JPH0845518A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
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- JPH0845518A JPH0845518A JP6197196A JP19719694A JPH0845518A JP H0845518 A JPH0845518 A JP H0845518A JP 6197196 A JP6197196 A JP 6197196A JP 19719694 A JP19719694 A JP 19719694A JP H0845518 A JPH0845518 A JP H0845518A
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- gas
- manifold
- separator
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- stack
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- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 64
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 21
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 16
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- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マニホールド最終端のガス流の乱れをなく
し、ガス分配性能の均一化を図る。 【構成】 上部スタック１１ａの最上部となる上部ホル
ダー１４と接する部分にエンドセパレータ２５とスペー
サコルゲート２９を介在させる。酸化ガス供給用マニホ
ールド７及び燃料ガス供給用マニホールド９の最終端と
なるエンドセパレータ２５に開口３０を設ける。開口３
０の外側にエンドキャップ３２を溶接接合して、エンド
キャップ３２の内側にガス溜り部３３を形成する。ガス
はマニホールド最終端のガス溜り部３３で流れの乱れが
生じることになり、エンドセパレータ２５でのガス分配
部でのガス流れの乱れをなくすことができる。
し、ガス分配性能の均一化を図る。 【構成】 上部スタック１１ａの最上部となる上部ホル
ダー１４と接する部分にエンドセパレータ２５とスペー
サコルゲート２９を介在させる。酸化ガス供給用マニホ
ールド７及び燃料ガス供給用マニホールド９の最終端と
なるエンドセパレータ２５に開口３０を設ける。開口３
０の外側にエンドキャップ３２を溶接接合して、エンド
キャップ３２の内側にガス溜り部３３を形成する。ガス
はマニホールド最終端のガス溜り部３３で流れの乱れが
生じることになり、エンドセパレータ２５でのガス分配
部でのガス流れの乱れをなくすことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料の有する化学エネル
ギーを直接電気エネルギーに変換するエネルギー部門で
用いる燃料電池に関するものである。
ギーを直接電気エネルギーに変換するエネルギー部門で
用いる燃料電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池のうち、溶融炭酸塩型燃料電池
は、電解質としての溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ま
せてなるタイル（電解質板）をカソード（酸素極）とア
ノード（燃料極）の両電極で両面から挟み、カソード側
に酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを供
給することによりカソード側とアノード側で各々反応を
行わせることにより発電を行わせるようにしたものを１
セルとし、各セルをセパレータを介し多層に積層してス
タックとするようにしてある。
は、電解質としての溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ま
せてなるタイル（電解質板）をカソード（酸素極）とア
ノード（燃料極）の両電極で両面から挟み、カソード側
に酸化ガスを供給すると共にアノード側に燃料ガスを供
給することによりカソード側とアノード側で各々反応を
行わせることにより発電を行わせるようにしたものを１
セルとし、各セルをセパレータを介し多層に積層してス
タックとするようにしてある。
【０００３】上記スタックとした燃料電池は、各セルご
とに電池性能が良好に維持されることが必要であり、電
極反応部においてカソード及びアノードの各電極とタイ
