【課題】燃料電池制御システム全体の観点から良好なエネルギー効率を与える燃料電池の制御装置を提供する。
【解決手段】圧力を高くするほど燃料電池自体の出力は改善することができるが、コンプレッサの駆動損失もこれに比例して大きくなるので、燃料電池システム全体としてみた場合には、空気の供給圧力を高くすると逆に全体としてのエネルギー効率は低くなる。所定の出力状態（負荷状態）Ｃにおいて特性が逆転し、供給圧力を高くした方が全体としてのエネルギー効率が向上する。図の点Ｃを越える領域では、空気の供給圧力を高くして燃料電池の高い出力特性によるエネルギー効率の改善を図り、点Ｃまでの比較的低い出力状態では、空気の供給圧力を低くしてコンプレッサの駆動損失を低減することによってエネルギー効率の低下を防止するようにしている。 （もっと読む）

複数の低圧力損失型燃料電池を備える低圧力損失型燃料電池スタックを運転する方法が提供され、低圧力および低出力運転中に、各燃料電池のカソード流動場プレートの伝熱率は、同じ燃料電池のアノ−ド流動場プレートの伝熱率よりも高い。したがって、各燃料電池のアノード電極とカソード電極との間、ならびに、同一燃料電池の少なくとも１つのアノード流動場の反応物流体と、少なくとも１つのカソード流動場の反応物流体との間に、温度勾配が生じる。その結果として、低圧力および低出力運転中の、性能安定性が改善される。
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電極の端部に取付けられたインボードパッドと、該パッドに隣接するフレキシブルカップリングと、該カップリングに隣接するシール要素とを有する、改善された一体化シールを備える膜電極アセンブリである。シール要素はパッドよりもはるかに厚く、フレキシブルカップリングが、シール要素において受けるストレスからパッドを隔離する。したがって、より大きな圧縮をシール要素に加えることができ、それによって、過度の圧縮を行ったり、取付けられたパッドを損傷したりせずに、より信頼性の高い、改善されたシールを提供する。
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電気化学型燃料電池（１１０）は、アノード電気触媒層（１２０）、カソード電気触媒層（１２１）、アノード電気触媒層と該カソード電気触媒層との間に配置される高分子電解質膜（１１４）、アノードフローフィールドプレート（１２２）、カソードフローフィールドプレート（１２４）、アノードフローフィールドプレート（１２２）とアノード電気触媒層（１２０）との間に配置されるアノード流体分布層（１３０）、およびカソードフローフィールドプレート（１２４）とカソード電解質層（１２１）との間に配置されるカソード流体分布層（１３１）を備え、アノードおよびカソード流体分布層のうち少なくとも１つが、電気化学的燃料電池の注入口から放出口への透過率を低減させる。不均一なパターンのせん孔を有する、実質的に流体不透過なシート材料を製作する方法も提供される。
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電流パルス化は、燃料電池スタックに基づく電源システムの燃料電池の性能を改善する。電圧クランプは電流パルス後に起こる電圧ピークを制限する。ハイブリッド電源システムでは、蓄電装置は、電流パルス化中に負荷に給電する。蓄電装置は電圧クランプを達成するため電流をシンクし、及び／又は、電源システムはその他の電圧クランプ回路を利用する。一態様において、燃料電池のスタックを含む電源システムを動作させる方法は、随時に、燃料電池のスタックを電流パルス化するステップと、燃料電池のスタックを電流パルス化した後の少なくともある期間中に燃料電池電圧を最大燃料電池電圧レベルより下にクランプするステップとを含む。
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複数の燃料電池を含む固体ポリマー電解質燃料電池スタックが、開示され、この固体ポリマー電解質燃料電池スタックにおいて、その燃料電池スタックのうちの少なくとも１つの電池は、その燃料電池スタックの他の燃料電池の有意な部分よりも大きな腐食抵抗性を有する。一実施形態において、上記燃料電池スタックの少なくとも１つの燃料電池は、上記スタックの一端にある電池または両端にある電池である。また、そのようなスタックを含む燃料電池システムもまた、開示される。操作の間のその固体ポリマー電解質燃料電池スタックの分解を減少するための方法もまた、開示される。
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シャットダウンの間に、燃料セル直列スタック内の各セルのカソード側とアノード側との間で、適切な温度差を維持することによって、燃料セル直列スタックのセル内で、改善された水の分布が、得られ得る。これは、スタックの「ホット」エンドおよび側面を断熱することと、「ホット」エンドに隣接する熱質量を提供することによって、達成され得る。燃料電池スタックは、第一のエンドプレート、および熱遮断表面を有する第二のエンドプレートと；第一のエンドプレートとエンドセルとの間に挟まれ、該エンドセルと熱連絡する熱質量と；該第一のエンドプレートと該熱質量との間に挟まれた第一の断熱層と；該複数の燃料セルを取り囲む第二の断熱層とを備える。
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燃料電池システムは、燃料電池への、酸化剤供給圧力よりも大きい燃料供給圧力を有して作動する。これは、燃料電池システムが燃料側において閉じられた場合、特に改良された性能を与える。燃料過圧の大きさは、燃料電池作動パラメータにおける変化にしたがって変化し得る。このシステムは、反応物供給システムを備え、燃料電池スタックを介して燃料の流れを方向付けるための燃料通路および、酸化剤の流れを方向付けるための酸化剤通路を備えている。燃料供給圧力は、酸化剤供給圧力よりも、少なくとも一部の時間において、少なくとも５ｐｓｉｇ大きく、反応物供給システムの燃料側は、一部の時間において、少なくとも閉じられている。
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燃料電池スタックに供給される空気の部分加湿によって、高温および常圧に近い圧力で動作できる燃料電池システムが提供される。前記スタックの燃料電池は、カソード側に気体拡散バリヤー層を組み込む。前記システムは、前記スタック内に液体冷媒を循環させる冷却ループを含む。いくつかの実施態様では、流入空気流は、気体交換加湿機またはエンタルピーホイール内でカソード排気流から移動する水蒸気で部分加湿される。その他の実施態様では、前記流入空気を部分加湿するために、カソードリサイクルが使用される。前記空気およびカソード排気流の湿度は、スタック飽和点より低く維持される。前記燃料電池システムを動作させる方法も提供される。
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電気化学燃料電池システムに流体を供給するための電気的にバランスされた流体マニホルドアセンブリであって、該システムは、電気的に直列接続された少なくとも２つの燃料電池スタックを備え、各燃料電池スタックは、入口流体ポートおよび出口流体ポートを備え、該マニホルドアセンブリは、一次入口流体ラインと；一次出口流体ラインと；少なくとも２つのブランチ入口流体ラインであって、該一次入口流体ラインを該少なくとも２つの燃料電池スタックの各入口流体ポートに流体接続する、少なくとも２つのブランチ入口流体ラインと；少なくとも２つのブランチ出口流体ラインであって、該少なくとも２つの燃料電池スタックの各出口流体ポートを該一次出口流体ラインに流体接続する、少なくとも２つのブランチ出口流体ラインとを備える、流体マニホルドアセンブリ。
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