媒粒子を堆積するための更なるアセンブリを示す。図示されるように、システムは、振動式ブロック９２を支持するマスブロックまたは基部部材９１を含む。マスクゲートアセンブリ９３は、振動式ブロック９２によって触媒粒子で充填されるアノード電流コレクタ１４に支持されている。ホッパー９４はペレット形態で触媒粒子を保持し、触媒粒子はマスクゲートアセンブリ９３に供給される。
【００３９】
マスクゲートアセンブリ９３は、図９〜１１にさらに詳細に図示され、クランプバー９３Ｃ、９３Ｄと空気式クランプ９３Ｅを含み、空気式クランプ９３Ｅは、オーバーレイゲート９３Ａとマスクプレート９３Ｂを電流コレクタ１４の上方の振動式ブロックに一緒に固定する。図示されるように、マスクプレート９３Ｂはゲートプレート９３Ａの上方にあり、ゲートプレート９３Ａは電流コレクタに面する。スプリングが充填されたピン９３Ｆは、マスクプレート９３Ｂの表面を交差する下向きの力を提供するとともに、触媒ペレットが以下に更に議論されるように、マスクプレート９３Ｂ中の複数の開口に近づくことを可能にする。ゲートプレート９３Ａへの固定は、オペレータによって直接またはアクチュエータを通してゲートプレート９３Ａにかかる機械的な力を介して、マスクプレート９３Ｂに対して横方向（矢印Ｂの向き）に移動されるかまたは移される。
【００４０】
マスクプレート９３Ｂは、所望パターンと一致する触媒ペレットを収容する電流コレクタ１４の隣接する波形の脚または足の間に、予め選択された領域１４Ｄと一致するように配置された同じ数の貫通する開口（貫通口）を有する。ゲートプレート９３Ａは、同様に、貫通する開口を有する。しかしながら、これらの貫通する開口は、数が等しく、電流コレクタの全ての領域１４Ｄで一致するように配置される。
【００４１】
図１０に示すように、マスクゲートアセンブリ９３は、ゲートプレート９３Ａの貫通する開口が、電流コレクタの領域１４Ｄと正しく一列に整列していないが、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口は、領域１４Ｄと一列に整列するように、電流コレクタの上の振動式ブロック９２に固定される。従って、ゲートプレート９３Ａの固体領域は、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口から電流コレクタの領域１４Ｄへの移動を妨げる。このゲートアセンブリ９３の閉じた位置において、振動がホッパー９４から触媒ペレットを動かすために使用され、触媒ペレットがマスクプレート９３Ｂの長さに沿って分布し、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口に堆積する。
【００４２】
マスクプレート９３Ｂは、１つの触媒ペレットしか各開口中に存在できないように設計されている。触媒ペレットは、また、マスクプレートの厚さが触媒ペレットの直径より少ないため、折り重なった状態で存在することができない。これは、触媒ペレットがマスクプレート中の空の開口に達するまでずっと移動するための流路を生み出す。マスクプレート９３Ｂの開口がすべて満たされると、ゲートプレート９３Ａは、図１０の矢印Ｂによって示されるように横方向に位置を変えて、図１１に示されるように、マスクゲートアセンブリ９３を開いた位置まで移動する。
【００４３】
この位置で、ゲートプレート９３Ａの移動により、ゲートプレート９３Ａ中の貫通する開口は、電流コレクタの領域１４Ｄおよびマスクプレート９３Ｂ中の貫通する開口と一列に整列する。その結果、触媒ペレットは、マスクプレート９３Ｂ中の貫通する開口からゲートプレート９３Ａ中の対応する貫通する開口を通って電流コレクタの下に横たわる領域１４Ｄまで矢印Ｃの方向に落ちる。その結果、電流コレクタ１４は、所望の予め決められたパターンと一致する触媒ペレットで充填される。
【００４４】
また、振動式ブロック９２により電流コレクタに伝えられる振動運動は、触媒ペレットがその領域を画定する脚の高さより上方にはみ出ないように電流コレクタ１４の領域またはポケット１４Ｄに触媒ペレットを向けさせる。このことは、電流コレクタ１４中の触媒ペレットを保持するために接着性の固定材を付けるなどの上記議論されたような、触媒が充填された電流コレクタの更なる処理を可能にする。
【００４５】
電流コレクタの領域１４Ｄ中の触媒ペレットの固定を促進するために、振動式ブロック９２を真空にさらすように適合させる。真空は、電流コレクタ上の接着膜を介して電流コレクタを振動式ブロックに固定する。これは、電流コレクタと非常に滑らかで均一な振動のトランスミッションとの親密な接触を供給する。その結果、触媒ペレットは、上記記載されたように電流コレクタからはみ出ないように移動して、領域１４Ｄに落ち着く。
【００４６】
すべての場合において、上記記載された内容は、本発明の応用を表す多くの可能な特定の実施例の単なる例示であることが理解される。本発明の原理に基づいて、本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに、多くの変形された他の構成物が容易に工夫することができる。特に、本発明は、触媒粒子でアノード電流コレクタを充填することに関して例示したが、本発明の原理は、燃料電池のアノード流れ場あるいは燃料流れ場を画定するかまたは形成する他の燃料電池コンポーネントの充填まで拡張できることは明白である。触媒粒子を有する双極性セパレータプレートの充填は１つの実施例である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池に関し、特に、燃料電池アセンブリとその中に充填され保持される触媒を有するコンポーネント、装置、その充填及び保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は、電気化学反応によって炭化水素燃料中に貯蔵された化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するデバイスである。一般に、燃料電池は、電解質によって分離されたアノードとカソードとを含み、電解質は電気的に帯電しているイオンを導電するのに役立つ。多くの個々の燃料電池は、役立つ電力レベルを生成するために電気伝導性セパレータプレートとともに直列に積層される。
【０００３】
内部改質型燃料電池では、改質触媒は、燃料電池積層体中に配置されて、メタン、石炭ガスなどの炭化水素燃料の直接利用を可能にし、高価で複雑な改質装置は必要としない。改質反応では、燃料電池で生成した水と熱は改質反応によって使用され、炭化水素燃料は内部改質されて燃料電池で使用するための水素を製造する。したがって、必要な水素燃料は改質反応によって製造されるとともに、この反応は吸熱反応であるので燃料電池積層体の冷却を助けるのに有利に使用することができる。
【０００４】
２つの異なるタイプの内部改質が燃料電池アセンブリのために開発された。第１のタイプの内部改質は間接的内部改質であり、積層体中の分離されたチャンバ中に改質触媒を配置して実行され、改質されたガスはチャンバから燃料電池のアノードコンパートメントに送られる。第２のタイプの内部改質は直接内部改質であり、改質触媒を活性なアノードコンパートメントあるいは燃料流れ場中に配置することによって実行され、改質反応により製造された水素は直接アノードに提供される。
【０００５】
典型的な燃料電池のアノードコンパートメントは、隣接する燃料電池の酸化剤（oxidant）流れから燃料を分離するセパレータまたは双極性プレートと、電気化学反応サイトを提供するアノード電極と、しばしば波形プレートとして供給されてアノード電極から電流を伝導するアノード電流コレクタとを含む。アノード電流コレクタはアノード電極と接触し、燃料ガスの流路を画定する。改質触媒は、これらの流路に配置されて直接的な内部改質を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
改質触媒は、通常は、タブレット、ペレット、ロッド、リングまたは球などの様々な固体形状または形態を有する圧縮されたまたは固体の粒子として利用することができる。しかしながら、触媒粒子の寸法により、電流コレクタの流路中に粒子を充填しようとする場合に問題に遭遇する。１つの問題は、触媒粒子の比較的小さいサイズにより、組立中に触媒粒子を取り扱うのが難しいことである。このことは、次に、触媒充てん工程の効率を悪くし、それにより、不当に高価となる。
【０００７】
第２の問題は、触媒粒子が充填プロセスと燃料電池の組立てプロセスの間に位置を変える傾向があるので、触媒粒子を所望の充填パターンに配置して保持するときに時々発生する。所望の充填パターンは、燃料電池積層体中で必要とされる加熱プロフィールを維持するために重要である。この加熱プロフィールは、積層体の効率的かつ長期間の作動を促進するのを補助する。
【０００８】
従って、燃料電池コンポーネント中で触媒粒子を充填する効率と信頼性を向上させる方法はいつも望まれている。また、製造工程における目標は、充填した触媒をよりよく維持するとともに最大の作動効率を可能にする能力である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書の以下に開示された本発明の実施例に基づいて、複数の燃料電池コンポーネントへ触媒粒子を正確に充填するシステムの装置とそれに関連する方法を提供する。また、充填された触媒と、所望であれば他の複数の燃料電池コンポーネントを保持する固定材を使用するシステムにおける装置と、関連する方法を提供する。
【００１０】
この装置と方法で使用する特定システムは、触媒粒子を収容するように適合された１つの燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリとを有する。システムは、さらに、オプションに、１つの燃料電池コンポーネントに固定材を付ける機構と触媒粒子を保持のための充填された触媒粒子とを有する。
【００１１】
本発明の更なる態様において、１つの燃料電池コンポーネントに付けられる固定材は、１つの燃料電池コンポーネントが別の燃料電池コンポーネントに保持されるのを可能にするようにさらに適合されている。また、同様の固定材が追加の燃料電池コンポーネントと共に使用されると、これらの追加の燃料電池コンポーネントと、別のコンポーネントとが、固定材の補助で一緒に保持されて、燃料電池積層体の形成において複数の燃料電池コンポーネントを容易に取り扱えかつ積層できる、ことが想定される。
【００１２】
開示された実施例では、１つの燃料電池コンポーネントは、波形のアノード電流コレクタであり、他のコンポーネントは、セパレータプレートであり、追加の燃料電池コンポーネントは、アノードと、カソードと、カソード電流コレクタであり、固定材は、両面接着媒質である。
【００１３】
前述の固定材は、オプションに、３Ｍ社（スリーエム社）によって現在製造されているタイプの両面アクリル接着剤テープを含むと想定される。
【００１４】