ルとセパレータとが一様な圧力分布で接触しているこ
と、内部マニホールド型の燃料電池にあっては、周辺部
のウェットシール部のシール性が維持されていること、
運転中におけるスタックの高さ変化に対して追従性があ
ること、等が要求される。そのため、燃料電池全体を一
定の締付力で均一に締め付けることが必要である。
とに電池性能が良好に維持されることが必要であり、電
極反応部においてカソード及びアノードの各電極とタイ
ルとセパレータとが一様な圧力分布で接触しているこ
と、内部マニホールド型の燃料電池にあっては、周辺部
のウェットシール部のシール性が維持されていること、
運転中におけるスタックの高さ変化に対して追従性があ
ること、等が要求される。そのため、燃料電池全体を一
定の締付力で均一に締め付けることが必要である。
【０００４】かかる必要性を満たすために、燃料電池を
締付装置で締め付けることが行われているが、燃料電池
の高出力が得られるようにするために、セルの積層数を
多くして高積層化を図ろうとする場合、一例として、図
２に示す如く、燃料電池スタックを上部スタック１１ａ
と下部スタック１１ｂに分割して、脚１２により支持さ
せてある中間ホルダー１３を挟んで上下に積層し、上部
スタック１１ａ上には、上部ホルダー１４、金属製ベロ
ーズ又はクッション１６、上部ボルスタ１７を配置し
て、中間ホルダー１３に対して締付ロッド１９及びナッ
ト２０で締め付けるようにすると共に、下部スタック１
１ｂの下側には、下部ホルダー１５、金属製ベローズ又
はクッション１６、下部ボルスタ１８を配置して、締付
ロッド及びナット２０にて締め付けるようにし、上下の
スタック１１ａ，１１ｂに所定の締付力を付与させるよ
うにしたものがある。
締付装置で締め付けることが行われているが、燃料電池
の高出力が得られるようにするために、セルの積層数を
多くして高積層化を図ろうとする場合、一例として、図
２に示す如く、燃料電池スタックを上部スタック１１ａ
と下部スタック１１ｂに分割して、脚１２により支持さ
せてある中間ホルダー１３を挟んで上下に積層し、上部
スタック１１ａ上には、上部ホルダー１４、金属製ベロ
ーズ又はクッション１６、上部ボルスタ１７を配置し
て、中間ホルダー１３に対して締付ロッド１９及びナッ
ト２０で締め付けるようにすると共に、下部スタック１
１ｂの下側には、下部ホルダー１５、金属製ベローズ又
はクッション１６、下部ボルスタ１８を配置して、締付
ロッド及びナット２０にて締め付けるようにし、上下の
スタック１１ａ，１１ｂに所定の締付力を付与させるよ
うにしたものがある。
【０００５】上記図２に示す燃料電池で内部マニホール
ド型のものは、中間ホルダー１３の一側に酸化ガス供給
側ヘッダー２１と燃料ガス供給側ヘッダー２３を接続す
ると共に、中間ホルダー１３の反対側に酸化ガス排出側
ヘッダー２２と燃料ガス排出側ヘッダー２４を接続し、
又、上下のスタック１１ａ，１１ｂは、図３に一例を示
す如く、タイル１をカソード２とアノード３の両電極で
両側から挟んでなるセルＣを、セパレータ４を介して積
層してあり、セパレータ４のアノード側マスクプレート
４ａの中央部の切抜き部にアノード３が配置され、セパ
レータ４のカソード側マスクプレート４ｂの中央部の切
抜き部にカソード２が配置され、これら各電極がパンチ
板５、コルゲート６を介してタイル１に押し付けられる
ようにしてあり、周辺部の一側には、酸化ガス供給用マ
ニホールド７と燃料ガス供給用マニホールド９が設けて
あり、他側には、酸化ガス排出用マニホールド８と燃料
ガス排出用マニホールド１０が設けてあり、酸化ガス及
び燃料ガスが供給用マニホールド７，９から各段のセル
のカソード２側とアノード３側へ供給され、各々のセル
から排出側のマニホールド８，１０を流れて排出される
ようにしてある。又、上記図２に示す燃料電池の場合、
上部スタック１１ａのエンド部、すなわち、上部ホルダ
ー１４と中間ホルダー１３と接する部分、及び下部スタ
ック１１ｂの下部ホルダー１５と中間ホルダー１３に接
する部分には、各々エンドセパレータが用いられてい
る。
ド型のものは、中間ホルダー１３の一側に酸化ガス供給
側ヘッダー２１と燃料ガス供給側ヘッダー２３を接続す
ると共に、中間ホルダー１３の反対側に酸化ガス排出側
ヘッダー２２と燃料ガス排出側ヘッダー２４を接続し、
又、上下のスタック１１ａ，１１ｂは、図３に一例を示
す如く、タイル１をカソード２とアノード３の両電極で
両側から挟んでなるセルＣを、セパレータ４を介して積
層してあり、セパレータ４のアノード側マスクプレート
４ａの中央部の切抜き部にアノード３が配置され、セパ
レータ４のカソード側マスクプレート４ｂの中央部の切
抜き部にカソード２が配置され、これら各電極がパンチ
板５、コルゲート６を介してタイル１に押し付けられる
ようにしてあり、周辺部の一側には、酸化ガス供給用マ
ニホールド７と燃料ガス供給用マニホールド９が設けて
