【課題】 複数の単位セルを含む燃料電池の単位セルの高集積化を図るとともに、燃料電池の小型化・薄型化および軽量化を図る。
【解決手段】 固体電解質膜１０５の両面に、一平面内に配置された複数の燃料極１１０ａ、１１０ｂまたは酸化剤極１１２ａ、１１２ｂを樹脂部１０２で支持した１対の電極シート１００ａ、１００ｂを設置して、複数の単位セルを構成し、前記固体電解質膜の両側に位置する隣接単位セルの燃料極および酸化剤極を前記固体電解質膜を貫通する導電部材１０８で直列接続する。導電部材１０８がセルの積層方向に延びているため、余分なスペースが不要で、燃焼の小型化が達成できる。 （もっと読む）

燃料電池スタックアセンブリのための位置合せ機構が、位置合せポストおよび位置合せ開口または位置合せ凹部を組入れる。スタックの燃料電池アセンブリは、第１および第２のフローフィールドプレート、ならびに活性領域を有する膜電極アセンブリ（ＭＥＡ）を含んでもよい。位置合せ開口が、ＭＥＡならびに第１および第２のフローフィールドプレートの各々に画定される。第１および第２のフローフィールドプレートならびにＭＥＡが軸方向に整列すると、それぞれの位置合せ開口はＭＥＡの非活性領域内に位置する。位置合せポストが、位置合せ開口内で受けられるために構成される。位置合せポストの各々は、位置合せ開口の内面の形状と形状が異なる外面を有する。位置合せ開口の内面は、複数の別々のプレス嵌め位置において位置合せポストの外面と接触する。
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容量が低減された燃料電池スタック（１０）は、複数の薄い燃料電池（４６，４８，５０，５２，５４）と複数の厚い燃料電池（５６，５８）を備える。薄い燃料電池は、水管理水路（６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）を備え、厚い燃料電池は冷却水路（７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，７６Ｄ）を備える。スタック（１０）内には、少なくとも２つの薄い燃料電池（４８，５０）が相互に隣接し、かつ各厚い燃料電池（５６，５８）に隣接して固定される。冷却水路（７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃ，７６Ｄ）の深さは、水管理水路（６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄ）の深さの少なくとも４倍以上であり、それによりスタック（１０）の容量と重量と水分含量が低減される。
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複数の冷却プレート（９）は、スタック（７）の燃料電池（８）の間に配置され、また冷媒インレット流路及び冷媒アウトレット流路（１５）を含む突起（１２、１３）を有する。突起は、冷媒インレットマニフォルド及び冷媒アウトレットマニフォルド（１７、２０）を形成するよう、マニフォルド構造体（２７、２８）とともにシールを形成するエラストマ系シール材（３５、３６）によって囲まれる。シール材は、冷媒が燃料電池のエッジに沿って燃料電池に侵入するのを阻止する。これにより、冷媒による燃料電池の汚染を防止する。冷媒インレットマニフォルド構造体ならびに冷媒アウトレットマニフォルド構造体（２７、２８）もまた、反応ガスマニフォルド（１８、２１）を画定する。
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導管（２５〜２８）の十字形接合部分のベーン（３１）が第１の位置に位置しているとき、燃料電池スタック（１１）の空気インレット／アウトレットマニフォルド（１２）への空気の流入・流出を可能にし、そしてベーンが第１の位置と垂直に位置しているとき、燃料電池（１７、１８）の空気流領域を遮断するよう導管（２５、２６）が完全に封鎖される。ベーン（４１）が垂直に位置しているとき、ベーンにより空気インレット／アウトレットマニフォルドディバイダが形成され、またベーンが水平に位置しているとき、ベーンによりマニフォルドが完全に遮断される。ベーン（５９）が垂直に位置しているとき、ベーンは空気インレット／アウトレットマニフォルドディバイダ２４と整列し、またベーンが水平に位置しているとき、ベーンによりマニフォルドと導管（４４、４６）との間の流路が遮断される。同様のベーンは、燃料反応ガスの流入または封入を選択する単一バルブに使用される。
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燃料電池スタック（１０）は集電体（３０）に隣接して固定された端電池（１２）を有する反応部（２０）を備える。集電体（３０）は端電池（１２）の顕熱を超えない顕熱と、１００μΩｃｍを超えない電気抵抗率とを有する。絶縁体（４０）は集電体（３０）に隣接して固定され、０．５００Ｗ／（ｍＫ）を超えない熱伝導率を有する。集電体（３０）の低い顕熱と絶縁体（４０）の低い伝熱速度によって、熱が端電池（１２）から急速に出て行かないために、端電池（１２）が急速に加熱する結果となり、それにより凝固点下の条件での始動の間の端電池（１２）内の生成水の凝固と蓄積を回避することができる。
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燃料電池層は、基材と、基材上に配置された、燃料極、空気極及び電解質を各々有する燃料電池からなるアレイと、該燃料電池のアレイに電気的に接続された導体と、基材の燃料極側に画定された燃料流チャネルと、基材の空気極側に画定された空気極空気流チャネルとを備える。 （もっと読む）

燃料活性化接合体は、複数の膜電極接合体（ＭＥＡ）部（１１０）を固定して取り付けるための複数の開口（１４２）を有する基板（１４０）を備える。各々のＭＥＡ部（１１０）は２つの電極間に挟まれたプロトン交換膜（ＰＥＭ）を有し、１つの燃料室で生成されたプロトンが開口を経由して他の燃料室へ移動することを可能にする。燃料活性化接合体の損傷によって燃料電池が機能しなくなった場合、欠陥のあるＭＥＡ部のみの交換が可能である。多数のＭＥＡ部によって、ＰＥＭの２つの側の電極が選択的に直列、並列またはその組み合わせで接続可能である。
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ＰＥＭ燃料電池の反応物ガスマニホルド（１２〜１５）は、真空、低熱伝導率ガス、ＶＩＰ（５９）又はＧＦＰ（６３）が充填されたチャンバ（３６）を設けるために、周囲の壁（３５）で密閉された内壁と外壁（３０，３１）を有する絶縁されたマニホルド（１４ａ）を設けるように改良される。単一壁のマニホルド（１４ｄ，１４ｅ）は、その内部又は外部にＶＩＰ又はＧＦＰを有してもよい。絶縁パネル（４０）は同様に真空、低熱伝導率ガス、ＶＩＰ又はＧＦＰを収容したチャンバ（４６）を形成するように周囲の壁（４５）で封入された内壁と外壁（４２，４３）を有する。タイロッド（９ａ）は絶縁パネル（４０）に対してフラッシュ面を与えるよう、燃料電池スタックの圧板（１１ａ）の中に埋め込み（５０）されてもよい。

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コンパクト化及び性能の安定化を図った燃料電池システムを提供する。２つの燃料電池スタックである第１燃料電池スタック（３１）及び第２燃料電池スタック（３２）と、第１、第２燃料電池スタック（３１），（３２）に水素を供給する水素供給機である高圧水素タンク（１１）と、燃料電池スタックに空気を供給する空気供給機である圧縮機（１２）と、第１、第２燃料電池スタック（３１），（３２）に供給される空気を加湿する加湿器（２０）とを備える燃料電池システムである。加湿器（２０）は、第１、第２燃料電池スタック（３１），（３２）の間に配置され、加湿器（２０）の供給空気出口と第１、第２燃料電池スタック（３１），（３２）の空気供給口（Ｑ１）のそれぞれとは、同じ長さの空気供給管（５１）で接続されている。
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