本発明の１つの例示の形態では、堆積アセンブリは、個々の堆積機構を含んでおり、個々の堆積機構は、燃料電池コンポーネント上の堆積機構に触媒粒子を送出するように適合れている。堆積機構は、燃料電池コンポーネントの幅で交差して一列に配置され、燃料電池コンポーネントの検出された位置に基づいて選択的に作動する。燃料電池コンポーネントが索引付けられると、検出された位置では、作動アセンブリは燃料電池コンポーネントが充填するまで堆積機構を選択的に作動させ続ける。この実施例では、各堆積機構は、オプションにプランジャーを有する水力式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータと、ゲートアセンブリとを含む。ゲートアセンブリは、触媒粒子を保持して触媒粒子が燃料電池コンポーネントに送られるのを防ぐ。アクチュエータアセンブリが作動すると、ゲートアセンブリは開放されて、水力式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータがプランジャーを動かして燃料電池コンポーネント上に触媒粒子を配置する。
【００１５】
別の例示の実施例では、堆積アセンブリは、第１プレートと第２プレートの上に置かれたマスクゲートアセンブリを含む。第１プレートは、触媒を収容するために燃料電池コンポーネント上の予め画定された領域に対応する複数の開口を有し、第２プレートは、触媒粒子を収容できる燃料電池コンポーネントの領域の全てに対応する複数の開口を有する。第１プレートは燃料電池コンポーネントの上方に配置され、第２プレートは、第２プレートの複数の開口が第１プレートの複数の開口と一列に整列されないように第１プレートの上方に配置される。第２プレートは、次に触媒粒子で充填されてプレートの複数の開口中に定着するが、一列に整列されていないために、第１プレート中の複数の開口に触媒粒子が入るのが妨げられる。
【００１６】
次に、第２プレートは、第２プレート中の複数の開口が第１プレート中の複数の開口と一列に整列するように、アクチュエータアセンブリによって移動される。プレートに印加される振動の動きは、２つのプレートが一列に整列された複数の開口中の触媒が第２プレートの複数の開口から第１プレートの一列に整列された開口を通過し、これらの開口から対応する燃料電池コンポーネントの領域まで通過させる。それにより、燃料電池コンポーネントは、第１プレートによって予め決められた触媒パターンで充填される。本発明の上記および他の特徴と態様は、添付図面に関連する以下の詳細な記載読むことによってより明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の改質触媒部材を有する溶融炭酸塩型燃料電池を示す図である。
【図１Ａ】第２の改質触媒部材を有する溶融炭酸塩型燃料電池を示す図である。
【図２】燃料電池アセンブリのアノード電極に関連する電流コレクタ上にペレット形態の触媒粒子を配置するシステムを示す図である。
【図３】図２に続く電流コレクタに充填された触媒粒子の位置決めを保持するために固定材を配置するシステムを示す図である。
【図３Ａ】、
【図３Ｂ】、
【図３Ｃ】図２と図３のシステムの堆積機構とその連続操作の詳細を示す図である。
【図４】電流コレクタに対して選ばれたパターン中の触媒部材の最終配置を示す図である。
【図４Ａ】図１Ａで示された第２の触媒部材を示す図である。
【図５】燃料電池アセンブリの成形において触媒粒子を充填した電流コレクタを他のコンポーネントに接着する際に固定材を使用する工程を説明する図である。
【図６】固定材で結合された燃料電池アセンブリのコンポーネントの分解組立図である。
【図７】図６の燃料電池アセンブリを加熱下で圧縮する真空加圧ユニットを示す図である。
【図８】電流コレクタ上へペレット形態の触媒粒子を配置する更なるシステムを示す図である。
【図９】図８のシステムのマスクゲートアセンブリを示す図である。
【図１０】閉じたマスクゲートを有する図９のマスクゲートアセンブリの一部の分解組立図である。
【図１１】開いたマスクゲートを有する図９のマスクゲートアセンブリの一部の分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１と図１Ａと図６を参照すると、隣接する積層アセンブリ間に電解質マトリクス１１を配置して順々にアセンブリ１０を積層することにより形成された燃料電池積層体を示す。電解質マトリクス１１は、例えば、炭酸塩電解質などの電解質を保持するように適合されている。各アセンブリ１０は、アノード電極１２と、波形１４Ａを有する関連する電流コレクタ１４と、を含む。各アセンブリ１０は、さらに双極性セパレータ１６を含み、双極性セパレータ１６は、カソード電極１８とその関連する電流コレクタ２０から、アノード電極１２と波形２０Ａを有する電流コレクタ１４とを分離する。アノード電流コレクタ１４の波形１４Ａは、双極性セパレータ１６とアノード電極１２とともに、第１組の燃料ガス流路１４Ｂと第２組の燃料ガス流路１４Ｃとを画定する。またアノード電流コレクタ１４は、燃料ガス流路１４Ｂ中、特に、間で隣接する波形１４Ａの脚部（leg）によって係合されてる領域１４Ｄ中に配置された複数の触媒粒子で充填されている。触媒粒子２２は、様々な外形を持ち得る。図１では、触媒粒子２２は、正方形の断面を持ち、図２では円形の断面を持つ。利用可能な表面積を改良するために、触媒粒子２２に対して六角形や「星」などの他の断面形状を使用することができる。
【００１９】
触媒粒子２２は、流路１４Ｂ中で燃料ガス中の炭化水素の更なる改質を促進し、燃料ガス中の水素含有量を増加させる。流路１４Ｂ中の更なる改質ガスの一部は、改質ガスが流路１４Ｂに沿って移動し続けるので、次に、複数の開口または波形の裂け目を経由して流路１４Ｃ中を通過する。その結果、さらに改質されたガスは、流路１４Ｃ中に直接的に導入された燃料ガスと混合され、それにより混合ガスは、アノード１２で電気化学的変換反応に参加するために利用可能となる。
【００２０】
上記改質反応が燃料ガス流路１４Ｂで効率的に起こるために、また燃料電池積層体のための所望の加熱プロフィールを促進するために、あるパターンで触媒粒子２２をアノード電流コレクタ１４に充填し、そのパターンを保持することは好ましい。従って、以下に予め決められた（所望）パターンで触媒粒子を充填して保持することを達成するための有利な方法を提供する。
【００２１】
図２、図３を参照すると、アノード電流コレクタ１４上に触媒粒子２２を充填し保持するための概略的なシステム２４を示す。触媒粒子２２は、図２に示すようにオプションにペレット形態で提供され、電流コレクタ１４の周辺に配置されたホッパー２６から供給される。電流コレクタ１４は、Ｘ方向とＹ方向に移動可能なＸ−Ｙ移動可能支持体またはテーブル５１上に置かれる。図２と図３を見ると、ホッパー２６は、電流コレクタ１４の幅（Ｘ方向）に及ぶように一列に配置された複数の供給路２８を含むホッパー供給部とともに提供される。複数の供給路２８Ａは、電流コレクタ１４の幅に及ぶように配置された堆積機構３０の列または線からなる堆積アセンブリ２９につながる。
【００２２】
堆積機構３０のそれぞれは、供給路２８Ａの１つに供給され、電流コレクタ１４の幅に及ぶ波形１４の隣接する脚部の間で領域１４Ｄの１つと一列に整列している。堆積機構３０の数をスペース（領域）１４Ｄの数と等しくなるように選択することによって、電流コレクタのプレート１４の幅と交差する各スペース（領域）１４Ｄは、それぞれの堆積機構によって触媒粒子２２を供給することができる。また、図３で示されかつ上記説明されたように、波形１４Ａは、電流コレクタの長さ方向（Ｙ方向）に不連続であり、複数の間隔を空けて配置される列３６を形成する。従って、堆積機構３０の列と波形の各列３６を一列にすることによって、各列のスペース（領域）１４Ｄは、関連する堆積機構３０によって触媒粒子２２を供給することができる。
【００２３】
特に、ホッパー２６は、それに伝えられる振動運動の結果として、ホッパー供給部２８の供給路２８Ａのそれぞれに触媒粒子２２を送出する。各供給路２８Ａは、順番に、それぞれの堆積機構３０に触媒粒子２２を送出する。示された図の場合には、図３Ａ〜図３Ｃでさらに詳細に見ることができるように、各堆積機構３０は、チャンバ３０Ａを画定し、チャンバ３０Ａ内には供給された触媒粒子２２が充満し、スプリングを充填したボールアセンブリ３０Ｂとしてオプションに示されるゲートアセンブリによって保持される。ゲートアセンブリの他の形態は、アクチュエータあるいはシリンダアセンブリであり得る。ゲートアセンブリ（ボールアセンブリ）３０Ｂの上方で、堆積機構３０は、触媒粒子と接触するプランジャー３５を備える水力式または空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃを含んでいる。
【００２４】
堆積機構３０を作動すると、次に、図３Ａ〜図３Ｃの一連の動作をもたらす。ゲートアセンブリ（ボールアセンブリ）３０Ｂは、最初に収縮し、チャンバ３０Ａを通して下向きに触媒粒子２２の通行を可能にする。次に、水力式、空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃが作動して、プランジャー３５が隣接する波形１４の足の間で領域１４Ｄに下向きに触媒粒子２２を押しつけるようにさせる。このとき、プランジャー３５は、チャンバ３０Ａ中に更に触媒粒子２２が入るのを妨害する。この封鎖は、クランプバーまたは類似のアセンブリによってもまた達成され、クランプバー等は、プランジャーが下向きに動くのに関連して次の触媒粒子の通路に送出される。次に、水力式、空気式シリンダまたは電気アクチュエータシリンダ３０Ｃは、ストロークを完成させて、波形の間で保持される触媒粒子２２を押し込む。
【００２５】
この動作がいったん完成すると、水力式、空気式シリンダまたは電気式アクチュエータ３０Ｃは、プランジャーを収縮し、スプリングを充填したボールアセンブリ３０Ｂは元の位置まで戻る。このことは、供給チャンバ（供給路）２８Ａから次の触媒粒子２２が次の電流コレクタ１４への供給のために送られて堆積機構３０のチャンバ３０Ａに保持されるのを可能する。
【００２６】
堆積アセンブリ２９中の特定の堆積機構３０が作動するか否かは、プログラムされたコントローラ３８の形態で作動するアセンブリによって決定される。また、コントローラ３８は、Ｘ−Ｙテーブルまたは支持体５１を含むシステム２４の他のコンポーネントの動作を制御する。
【００２７】
Ｘ−Ｙテーブル５１の索引付けにより、プログラムされたコントローラ３８の制御の下で、波形１４Ａの列３６のそれぞれを、本実施例では静止している堆積機構３０の列と一致させる。センサー４０は、波形３２（図４参照）の列３６が堆積アセンブリ２９の堆積機構３０の列と一列に整列することをプログラムされたコントローラ３８に示すように作動する。コントローラ中の簡単な計数機構は列をカウントし、プログラムされたコントローラ３８は、特定の列を確認することができる。次に、コントローラ３８は、列数と、触媒粒子２２を収容するための関連領域１４Ｄを関連づける予め決められて格納されている触媒パターンとに基づいて、触媒の収容領域と関連づけられた特定の堆積機構３０を駆動する。これにより予め決められたパターンと一致する特定の列中の堆積機構３０によって、触媒粒子２２の堆積が行われる。
【００２８】
従って、Ｙ方向におけるＸ−Ｙテーブル５１の連続索引付けと、コントローラ３８による堆積機構３０の作動は、予め決められた触媒パターンと一致する電流コレクター１４の波形の全ての列中に触媒粒子を堆積する。コントローラ３８は、触媒堆積に対して所望の予め決められたパターンを得るためにまたは予め決められたパターンを変更するようにプログラム化されていることは理解できる。従って、電流コレクタ１４中の触媒粒子の堆積は、最大エネルギー収率を実現する燃料電池積層体全体にわたる熱管理のために予め決められたパターンを達成するように作ることができる。