あり、他側には、酸化ガス排出用マニホールド８と燃料
ガス排出用マニホールド１０が設けてあり、酸化ガス及
び燃料ガスが供給用マニホールド７，９から各段のセル
のカソード２側とアノード３側へ供給され、各々のセル
から排出側のマニホールド８，１０を流れて排出される
ようにしてある。又、上記図２に示す燃料電池の場合、
上部スタック１１ａのエンド部、すなわち、上部ホルダ
ー１４と中間ホルダー１３と接する部分、及び下部スタ
ック１１ｂの下部ホルダー１５と中間ホルダー１３に接
する部分には、各々エンドセパレータが用いられてい
る。
【０００６】エンドセパレータ２５は、図４に一例とし
て上部ホルダー１４の部分について示す如く、エンドプ
レート２６と、該エンドプレート２６の片側のみに配置
して周縁部をエンドプレート２６に接合したマスクプレ
ート２７と、エンドプレート２６とマスクプレート２７
との間に介在させたコルゲート２８とからなる構成とし
てある。
て上部ホルダー１４の部分について示す如く、エンドプ
レート２６と、該エンドプレート２６の片側のみに配置
して周縁部をエンドプレート２６に接合したマスクプレ
ート２７と、エンドプレート２６とマスクプレート２７
との間に介在させたコルゲート２８とからなる構成とし
てある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の燃料
電池では、図２に示す燃料電池における酸化ガス及び燃
料ガスの供給用マニホールド７，９の最終端となる上部
スタック１１ａの上部ホルダー１４と接する部分のエン
ドセパレータ２５、及び下部スタック１１ｂの下部ホル
ダー１５と接する部分のエンドセパレータ２５は、図４
に酸化ガス供給用マニホールド７の最終端を一例として
示す如く、エンドプレート２６が平板形状であるため、
上記酸化ガスＯＧがマニホールド７最終端に達してカソ
ード２側へ分配されるときに、マニホールド最終端の平
板部へガスが衝突することにより、エンドセパレータ２
５の近傍のガス流れに乱れを生じると共にガスの圧損が
多くなり、ガス分配性能の均一化に影響を与え、その結
果、エンドセパレータ２５近傍の発電性能の不均一が生
じる、という問題がある。
電池では、図２に示す燃料電池における酸化ガス及び燃
料ガスの供給用マニホールド７，９の最終端となる上部
スタック１１ａの上部ホルダー１４と接する部分のエン
ドセパレータ２５、及び下部スタック１１ｂの下部ホル
ダー１５と接する部分のエンドセパレータ２５は、図４
に酸化ガス供給用マニホールド７の最終端を一例として
示す如く、エンドプレート２６が平板形状であるため、
上記酸化ガスＯＧがマニホールド７最終端に達してカソ
ード２側へ分配されるときに、マニホールド最終端の平
板部へガスが衝突することにより、エンドセパレータ２
５の近傍のガス流れに乱れを生じると共にガスの圧損が
多くなり、ガス分配性能の均一化に影響を与え、その結
果、エンドセパレータ２５近傍の発電性能の不均一が生
じる、という問題がある。
【０００８】そこで、本発明は、ガスの供給用マニホー
ルド最終端でのガス衝突による流れの乱れがガス分配部
で発生しないようにしてエンドセパレータ近傍での発電
性能の不均一化を生じさせないようにしようとするもの
である。
ルド最終端でのガス衝突による流れの乱れがガス分配部
で発生しないようにしてエンドセパレータ近傍での発電
性能の不均一化を生じさせないようにしようとするもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、燃料電池スタックに設けられているガス
供給用マニホールドの最終端となるホルダーと接するエ
ンドセパレータに開口を設け、該開口部の外側に凹形状
のエンドキャップを全周にわたり接合し、該エンドキャ
ップの内側にガス溜り部を形成した構成とする。
決するために、燃料電池スタックに設けられているガス
供給用マニホールドの最終端となるホルダーと接するエ
ンドセパレータに開口を設け、該開口部の外側に凹形状
のエンドキャップを全周にわたり接合し、該エンドキャ
ップの内側にガス溜り部を形成した構成とする。
【００１０】
【作用】マニホールド最終端にガス溜り部を設けると、
ガスは溜り部で流れの乱れが生じることになって電極側
への分配部でのガス流れの乱れがなくなるので、ガス分
配の均一化が図れることになる。
ガスは溜り部で流れの乱れが生じることになって電極側
への分配部でのガス流れの乱れがなくなるので、ガス分
配の均一化が図れることになる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１２】図１（イ）（ロ）は本発明の一実施例とし
て、上部ホルダー１４と接する上部スタック１１ａの最
上部について示すもので、上部スタック１１ａの最上部
のセルＣと上部ホルダー１４との間にエンドセパレータ
２５が介在させてある構成において、上記エンドセパレ
