Brennstoffzellenstapel-Konstruktion

Brennstoffzellenstapel des Typs mit einer Mehrzahl von sequentiell angeordneten Brennstoffzellensegmenten (12, 14, 102, 202, 204, 308, 332, 602), wobei jedes der Mehrzahl von Brennstoffzellensegmenten (12, 14, 102, 202, 204, 308, 332, 602) umfasst: (a) ein erstes Ende mit einem ersten Anodendurchlass und einem ersten Kathodendurchlass, die darin ausgebildet sind; (b) ein zweites Ende mit einem zweiten Anodendurchlass und einem zweiten Kathodendurchlass, die darin ausgebildet sind; (c) mindestens eine Brennstoffzelle (28, 52) mit: einer Mehrzahl von Anodendurchgängen (36), die in einer unidirektionalen, schwerkraftunterstützten Strömungsrichtung angeordnet sind, um eine Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Anodendurchlässen bereitzustellen; einer Mehrzahl von Kathodendurchgängen (26, 50), die in einer unidirektionalen, schwerkraftunterstützten Strömungsrichtung angeordnet sind, um eine Fluidverbindung zwischen den ersten und zweiten Kathodendurchlässen bereitzustellen; und einer Membranelektrodenanordnung, die zwischen der Mehrzahl von Anodendurchgängen (36) und der Mehrzahl von Kathodendurchgängen (26, 50) eingefügt ist; (d) eine durch das Brennstoffzellensegment (12, 14, 102, 202, 204, 308, 332, 602) selektiv konfigurierte Strömungsanordnung aus der Gruppe, bestehend aus: einer gegenstromigen Strömungsanordnung, wobei der erste Kathodendurchlass und der zweite Anodendurchlass Einlassdurchlässe (20, 116, 128, 208, 240 bzw. 126, ... A hydrogen fuel cell stack has at least two segments of fuel cells each having reactant gas passages. The reactant gas passages of each fuel cell in each segment are arranged in parallel with each other. Flow of fuel cell fluids is in a gravity assisted downward direction. Gravity assisted flow directs water formed in each cell to lower removal points of the stack segments. Adjacent segments are separated by either a separator segment formed as an integral unit with the stack or the segments are joined and an external piping system directs flow to differing stack areas. A cathode flow enters at a first stack end and a hydrogen anode flow enters the stack at an opposite end, such that cathode and anode flows are counter-current to each other. A coolant flow is normally injected adjacent to and flows parallel with the cathode flow, but can also be directed by the piping system to any or all segments in series or parallel.