【００２９】
図２〜図３を続けて参照すると、波形１４Ａのそれぞれの領域１４Ｄ内で触媒粒子２２のそれぞれの配置を保持するために、固定材４２がシステム２４中にも提供される。固定材４２は、供給ローラー６１によって搬送される。固定材４２は、オプションには、両面アクリルテープを含む両面媒体の形態である。両面アクリルテープは、露出した接着面４３と、裏張り４７（図５参照）によって保護されて被覆された接着面４５とを含む。
【００３０】
使用中に、触媒粒子２２を所定位置に配置すると、加圧ローラ６２を使用して供給ローラー６１上のテープ（固定材）４２の加圧を行う。加圧ローラ６２は、当業者によってよく理解されるような方法により、触媒部材２２と波形１４Ａ上のテープ（固定材）４２をガイドしてながら加圧する。そのような加圧により、電流コレクタ１４の波形１４Ａのそれぞれの脚部で触媒粒子２２を封止するのを可能にする。このことは、当業者によって理解されるように、側部４３は加圧ローラー６２によって触媒粒子と波形１４Ａに押しつけられるが、一方側部４７は加圧ローラー６２と接触していないために起こる。
【００３１】
図３の切抜き部分に示されるような触媒粒子２２の最終的な配置は、図４で示されるように保持される。本発明の固定材は、図４Ａに示される実質的に円柱状の形状で押し出し成形されてオプションに提供されるような代替の形状に成形された触媒部材４６とともに使用するために配置できることが理解される。図１Ａの部材２３に対応して示される代替部材４６を使用するオプションでは、そのような部材４６は、電流コレクタのプレート１４の長さ方向に実質的に伸びている寸法で提供される。
【００３２】
図５〜図６を参照して、固定材４２を使用して燃料電池アセンブリ１０を組み立てる工程を説明する。被覆されていない接着剤が触媒粒子２２の頂部と電流コレクタプレート１４の一部に接着するようにテープ（固定材）４２の接着面４３を付けると、テープ４２の反対側４５を被覆する裏張り４７は、そこから取り外すことができる。この取り外しは、図５で矢印「Ａ」で示される。
【００３３】
図６と図１と図１Ａを参照すると、図１と図１Ａは、概略的に図示されたアセンブリである。そのようなアセンブリでは、固定材４２を使用して電流コレクタプレート１４に対して触媒粒子２２を保持し、双極性セパレータプレート１６に対して電極１２、１８と関連する電流コレクタプレート１４、２０を保持する。アノード電極１２は、上記説明されたテープ４２の細長片によってそれぞれの電流コレクタプレート１４に組み立てられて、プレートの頂部に配置されることが理解される。触媒部材２２を収容する電流コレクタプレート１４の下側４８は、テープ（固定材）４２の露出している接着面４３で覆われている。次に、図５に示されるように、裏張り４７が除去されて双極性セパレータプレート１６への接着が可能となり、それにより、双極性セパレータプレート１６との構造物を可能にする。従って、これにより燃料電池アセンブリ１０のアノード側の半分が得られる。
【００３４】
燃料電池アセンブリ１０のカソード側半分の構造物は、細長片の裏張り４７を除去して接着層４３を露出した後で、双極性プレートの下側上のテープ細長片（固定材）４２を介して双極性セパレータプレート１６の下側５６にカソード電流コレクタ２０の下側５４を取り付けることによって始まる。その後で、テープ（固定材）４２の露出している接着面４３がカソード電流コレクタ２０の表面５８を被覆する状態で、裏張り４７を除去するように準備する。裏張り４７が除去されると、カソード電極１８をそこに接着して、燃料電池アセンブリ１０のカソード側半分のアセンブリが完成する。
【００３５】
燃料電池アセンブリ１０の複数のコンポーネントが確実に接着されるために、燃料電池アセンブリ１０は、テープ４２の保持力を高めるために加圧および加熱することができる。図７は、この目的のために使用することができる真空プレス成形ユニット７１を示す。真空プレス成形ユニット７１は、頂部カバー上で支持された上側プラテン７２と基部アセンブリ７５に回転可能に取り付けられた下側プラテン７３を含む。上蓋７４は、上側プラテン７２の周囲に接する真空シールガスケット７６を有する。カバー（上蓋）７４が回転して下ろされると、上プラテン７２と下プラテン７３は、基部アセンブリ７５上の合せピン７７と対応するカバー中の位置決め穴７８によって結合され、組み立てられた燃料電池アセンブリ１０を収容するためにシールされた真空チェンバを形成する。
【００３６】
次に、加熱された空気流入ユニット７９を起動して戸外の空気を吸引し加熱する。次に、加熱された空気は、基部アセンブリの側部７５Ａに沿ってプリナムを通ってシールされた真空チェンバに送出される。空気供給ポート８１は、プラテンがプラテンの間で固定されたアセンブリ１０と結合されたときにプリナムからプラテンの間のシールされた真空チェンバまで加熱された空気を運ぶ。
【００３７】
加熱された空気は、燃料電池アセンブリ１０を加熱して、真空チェンバから基部アセンブリ７５の他の側部７５Ｂ上の空気出口を介してアセンブリの側部上のプリナムまで通過する。燃料電池アセンブリ１０が所望温度に達すると、加熱された空気ユニット７９は閉じるかまたは止められ、送風機またはファン８３を起動する。これにより、送風機またはファン８３が、燃料電池アセンブリ１０を有する基部アセンブリ７５から空気出口ポート８２と基部アセンブリ７５の側部７５Ｂ上のプリナムを経由して真空にすることを可能にする。その結果として、燃料電池アセンブリ１０の熱真空プレス成形を行う。予め決められた時間後、燃料電池アセンブリ１０の加圧が終了し、ファン８３を停止する。次に、プレート７２と７３は、上蓋７４を上向きに回転することによって分離され、それにより、燃料電池アセンブリ１０の取り外しが可能となる。
【００３８】
図８〜１１は、電流コレクタ１４の予め選択された領域１４Ｄに触媒粒子を堆積するための更なるアセンブリを示す。図示されるように、システムは、振動式ブロック９２を支持するマスブロックまたは基部部材９１を含む。マスクゲートアセンブリ９３は、振動式ブロック９２によって触媒粒子で充填されるアノード電流コレクタ１４に支持されている。ホッパー９４はペレット形態で触媒粒子を保持し、触媒粒子はマスクゲートアセンブリ９３に供給される。
【００３９】
マスクゲートアセンブリ９３は、図９〜１１にさらに詳細に図示され、クランプバー９３Ｃ、９３Ｄと空気式クランプ９３Ｅを含み、空気式クランプ９３Ｅは、オーバーレイゲート９３Ａとマスクプレート９３Ｂを電流コレクタ１４の上方の振動式ブロックに一緒に固定する。図示されるように、マスクプレート９３Ｂはゲートプレート９３Ａの上方にあり、ゲートプレート９３Ａは電流コレクタに面する。スプリングが充填されたピン９３Ｆは、マスクプレート９３Ｂの表面を交差する下向きの力を提供するとともに、触媒ペレットが以下に更に議論されるように、マスクプレート９３Ｂ中の複数の開口に近づくことを可能にする。ゲートプレート９３Ａへの固定は、オペレータによって直接またはアクチュエータを通してゲートプレート９３Ａにかかる機械的な力を介して、マスクプレート９３Ｂに対して横方向（矢印Ｂの向き）に移動されるかまたは移される。
【００４０】
マスクプレート９３Ｂは、所望パターンと一致する触媒ペレットを収容する電流コレクタ１４の隣接する波形の脚または足の間に、予め選択された領域１４Ｄと一致するように配置された同じ数の貫通する開口（貫通口）を有する。ゲートプレート９３Ａは、同様に、貫通する開口を有する。しかしながら、これらの貫通する開口は、数が等しく、電流コレクタの全ての領域１４Ｄで一致するように配置される。
【００４１】
図１０に示すように、マスクゲートアセンブリ９３は、ゲートプレート９３Ａの貫通する開口が、電流コレクタの領域１４Ｄと正しく一列に整列していないが、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口は、領域１４Ｄと一列に整列するように、電流コレクタの上の振動式ブロック９２に固定される。従って、ゲートプレート９３Ａの固体領域は、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口から電流コレクタの領域１４Ｄへの移動を妨げる。このゲートアセンブリ９３の閉じた位置において、振動がホッパー９４から触媒ペレットを動かすために使用され、触媒ペレットがマスクプレート９３Ｂの長さに沿って分布し、マスクプレート９３Ｂの貫通する開口に堆積する。
【００４２】
マスクプレート９３Ｂは、１つの触媒ペレットしか各開口中に存在できないように設計されている。触媒ペレットは、また、マスクプレートの厚さが触媒ペレットの直径より少ないため、折り重なった状態で存在することができない。これは、触媒ペレットがマスクプレート中の空の開口に達するまでずっと移動するための流路を生み出す。マスクプレート９３Ｂの開口がすべて満たされると、ゲートプレート９３Ａは、図１０の矢印Ｂによって示されるように横方向に位置を変えて、図１１に示されるように、マスクゲートアセンブリ９３を開いた位置まで移動する。
【００４３】
この位置で、ゲートプレート９３Ａの移動により、ゲートプレート９３Ａ中の貫通する開口は、電流コレクタの領域１４Ｄおよびマスクプレート９３Ｂ中の貫通する開口と一列に整列する。その結果、触媒ペレットは、マスクプレート９３Ｂ中の貫通する開口からゲートプレート９３Ａ中の対応する貫通する開口を通って電流コレクタの下に横たわる領域１４Ｄまで矢印Ｃの方向に落ちる。その結果、電流コレクタ１４は、所望の予め決められたパターンと一致する触媒ペレットで充填される。
【００４４】
また、振動式ブロック９２により電流コレクタに伝えられる振動運動は、触媒ペレットがその領域を画定する脚の高さより上方にはみ出ないように電流コレクタ１４の領域またはポケット１４Ｄに触媒ペレットを向けさせる。このことは、電流コレクタ１４中の触媒ペレットを保持するために接着性の固定材を付けるなどの上記議論されたような、触媒が充填された電流コレクタの更なる処理を可能にする。
【００４５】
電流コレクタの領域１４Ｄ中の触媒ペレットの固定を促進するために、振動式ブロック９２を真空にさらすように適合させる。真空は、電流コレクタ上の接着膜を介して電流コレクタを振動式ブロックに固定する。これは、電流コレクタと非常に滑らかで均一な振動のトランスミッションとの親密な接触を供給する。その結果、触媒ペレットは、上記記載されたように電流コレクタからはみ出ないように移動して、領域１４Ｄに落ち着く。
【００４６】
すべての場合において、上記記載された内容は、本発明の応用を表す多くの可能な特定の実施例の単なる例示であることが理解される。本発明の原理に基づいて、本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに、多くの変形された他の構成物が容易に工夫することができる。特に、本発明は、触媒粒子でアノード電流コレクタを充填することに関して例示したが、本発明の原理は、燃料電池のアノード流れ場あるいは燃料流れ場を画定するかまたは形成する他の燃料電池コンポーネントの充填まで拡張できることは明白である。触媒粒子を有する双極性セパレータプレートの充填は１つの実施例である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための１つの燃料電池コンポーネントを製造する方法であって、