ータ２５と上部ホルダー１４との間に所要の空間を形成
させるためのスペーサコルゲート２９を設け、該スペー
サコルゲート２９とエンドセパレータ２５のエンドプレ
ート２６とを溶接接合すると共に、酸化ガスＯＧ及び燃
料ガスＦＧの各供給用マニホールド７及び９に対応する
位置のスペーサコルゲート２９に切抜き部３０を設け、
且つ上記エンドセパレータ２５のエンドプレート２６を
マニホールド７，９に対応させて開口させて、該開口３
１部の周縁に、凹状に形成されたエンドキャップ３２を
溶接にて全周にわたり接合させ、該エンドキャップ３２
をスペーサコルゲート２９の切抜き部３０内に位置させ
て、エンドキャップ３２の内側をガス溜り部３３とする
ようにした構成とする。
て、上部ホルダー１４と接する上部スタック１１ａの最
上部について示すもので、上部スタック１１ａの最上部
のセルＣと上部ホルダー１４との間にエンドセパレータ
２５が介在させてある構成において、上記エンドセパレ
ータ２５と上部ホルダー１４との間に所要の空間を形成
させるためのスペーサコルゲート２９を設け、該スペー
サコルゲート２９とエンドセパレータ２５のエンドプレ
ート２６とを溶接接合すると共に、酸化ガスＯＧ及び燃
料ガスＦＧの各供給用マニホールド７及び９に対応する
位置のスペーサコルゲート２９に切抜き部３０を設け、
且つ上記エンドセパレータ２５のエンドプレート２６を
マニホールド７，９に対応させて開口させて、該開口３
１部の周縁に、凹状に形成されたエンドキャップ３２を
溶接にて全周にわたり接合させ、該エンドキャップ３２
をスペーサコルゲート２９の切抜き部３０内に位置させ
て、エンドキャップ３２の内側をガス溜り部３３とする
ようにした構成とする。
【００１３】酸化ガスを供給する場合は、図１（イ）に
示す酸化ガス供給用マニホールド７の最終端まで酸化ガ
スＯＧが達すると、エンドキャップ３２で形成されたガ
ス溜り部３３に衝突してからセルＣのカソード２側へと
分配されることになる。これによりガス流れの乱れはガ
ス溜り部３３で生じ、エンドセパレータ２５からカソー
ド２側への分配部から上部ホルダー１４側へガス流れの
乱れ領域を移すことができて、カソード２への分配部で
はガス流の乱れが生じないようにすることができ、ガス
分配の均一化を図ることができる。更に、マニホールド
最終端で酸化ガスＯＧの流れが円滑となることからガス
の圧損が小さくなる。
示す酸化ガス供給用マニホールド７の最終端まで酸化ガ
スＯＧが達すると、エンドキャップ３２で形成されたガ
ス溜り部３３に衝突してからセルＣのカソード２側へと
分配されることになる。これによりガス流れの乱れはガ
ス溜り部３３で生じ、エンドセパレータ２５からカソー
ド２側への分配部から上部ホルダー１４側へガス流れの
乱れ領域を移すことができて、カソード２への分配部で
はガス流の乱れが生じないようにすることができ、ガス
分配の均一化を図ることができる。更に、マニホールド
最終端で酸化ガスＯＧの流れが円滑となることからガス
の圧損が小さくなる。
【００１４】一方、燃料ガスを供給する場合は、図１
（ロ）に示す燃料ガス供給用マニホールド９の最終端ま
で燃料ガスＦＧが達すると、エンドセパレータ２５のエ
ンドプレート２６を開口して設けたエンドキャップ３２
内のガス溜り部３３に入って流れることになり、上記酸
化ガスの場合と同様にガス分配部でのガス流れの乱れが
なくてガス分配性能の均一化を図ることができる。
（ロ）に示す燃料ガス供給用マニホールド９の最終端ま
で燃料ガスＦＧが達すると、エンドセパレータ２５のエ
ンドプレート２６を開口して設けたエンドキャップ３２
内のガス溜り部３３に入って流れることになり、上記酸
化ガスの場合と同様にガス分配部でのガス流れの乱れが
なくてガス分配性能の均一化を図ることができる。
【００１５】なお、上記実施例では、上部スタック１１
ａの最上部のセルの部分について示したが、中間ホルダ
ー１３を用いて高積層化したときの下部スタック１１ｂ
の最下部のセルの部分でも同様に実施できること、又、
中間ホルダー１３を用いないでスタックを上下のホルダ
ーで挾持して締付装置で締め付け、且つ下部ホルダーに
酸化ガス及び燃料ガスの各給排側ヘッダーを接続した型
式の燃料電池の場合は、上部ホルダー側となるスタック
最上部に同様に実施できること、その他本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
ａの最上部のセルの部分について示したが、中間ホルダ
ー１３を用いて高積層化したときの下部スタック１１ｂ
の最下部のセルの部分でも同様に実施できること、又、
中間ホルダー１３を用いないでスタックを上下のホルダ
ーで挾持して締付装置で締め付け、且つ下部ホルダーに
酸化ガス及び燃料ガスの各給排側ヘッダーを接続した型
式の燃料電池の場合は、上部ホルダー側となるスタック
最上部に同様に実施できること、その他本発明の要旨を
逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論であ
る。
【００１６】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明の燃料電池によ
れば、内部マニホールド型でガス供給用マニホールドの
最終端のエンドセパレータに開口を設けて、該開口部の
外側に凹形状のエンドキャップを全周にわたり溶接して
接合し、エンドキャップの内側にガス溜り部を形成した
構成としてあるので、ガスがエンドセパレータに衝突し
て生じるガス流の乱れを、セルのガス分配部からガス溜
り部へ移すことができて、電極反応部へのガスの分配部
でのガス流れを整えることができて、ガス分配の均一化
が図れ、エンドセパレータ近傍の発電性能を改善するこ
とができる、という優れた効果を奏し得る。
れば、内部マニホールド型でガス供給用マニホールドの
最終端のエンドセパレータに開口を設けて、該開口部の
外側に凹形状のエンドキャップを全周にわたり溶接して
接合し、エンドキャップの内側にガス溜り部を形成した
構成としてあるので、ガスがエンドセパレータに衝突し
て生じるガス流の乱れを、セルのガス分配部からガス溜
り部へ移すことができて、電極反応部へのガスの分配部
でのガス流れを整えることができて、ガス分配の均一化
が図れ、エンドセパレータ近傍の発電性能を改善するこ
とができる、という優れた効果を奏し得る。
【図１】本発明の一実施例を示すもので、（イ）は酸化
ガス供給用マニホールド最終端部分の一例を示す断面
図、（ロ）は燃料ガス供給用マニホールド最終端部分の
一例を示す断面図である。
ガス供給用マニホールド最終端部分の一例を示す断面
図、（ロ）は燃料ガス供給用マニホールド最終端部分の
一例を示す断面図である。
【図２】中間ホルダーを用いてスタックを支持している
例を示す燃料電池の概略図である。
例を示す燃料電池の概略図である。
【図３】従来の燃料電池の一例を示す一部の概略断面図
である。
である。
【図４】従来の燃料電池の酸化ガス供給用マニホールド
最終端部分の断面図である。
最終端部分の断面図である。
１ タイル ２ カソード ３ アノード ４ セパレータ ７ 酸化ガス供給用マニホールド ８ 酸化ガス排出用マニホールド ９ 燃料ガス供給用マニホールド １０ 燃料ガス排出用マニホールド １１ａ 上部スタック １１ｂ 下部スタック １３ 中間ホルダー １４ 上部ホルダー １５ 下部ホルダー ２５ エンドセパレータ ３１ 開口 ３２ エンドキャップ ３３ ガス溜り部
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料電池スタックに設けられているガス
供給用マニホールド最終端のホルダーと接するエンドセ
パレータに開口を設け、該開口部の外側に凹形状のエン
ドキャップを全周にわたり接合して、該エンドキャップ
の内側にガス溜り部を形成した構成を有することを特徴
とする燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19719694A JP3508222B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19719694A JP3508222B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845518A true JPH0845518A (ja) | 1996-02-16 |
| JP3508222B2 JP3508222B2 (ja) | 2004-03-22 |
Family
ID=16370415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19719694A Expired - Fee Related JP3508222B2 (ja) | 1994-08-01 | 1994-08-01 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3508222B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5076360B2 (ja) * | 2006-05-16 | 2012-11-21 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック並びにその製造方法 |
-
1994
- 1994-08-01 JP JP19719694A patent/JP3508222B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3508222B2 (ja) | 2004-03-22 |
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