１つの燃料電池コンポーネントを提供する工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリを提供する工程と、
前記堆積アセンブリを作動させて前記堆積アセンブリが前記１つの燃料電池コンポーネント上に前記充填物粒子を堆積する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記堆積アセンブリの作動前または作動中に前記堆積アセンブリに関連させて前記１つの燃料電池コンポーネントを配置する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つの燃料電池コンポーネントの配置を検出する工程を更に有し、
前記堆積する工程が前記検出する工程に反応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つの燃料電池コンポーネントに対する前記充填物粒子の位置決めを維持するために、前記１つの燃料電池コンポーネントおよび前記充填物粒子に固定材を付ける工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記充填物粒子は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固定材は接着テープであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記両面接着テープを介して前記１つの燃料電池コンポーネントに別の燃料電池コンポーネントを結合する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１つの燃料電池コンポーネントに追加の両面接着テープを付け、前記別の燃料電池コンポーネントと、１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとに両面接着テープを付け、前記両面接着テープを介して、前記１つの燃料電池コンポーネントと、前記別の燃料電池コンポーネントと、前記１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとを結合することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つの燃料電池コンポーネントがアノード電流コレクタであり、前記別の燃料電池コンポーネントがセパレータプレートであり、前記追加の燃料電池コンポーネントがアノードとカソード電流コレクタとカソードとであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記両面接着テープが複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、複数の前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つの燃料電池コンポーネントに対する前記充填物粒子の位置決めを維持するために前記１つの燃料電池コンポーネントと前記充填物粒子に固定材を付ける工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記充填物粒子は、触媒粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、複数の列を含み、前記複数の列のそれぞれは、充填物粒子を収容する複数の領域を含み、
前記堆積アセンブリは、複数の堆積機構を含み、前記複数の堆積機構のそれぞれは、前記複数の領域のうちの１つの領域と一列に整列するように関係付けられており、前記複数の堆積機構のそれぞれは、予め決められた堆積パターンによって作動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め決められた堆積パターンは、前記燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールに関連していることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の堆積機構のそれぞれは、
第１プレートと第２プレートの上にある一列に整列された複数の開口のうちの１つであって、前記第１プレートが、前記第２プレートの上にあって前記予め決められた堆積パターンに対応する開口を有し、前記第２プレートが前記１つの燃料電池コンポーネントの前記複数の領域の全てに対応する開口を有する、前記一列に整列された複数の開口のうちの１つと、
チャンバと、
プランジャーを有する水圧式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータと、
前記チャンバ中へ選択的に通路を可能にするゲートアセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成する際に使用されるコンポーネントと、
のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための１つの燃料電池コンポーネントを製造する方法であって、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に充填物を堆積する工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネントに対して前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材を前記１つの燃料電池コンポーネントに付ける工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記充填物は押出し成形された触媒を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記充填物は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記テープ固定材は接着テープであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記両面接着テープによって別の燃料電池コンポーネントを前記１つの燃料電池コンポーネントに結合する工程を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１つの燃料電池コンポーネントに追加の両面接着テープを付ける工程と、
両面接着テープを前記別の燃料電池コンポーネントと、１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとに付ける工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネントと、前記別の燃料電池コンポーネントと、前記１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとを前記両面接着テープを介して一緒に結合する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタであり、前記別の燃料電池コンポーネントは、セパレータプレートであり、前記追加の燃料電池コンポーネントは、アノードとカソード電流コレクタとカソードとであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記両面接着テープが複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、複数の前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネンと、
のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するためアセンブリであって、
１つの燃料電池コンポーネントと、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に堆積された充填物と、
前記１つの燃料電池コンポーネントと前記充填物と協力して前記１つの燃料電池コンポーネント上の前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材と、
を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項２９】
前記充填物は触媒粒子と押し出し成形された触媒物のうちの１つを含むことを特徴とする請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記テープ固定材は両面接着テープを含むことを特徴とする請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項３０に記載のアセンブリ。
【請求項３２】
更なる燃料電池コンポーネントと、
前記１つの燃料電池コンポーネントと前記更なる燃料電池コンポーネントと協力して前記１つの燃料電池コンポーネントと前記更なる燃料電池コンポーネントとを一緒に保持する更なるテープ固定材と、
を更に有することを特徴とする請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３３】
追加の複数の燃料電池コンポーネントと、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの１つと協力して前記１つの燃料電池コンポーネントと前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの１つを一緒に保持する前記テープ固定材と、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの他のものと協力して前記追加の複数の燃料電池コンポーネントを一緒に保持する複数の追加のテープ固定材と、
を更に有することを特徴とする請求項３２に記載のアセンブリ。
【請求項３４】
前記テープ固定材が複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、前記テープ固定材と複数の前記燃料電池コンポーネントを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３５】
前記テープ固定材と、前記更なるテープ固定材と、前記追加のテープ固定材のそれぞれは、両面接着テープを含むことを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３６】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタであり、
前記更なる燃料電池コンポーネントは、アノード電極であり、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントは、セパレータプレートとカソード電流コレクタとカソードとを含み、
前記更なるテープ固定材は、前記アノード電流コレクタを前記アノードに保持し、
前記複数の追加のテープ固定材は、前記アノード電流コレクタを前記セパレータプレートに保持し、
前記複数の追加のテープ固定材の１つは、前記セパレータプレートを前記カソード電流コレクタに保持し、前記複数の追加のテープ固定材の別のものは、前記電流コレクタカソードを前記カソードに保持することを特徴とする請求項３５に記載のアセンブリ。
【請求項３７】
前記両面接着テープが前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項３６に記載のアセンブリ。
【請求項３８】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項３５に記載のアセンブリ。
【請求項３９】
前記アノード電流コレクタは波形であり、前記触媒は波形の脚によって画定される前記予め画定された領域に充填されることを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項４０】
燃料電池積層体を形成するために、前記１つの燃料電池コンポーネントに配列されている、また更なる複数の追加の燃料電池コンポーネントと、前記更なる燃料電池コンポーネントと、前記追加の燃料電池コンポーネントとを有することを特徴とする請求項３９に記載のアセンブリ。
【請求項４１】
前記テープ固定材は、両面接着テープであることを特徴とする請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項４１に記載のアセンブリ。
【請求項４３】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項４４】
燃料電池積層体の燃料電池または燃料電池の一部として使用するためのアセンブリであって、
複数の燃料電池コンポーネントと、
前記複数の燃料電池コンポーネントと協力して前記複数の燃料電池コンポーネントを一緒に保持するアクリル接着媒体と、
を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項４５】
前記アクリル接着媒体は、両面接着テープであることを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４６】
前記アクリル接着媒体が前記複数の燃料電池コンポーネントを保持するのを促進するために、前記アクリル接着媒体と前記燃料電池コンポーネントとが加熱および加圧されていることを特徴とする請求項４５に記載のアセンブリ。
【請求項４７】
前記複数の燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成する際に使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成する際に使用されるコンポーネンと、
のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４８】
前記複数の燃料電池コンポーネントは、
アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタとを有することを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４９】
前記アクリル接着媒体が前記複数の燃料電池コンポーネントを保持するのを促進するために、前記アクリル接着媒体と前記複数の燃料電池コンポーネントとが加熱および加圧されていることを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項５０】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための燃料電池コンポーネントを製造するシステムであって、
前記燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、
前記燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリと、
前記堆積アセンブリが前記燃料電池コンポーネント上に前記充填物粒子を堆積するように前記堆積アセンブリを作動させる作動アセンブリと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項５１】
前記燃料電池コンポーネントと前記堆積アセンブリとの位置を相対的に移動させるために、前記支持体と前記堆積アセンブリとのうちの１つまたはそれ以上を動かすユニットと、
前記燃料電池コンポーネントの位置を検出する検出ユニットとを更に有し、
前記作動アセンブリは前記検出ユニットに反応することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記堆積アセンブリは、一列に配列されて前記燃料電池コンポーネントの第１寸法に及んでいる複数の堆積機構を含み、
前記複数の堆積機構のそれぞれは、作動すると燃料電池コンポーネント上に充填物を堆積し、
前記作動アセンブリは、予め決められた堆積パターンに従って前記堆積機構を駆動することを特徴とする請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記複数の堆積機構のそれぞれは、
プランジャーを有する水圧式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータとのうちの１つと、
チャンバ中への選択的な通路を可能するゲートアセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記堆積アセンブリは、
前記充填物粒子を収容することができる前記燃料電池コンポーネントの複数の領域に対応する複数の開口を有する第１プレートと、
前記第１プレートの上方に配置されかつ前記予め決められた堆積パターンを持つ複数の開口を有する第２プレートと、を有し、
前記第１プレートと前記第２プレートとは、前記第２プレートの前記複数の開口中の充填物粒子が前記第１プレート中の前記複数の開口を通過して前記燃料電池コンポーネント上に堆積するのを禁じるように、一列に整列されておらず、
前記作動アセンブリは、前記第２プレート中の前記複数の開口が前記第１プレート中の前記複数の開口と並らんで、充填物粒子が前記第２プレート中の前記複数の開口から前記第１プレート中の前記複数の開口まで通過して前記燃料電池コンポーネント上に堆積させるように、前記第１プレートと前記第２プレートの相対的な運動を引き起こすことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５５】
前記予め決められた堆積パターンは、燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールと関連していることを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５６】
前記燃料電池コンポーネントに対する前記充填物の位置決めを維持するために、前記燃料電池コンポーネントおよび前記充填物に対する固定材を付けるユニットを更に有することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５７】
前記固定材は接着テープであることを特徴とする請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記燃料電池コンポーネントと前記固定材を加熱および加圧するユニットを更に有することを特徴とする請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記充填物粒子は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６１】
前記燃料電池コンポーネントは、複数の列を含み、前記複数の列のそれぞれは、充填物粒子を収容する複数の領域を含み、
前記堆積アセンブリは、複数の堆積機構を含み、前記複数の堆積機構のそれぞれは、前記複数の領域の１つの領域と一列に整列するように関係付けられており、予め決められた堆積パターンによって作動することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記予め決められた堆積パターンは、前記燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールに関連していることを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６４】
前記燃料電池コンポーネントは、アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６５】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための燃料電池コンポーネントを製造するシステムであって、
燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、
前記燃料電池コンポーネントに充填物を堆積する堆積アセンブリと、
前記燃料電池コンポーネントに、前記燃料電池コンポーネントに対する前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材を付けるユニットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項６６】
前記燃料電池コンポーネントと前記テープ固定材とを加熱および加圧するユニットを更に有することを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記テープ固定材は、接着テープであることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記接着テープは、両面接着テープであることを特徴とする請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記充填物は、触媒粒子と押し出し成形された触媒のうちの１つであることを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記充填物は触媒粒子と押し出し成形された触媒のうちの１つであることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７１】
前記燃料電池コンポーネントは、アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７２】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７３】
複数の燃料電池コンポーネントは、燃料電池コンポーネントアセンブリを形成するために、テープ固定材によって一緒に保持されており、前記複数の燃料電池コンポーネントの保持を促進するために使用するユニットであって、
真空チェンバに前記燃料電池コンポーネントアセンブリを収容するように適合されたアセンブリと、
加熱された空気が前記真空チェンバに供給されるように適合された第１ユニットと、
前記真空チェンバから前記加熱された空気を吸引し、それにより、前記複数の燃料電池コンポーネントアセンブリの熱真空プレス成形を前記真空チェンバ中で起こさせる第２ユニットと、
を有することを特徴とするユニット。
【請求項７４】
前記アセンブリは、
基部部材と前記基部部材に回転可能に取り付けられたカバーと、
前記カバーと前記基部部材にそれぞれ固定された、第１プラテンと第２プラテンと、
前記第１プラテンのカバーの表面に取り付けられた真空シールガスケットであって、前記第１プラテンを前記第２プラテンに対して前記カバーを回転することにより前記真空シールガスケットによってシールされた前記真空チェンバを形成する、前記真空シールガスケットと、
第１プレナムから前記真空チェンバまで加熱された空気を運ぶための第１ポートを有する前記基部部材中の前記第１プレナムと、
前記真空チェンバから第２プレナム中に空気を運ぶためのポートを有する前記基部部材中の第２プレナムと、
空気を取り込み、前記取り込んだ空気を加熱し、加熱された空気を前記第１プレナムに送る空気取り入れ加熱ユニットと、
真空を生成し前記第２プレナムから空気を吸い込む送風機ユニットと、
を有することを特徴とする請求項７３に記載のユニット。
【請求項７５】
前記空気吸い込みユニットと前記送風機ユニットとは、前記真空チェンバの温度が予め決められた温度に達するまで前記空気吸い込みユニットが起動して前記送風機ユニットが停止しており、その温度になると、前記空気吸い込みユニットが停止して前記送風機ユニットが起動し、それにより前記空気吸い込み加熱ユニットにより加熱された空気が前記真空チェンバに提供され、その後、前記真空チェンバは予め決められた温度となり、前記送風機ユニットの起動によって前記真空チャンバ中に真空が生成し、それにより、前記燃料電池コンポーネントアセンブリの前記熱真空プレス成形を行うように制御されていることを特徴とする請求項７４に記載のユニット。
【請求項７６】
燃料電池コンポーネント上の予め決められた堆積パターン中に充填物粒子を堆積するためのアセンブリであって、
基部部材と、
前記基部部材に支持されかつ前記燃料電池コンポーネントを支持するために適合された振動式ブロックと、
前記燃料電池コンポーネントの上方で前記振動式ブロックに取り付けられたマスクゲートアセンブリと、
を含み、
前記マスクゲートアセンブリは、
充填物を収容することができる前記燃料電池コンポーネントの領域に対応する複数の開口を有するゲートプレートと、
前記ゲートプレートの上方に配置されかつ前記予め決められた堆積パターンに対応する複数の開口を有するマスクプレートと、
を含み、
前記ゲートプレートと前記マスクプレートとは、
前記マスクプレートとゲートプレートとが一列に整列されていないと、前記マスクプレート中の複数の開口が前記ゲートプレート中の複数の開口と一列に整列せず、前記マスクプレートの複数の開口中の充填物粒子が前記ゲートプレート中の複数の開口を通過するのが禁止され、
前記マスクプレートと前記ゲートプレートとが一列に整列されると、前記マスクプレート中の複数の開口が前記ゲートプレートの複数の開口と一列に整列し、前記充填物粒子が前記マスクプレート中の前記複数の開口から前記ゲートプレート中の一列に整列された前記複数の開口まで通過して前記予め決められた堆積パターン中の前記燃料電池コンポーネント上に堆積するように、相互の位置が平行に移動するように配置されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項７７】
前記振動式ブロックの振動は、前記充填物粒子を前記マスクプレート上を通過させかつ前記マスクプレートの複数の開口中を通過させて、前記充填物粒子が前記マスクプレート中の複数の開口中を通過して前記ゲートプレート中の複数の開口を通って前記燃料電池コンポーネント上に定着するのを補助することを特徴とする請求項７６に記載のアセンブリ。
【請求項７８】
前記振動式ブロックは、前記燃料電池コンポーネントを前記振動式ブロックに保持するために真空にするように適合されていることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項７９】
前記ゲートプレートは、前記マスクプレートに対して可動であることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８０】
前記マスクゲートアセンブリは、前記マスクゲートアセンブリを前記振動式ブロックに固定するためのクランプを含んでいることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８１】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であり、前記充填物は触媒であることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８２】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項７６に記載のアセンブリ。
【請求項１】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための１つの燃料電池コンポーネントを製造する方法であって、
１つの燃料電池コンポーネントを提供する工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリを提供する工程と、
前記堆積アセンブリを作動させて前記堆積アセンブリが前記１つの燃料電池コンポーネント上に前記充填物粒子を堆積する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記堆積アセンブリの作動前または作動中に前記堆積アセンブリに関連させて前記１つの燃料電池コンポーネントを配置する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つの燃料電池コンポーネントの配置を検出する工程を更に有し、
前記堆積する工程が前記検出する工程に反応することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記１つの燃料電池コンポーネントに対する前記充填物粒子の位置決めを維持するために、前記１つの燃料電池コンポーネントおよび前記充填物粒子に固定材を付ける工程を更に有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記充填物粒子は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記固定材は接着テープであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記両面接着テープを介して前記１つの燃料電池コンポーネントに別の燃料電池コンポーネントを結合する工程を更に有することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１つの燃料電池コンポーネントに追加の両面接着テープを付け、前記別の燃料電池コンポーネントと、１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとに両面接着テープを付け、前記両面接着テープを介して、前記１つの燃料電池コンポーネントと、前記別の燃料電池コンポーネントと、前記１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとを結合することを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つの燃料電池コンポーネントがアノード電流コレクタであり、前記別の燃料電池コンポーネントがセパレータプレートであり、前記追加の燃料電池コンポーネントがアノードとカソード電流コレクタとカソードとであることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記両面接着テープが複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、複数の前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つの燃料電池コンポーネントに対する前記充填物粒子の位置決めを維持するために前記１つの燃料電池コンポーネントと前記充填物粒子に固定材を付ける工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記充填物粒子は、触媒粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、複数の列を含み、前記複数の列のそれぞれは、充填物粒子を収容する複数の領域を含み、
前記堆積アセンブリは、複数の堆積機構を含み、前記複数の堆積機構のそれぞれは、前記複数の領域のうちの１つの領域と一列に整列するように関係付けられており、前記複数の堆積機構のそれぞれは、予め決められた堆積パターンによって作動することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記予め決められた堆積パターンは、前記燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールに関連していることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数の堆積機構のそれぞれは、
第１プレートと第２プレートの上にある一列に整列された複数の開口のうちの１つであって、前記第１プレートが、前記第２プレートの上にあって前記予め決められた堆積パターンに対応する開口を有し、前記第２プレートが前記１つの燃料電池コンポーネントの前記複数の領域の全てに対応する開口を有する、前記一列に整列された複数の開口のうちの１つと、
チャンバと、
プランジャーを有する水圧式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータと、
前記チャンバ中へ選択的に通路を可能にするゲートアセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成する際に使用されるコンポーネントと、
のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための１つの燃料電池コンポーネントを製造する方法であって、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に充填物を堆積する工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネントに対して前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材を前記１つの燃料電池コンポーネントに付ける工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記充填物は押出し成形された触媒を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記充填物は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記テープ固定材は接着テープであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記両面接着テープによって別の燃料電池コンポーネントを前記１つの燃料電池コンポーネントに結合する工程を更に有することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１つの燃料電池コンポーネントに追加の両面接着テープを付ける工程と、
両面接着テープを前記別の燃料電池コンポーネントと、１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとに付ける工程と、
前記１つの燃料電池コンポーネントと、前記別の燃料電池コンポーネントと、前記１つまたはそれ以上の追加の燃料電池コンポーネントとを前記両面接着テープを介して一緒に結合する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタであり、前記別の燃料電池コンポーネントは、セパレータプレートであり、前記追加の燃料電池コンポーネントは、アノードとカソード電流コレクタとカソードとであることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記両面接着テープが複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、複数の前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネンと、
のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２８】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するためアセンブリであって、
１つの燃料電池コンポーネントと、
前記１つの燃料電池コンポーネント上に堆積された充填物と、
前記１つの燃料電池コンポーネントと前記充填物と協力して前記１つの燃料電池コンポーネント上の前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材と、
を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項２９】
前記充填物は触媒粒子と押し出し成形された触媒物のうちの１つを含むことを特徴とする請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記テープ固定材は両面接着テープを含むことを特徴とする請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項３０に記載のアセンブリ。
【請求項３２】
更なる燃料電池コンポーネントと、
前記１つの燃料電池コンポーネントと前記更なる燃料電池コンポーネントと協力して前記１つの燃料電池コンポーネントと前記更なる燃料電池コンポーネントとを一緒に保持する更なるテープ固定材と、
を更に有することを特徴とする請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３３】
追加の複数の燃料電池コンポーネントと、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの１つと協力して前記１つの燃料電池コンポーネントと前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの１つを一緒に保持する前記テープ固定材と、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントのうちの他のものと協力して前記追加の複数の燃料電池コンポーネントを一緒に保持する複数の追加のテープ固定材と、
を更に有することを特徴とする請求項３２に記載のアセンブリ。
【請求項３４】
前記テープ固定材が複数の前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、前記テープ固定材と複数の前記燃料電池コンポーネントを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３５】
前記テープ固定材と、前記更なるテープ固定材と、前記追加のテープ固定材のそれぞれは、両面接着テープを含むことを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項３６】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタであり、
前記更なる燃料電池コンポーネントは、アノード電極であり、
前記追加の複数の燃料電池コンポーネントは、セパレータプレートとカソード電流コレクタとカソードとを含み、
前記更なるテープ固定材は、前記アノード電流コレクタを前記アノードに保持し、
前記複数の追加のテープ固定材は、前記アノード電流コレクタを前記セパレータプレートに保持し、
前記複数の追加のテープ固定材の１つは、前記セパレータプレートを前記カソード電流コレクタに保持し、前記複数の追加のテープ固定材の別のものは、前記電流コレクタカソードを前記カソードに保持することを特徴とする請求項３５に記載のアセンブリ。
【請求項３７】
前記両面接着テープが前記燃料電池コンポーネントを一緒に保持するのを促進するために、前記燃料電池コンポーネントと前記両面接着テープとを加熱および加圧する工程を更に有することを特徴とする請求項３６に記載のアセンブリ。
【請求項３８】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項３５に記載のアセンブリ。
【請求項３９】
前記アノード電流コレクタは波形であり、前記触媒は波形の脚によって画定される前記予め画定された領域に充填されることを特徴とする請求項３３に記載のアセンブリ。
【請求項４０】
燃料電池積層体を形成するために、前記１つの燃料電池コンポーネントに配列されている、また更なる複数の追加の燃料電池コンポーネントと、前記更なる燃料電池コンポーネントと、前記追加の燃料電池コンポーネントとを有することを特徴とする請求項３９に記載のアセンブリ。
【請求項４１】
前記テープ固定材は、両面接着テープであることを特徴とする請求項４０に記載のアセンブリ。
【請求項４２】
前記両面接着テープはアクリルテープであることを特徴とする請求項４１に記載のアセンブリ。
【請求項４３】
前記１つの燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項２８に記載のアセンブリ。
【請求項４４】
燃料電池積層体の燃料電池または燃料電池の一部として使用するためのアセンブリであって、
複数の燃料電池コンポーネントと、
前記複数の燃料電池コンポーネントと協力して前記複数の燃料電池コンポーネントを一緒に保持するアクリル接着媒体と、
を有することを特徴とするアセンブリ。
【請求項４５】
前記アクリル接着媒体は、両面接着テープであることを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４６】
前記アクリル接着媒体が前記複数の燃料電池コンポーネントを保持するのを促進するために、前記アクリル接着媒体と前記燃料電池コンポーネントとが加熱および加圧されていることを特徴とする請求項４５に記載のアセンブリ。
【請求項４７】
前記複数の燃料電池コンポーネントは、
アノード電流コレクタと、
燃料電池の燃料流れ場を形成する際に使用されるコンポーネントと、
燃料電池のアノード流れ場を形成する際に使用されるコンポーネンと、
のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４８】
前記複数の燃料電池コンポーネントは、
アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタとを有することを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項４９】
前記アクリル接着媒体が前記複数の燃料電池コンポーネントを保持するのを促進するために、前記アクリル接着媒体と前記複数の燃料電池コンポーネントとが加熱および加圧されていることを特徴とする請求項４４に記載のアセンブリ。
【請求項５０】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための燃料電池コンポーネントを製造するシステムであって、
前記燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、
前記燃料電池コンポーネント上に充填物粒子を堆積する堆積アセンブリと、
前記堆積アセンブリが前記燃料電池コンポーネント上に前記充填物粒子を堆積するように前記堆積アセンブリを作動させる作動アセンブリと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項５１】
前記燃料電池コンポーネントと前記堆積アセンブリとの位置を相対的に移動させるために、前記支持体と前記堆積アセンブリとのうちの１つまたはそれ以上を動かすユニットと、
前記燃料電池コンポーネントの位置を検出する検出ユニットとを更に有し、
前記作動アセンブリは前記検出ユニットに反応することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５２】
前記堆積アセンブリは、一列に配列されて前記燃料電池コンポーネントの第１寸法に及んでいる複数の堆積機構を含み、
前記複数の堆積機構のそれぞれは、作動すると燃料電池コンポーネント上に充填物を堆積し、
前記作動アセンブリは、予め決められた堆積パターンに従って前記堆積機構を駆動することを特徴とする請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記複数の堆積機構のそれぞれは、
プランジャーを有する水圧式または空気式シリンダまたは電気アクチュエータとのうちの１つと、
チャンバ中への選択的な通路を可能するゲートアセンブリと、
を含むことを特徴とする請求項５２に記載のシステム。
【請求項５４】
前記堆積アセンブリは、
前記充填物粒子を収容することができる前記燃料電池コンポーネントの複数の領域に対応する複数の開口を有する第１プレートと、
前記第１プレートの上方に配置されかつ前記予め決められた堆積パターンを持つ複数の開口を有する第２プレートと、を有し、
前記第１プレートと前記第２プレートとは、前記第２プレートの前記複数の開口中の充填物粒子が前記第１プレート中の前記複数の開口を通過して前記燃料電池コンポーネント上に堆積するのを禁じるように、一列に整列されておらず、
前記作動アセンブリは、前記第２プレート中の前記複数の開口が前記第１プレート中の前記複数の開口と並らんで、充填物粒子が前記第２プレート中の前記複数の開口から前記第１プレート中の前記複数の開口まで通過して前記燃料電池コンポーネント上に堆積させるように、前記第１プレートと前記第２プレートの相対的な運動を引き起こすことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５５】
前記予め決められた堆積パターンは、燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールと関連していることを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５６】
前記燃料電池コンポーネントに対する前記充填物の位置決めを維持するために、前記燃料電池コンポーネントおよび前記充填物に対する固定材を付けるユニットを更に有することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項５７】
前記固定材は接着テープであることを特徴とする請求項５６に記載のシステム。
【請求項５８】
前記接着テープは両面接着テープであることを特徴とする請求項５７に記載のシステム。
【請求項５９】
前記燃料電池コンポーネントと前記固定材を加熱および加圧するユニットを更に有することを特徴とする請求項５８に記載のシステム。
【請求項６０】
前記充填物粒子は触媒粒子を含むことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６１】
前記燃料電池コンポーネントは、複数の列を含み、前記複数の列のそれぞれは、充填物粒子を収容する複数の領域を含み、
前記堆積アセンブリは、複数の堆積機構を含み、前記複数の堆積機構のそれぞれは、前記複数の領域の１つの領域と一列に整列するように関係付けられており、予め決められた堆積パターンによって作動することを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６２】
前記予め決められた堆積パターンは、前記燃料電池積層体の所望の加熱プロフィールに関連していることを特徴とする請求項６１に記載のシステム。
【請求項６３】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６４】
前記燃料電池コンポーネントは、アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項５０に記載のシステム。
【請求項６５】
燃料電池積層体中の燃料電池または燃料電池の一部として使用するための燃料電池コンポーネントを製造するシステムであって、
燃料電池コンポーネントを支持する支持体と、
前記燃料電池コンポーネントに充填物を堆積する堆積アセンブリと、
前記燃料電池コンポーネントに、前記燃料電池コンポーネントに対する前記充填物の位置決めを維持するテープ固定材を付けるユニットと、
を有することを特徴とするシステム。
【請求項６６】
前記燃料電池コンポーネントと前記テープ固定材とを加熱および加圧するユニットを更に有することを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
前記テープ固定材は、接着テープであることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記接着テープは、両面接着テープであることを特徴とする請求項６７に記載のシステム。
【請求項６９】
前記充填物は、触媒粒子と押し出し成形された触媒のうちの１つであることを特徴とする請求項６８に記載のシステム。
【請求項７０】
前記充填物は触媒粒子と押し出し成形された触媒のうちの１つであることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７１】
前記燃料電池コンポーネントは、アノードと、アノード電流コレクタと、双極性セパレータと、カソードと、カソード電流コレクタと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７２】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上を含むことを特徴とする請求項６５に記載のシステム。
【請求項７３】
複数の燃料電池コンポーネントは、燃料電池コンポーネントアセンブリを形成するために、テープ固定材によって一緒に保持されており、前記複数の燃料電池コンポーネントの保持を促進するために使用するユニットであって、
真空チェンバに前記燃料電池コンポーネントアセンブリを収容するように適合されたアセンブリと、
加熱された空気が前記真空チェンバに供給されるように適合された第１ユニットと、
前記真空チェンバから前記加熱された空気を吸引し、それにより、前記複数の燃料電池コンポーネントアセンブリの熱真空プレス成形を前記真空チェンバ中で起こさせる第２ユニットと、
を有することを特徴とするユニット。
【請求項７４】
前記アセンブリは、
基部部材と前記基部部材に回転可能に取り付けられたカバーと、
前記カバーと前記基部部材にそれぞれ固定された、第１プラテンと第２プラテンと、
前記第１プラテンのカバーの表面に取り付けられた真空シールガスケットであって、前記第１プラテンを前記第２プラテンに対して前記カバーを回転することにより前記真空シールガスケットによってシールされた前記真空チェンバを形成する、前記真空シールガスケットと、
第１プレナムから前記真空チェンバまで加熱された空気を運ぶための第１ポートを有する前記基部部材中の前記第１プレナムと、
前記真空チェンバから第２プレナム中に空気を運ぶためのポートを有する前記基部部材中の第２プレナムと、
空気を取り込み、前記取り込んだ空気を加熱し、加熱された空気を前記第１プレナムに送る空気取り入れ加熱ユニットと、
真空を生成し前記第２プレナムから空気を吸い込む送風機ユニットと、
を有することを特徴とする請求項７３に記載のユニット。
【請求項７５】
前記空気吸い込みユニットと前記送風機ユニットとは、前記真空チェンバの温度が予め決められた温度に達するまで前記空気吸い込みユニットが起動して前記送風機ユニットが停止しており、その温度になると、前記空気吸い込みユニットが停止して前記送風機ユニットが起動し、それにより前記空気吸い込み加熱ユニットにより加熱された空気が前記真空チェンバに提供され、その後、前記真空チェンバは予め決められた温度となり、前記送風機ユニットの起動によって前記真空チャンバ中に真空が生成し、それにより、前記燃料電池コンポーネントアセンブリの前記熱真空プレス成形を行うように制御されていることを特徴とする請求項７４に記載のユニット。
【請求項７６】
燃料電池コンポーネント上の予め決められた堆積パターン中に充填物粒子を堆積するためのアセンブリであって、
基部部材と、
前記基部部材に支持されかつ前記燃料電池コンポーネントを支持するために適合された振動式ブロックと、
前記燃料電池コンポーネントの上方で前記振動式ブロックに取り付けられたマスクゲートアセンブリと、
を含み、
前記マスクゲートアセンブリは、
充填物を収容することができる前記燃料電池コンポーネントの領域に対応する複数の開口を有するゲートプレートと、
前記ゲートプレートの上方に配置されかつ前記予め決められた堆積パターンに対応する複数の開口を有するマスクプレートと、
を含み、
前記ゲートプレートと前記マスクプレートとは、
前記マスクプレートとゲートプレートとが一列に整列されていないと、前記マスクプレート中の複数の開口が前記ゲートプレート中の複数の開口と一列に整列せず、前記マスクプレートの複数の開口中の充填物粒子が前記ゲートプレート中の複数の開口を通過するのが禁止され、
前記マスクプレートと前記ゲートプレートとが一列に整列されると、前記マスクプレート中の複数の開口が前記ゲートプレートの複数の開口と一列に整列し、前記充填物粒子が前記マスクプレート中の前記複数の開口から前記ゲートプレート中の一列に整列された前記複数の開口まで通過して前記予め決められた堆積パターン中の前記燃料電池コンポーネント上に堆積するように、相互の位置が平行に移動するように配置されていることを特徴とするアセンブリ。
【請求項７７】
前記振動式ブロックの振動は、前記充填物粒子を前記マスクプレート上を通過させかつ前記マスクプレートの複数の開口中を通過させて、前記充填物粒子が前記マスクプレート中の複数の開口中を通過して前記ゲートプレート中の複数の開口を通って前記燃料電池コンポーネント上に定着するのを補助することを特徴とする請求項７６に記載のアセンブリ。
【請求項７８】
前記振動式ブロックは、前記燃料電池コンポーネントを前記振動式ブロックに保持するために真空にするように適合されていることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項７９】
前記ゲートプレートは、前記マスクプレートに対して可動であることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８０】
前記マスクゲートアセンブリは、前記マスクゲートアセンブリを前記振動式ブロックに固定するためのクランプを含んでいることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８１】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するために使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であり、前記充填物は触媒であることを特徴とする請求項７７に記載のアセンブリ。
【請求項８２】
前記燃料電池コンポーネントは、アノード電流コレクタと、燃料電池の燃料流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、燃料電池のアノード流れ場を形成するのに使用されるコンポーネントと、のうちの１つまたはそれ以上であることを特徴とする請求項７６に記載のアセンブリ。
【図１】
【図１Ａ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ａ】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１０−５２７１２２（Ｐ２０１０−５２７１２２Ａ）
【公表日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０７６４５（Ｐ２０１０−５０７６４５）
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６３０１８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４１０７１
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０２１９７１６１）フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド (44)
【氏名又は名称原語表記】ＦＵＥＬＣＥＬＬ ＥＮＥＲＧＹ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３ Ｇｒｅａｔ Ｐａｓｔｕｒｅ Ｒｏａｄ， Ｄａｎｂｕｒｙ， ＣＴ ０６８１３， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６３０１８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１４１０７１
【国際公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【出願人】（５０２１９７１６１）フュエルセル エナジー， インコーポレイテッド (44)
【氏名又は名称原語表記】ＦＵＥＬＣＥＬＬ ＥＮＥＲＧＹ， ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】３ Ｇｒｅａｔ Ｐａｓｔｕｒｅ Ｒｏａｄ， Ｄａｎｂｕｒｙ， ＣＴ ０６８１３， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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