弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆制造技术

提供一种能够防止因弹簧构件的蠕变变形导致燃料电池的发电性能降低的弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆。弹簧构件(130)是用于燃料电池堆(100)的弹簧构件，具有：平面部(131)，其以与分隔件(102)面接触的状态与分隔件接合；以及弹簧部(132)，其自平面部延伸，承受电池单元的层叠方向(Z)的力而弯曲变形，从而产生将分隔件朝向发电电池(101M)推压的弹性力。

Spring element, fuel cell unit and fuel cell stack

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆
本专利技术涉及燃料电池堆所使用的弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆。
技术介绍
以往，燃料电池堆是通过层叠多个燃料电池单元而成的，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与发电电池之间划分形成作为气体的流通路径的流路部并且该分隔件与发电电池导通接触(例如，参照专利文献1)。燃料电池堆具有弹簧构件，该弹簧构件产生将分隔件朝向发电电池推压的弹性力。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013－97982号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题在上述燃料电池堆中，弹簧构件在其端部将分隔件朝向发电电池推压，因此应力容易集中作用于该端部。发电电池在发电时放出热量，因此弹簧构件会成为高温。当在应力集中作用于弹簧构件的状态下弹簧构件成为高温时，存在这样的可能性：弹簧构件发生蠕变变形，将分隔件朝向发电电池推压的力变弱。结果，存在这样的问题：发电电池与分隔件之间的面压可能减小，而集电电阻增大，燃料电池的发电性能降低。本专利技术的目的在于提供能够防止因弹簧构件的蠕变变形导致燃料电池的发电性能降低的弹簧构件、燃料电池单元以及燃料电池堆。用于解决问题的方案用于实现上述目的的本专利技术的弹簧构件是用于燃料电池堆的弹簧构件，具有：平面部，其以与分隔件面接触的状态与所述分隔件接合；以及弹簧部，其自所述平面部延伸，承受所述电池单元的层叠方向的力而弯曲变形，从而产生将所述分隔件朝向发电电池推压的弹性力。附图说明图1是表示第1实施方式的燃料电池堆的立体图。图2是表示将图1的燃料电池堆分解为盖、电池堆组件以及外部歧管的状态的立体图。图3是表示将图2的电池堆组件分解为气封件、上部端板、堆以及下部端板的状态的立体图。图4是表示将图3的堆分解为上部模块单元、多个中部模块单元以及下部模块单元的状态的立体图。图5是将图4的上部模块单元分解来进行图示的立体图。图6是将图4的中部模块单元分解来进行图示的立体图。图7是将图4的下部模块单元分解来进行图示的立体图。图8是将图5～图7的电池单元分解来进行图示的立体图。图9是将图8的金属支承电池组件分解来进行图示的立体图。图10是金属支承电池组件的沿着图8中的10－10线的剖视图。图11是从阴极侧(与图8同样地，从上方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。图12是表示图11的分隔件的局部(图11中的区域12)的立体图。图13是从阳极侧(与图8不同，从下方观察分隔件102的一侧)对图8的分隔件进行图示的立体图。图14是表示图13的分隔件的局部(图13中的区域14)的立体图。图15是将图8的金属支承电池组件、分隔件以及集电辅助层在层叠起来的状态下局部地(图11中的区域15)示出的剖视图。图16A是示意性地表示燃料电池堆内的阳极气体和阴极气体的流动的立体图。图16B是示意性地表示燃料电池堆内的阴极气体的流动的立体图。图16C是示意性地表示燃料电池堆内的阳极气体的流动的立体图。图17A是省略了集电辅助层来表示实施方式的电池单元的俯视图。图17B是省略了格状弹簧和集电辅助层来表示实施方式的电池单元的俯视图。图18A是实施方式的格状弹簧的立体图。图18B是实施方式的格状弹簧的立体图。图18C是表示图17A的分隔件的局部(图17A中的区域18C)的立体图。图19A是图15中的虚线19A所包围的区域的放大图。图19B是表示实施方式的格状弹簧的立起片的立体图。图20A是图17B中的虚线20A所包围的区域的放大立体图。图20B是图17B中的虚线20A所包围的区域的放大立体图，是表示抵接部与凹部抵接的状态的图。图21是变形例1的燃料电池的与图15相对应的剖视图。图22A是省略了集电辅助层来表示变形例2的电池单元的俯视图。图22B是图22A中的虚线22B所包围的区域的放大图。图23A是省略了集电辅助层来表示变形例3的电池单元的俯视图。图23B是省略了格状弹簧和集电辅助层来表示变形例3的电池单元的俯视图。具体实施方式以下，一边参照附加的附图，一边说明本专利技术的实施方式。在附图中，对同一构件标注同一附图标记，省略重复的说明。在附图中，为了便于理解实施方式，存在各构件的大小、比例被夸大而与实际的大小、比例不同的情况。在各图中，利用X、Y以及Z所表示的箭头来表示构成燃料电池堆的构件的方位。由X表示的箭头的方向表示燃料电池堆的宽度方向X。由Y表示的箭头的方向表示燃料电池堆的长度方向Y。由Z表示的箭头的方向表示燃料电池堆的层叠方向Z。(燃料电池100的结构)如图1和图2所示，燃料电池100是利用从外部供给气体的外部歧管111和保护电池堆组件100M的盖112从上下将电池堆组件100M夹入而构成的。如图2和图3所示，电池堆组件100M是利用下部端板108和上部端板109从上下将燃料电池堆100S夹入并且利用密封阴极气体CG的气封件110覆盖而构成的。如图3和图4所示，燃料电池堆100S是通过层叠上部模块单元100P、多个中部模块单元100Q以及下部模块单元100R而构成的。如图5所示，上部模块单元100P是利用向外部输出由电池单元100T产生的电力的上部集电板106和与端板相当的模块端部105从上下将层叠起来的多个电池单元100T(与燃料电池单元相当)夹入而构成的。如图6所示，中部模块单元100Q是利用一对模块端部105从上下将层叠起来的多个电池单元100T夹入而构成的。如图7所示，下部模块单元100R是利用模块端部105和下部集电板107从上下将层叠起来的多个电池单元100T夹入而构成的。如图8所示，电池单元100T包括：金属支承电池组件101，其设有利用供给来的气体发电的发电电池101M；分隔件102，其将相邻的发电电池101M隔开；密封构件104，其局部地密封金属支承电池组件101与分隔件102之间的间隙，而限制气体的流动；以及格状弹簧120，其与一发电电池101M导通接触，并且产生弹性力，该弹性力将分隔件102朝向与一发电电池101M相邻的另一发电电池101M推压。如图8所示，金属支承电池组件101和分隔件102各自的外缘沿着接合线V呈环状接合而构成接合体100U。电池单元100T构成为在上下相邻的接合体100U和接合体100U之间配置密封构件104。以下，按照结构说明燃料电池堆100S。如图9和图10所示，金属支承电池组件101设有利用供给来的气体发电的发电电池101M。如图9和图10所示，在金属支承电池组件101中，发电电池101M是利用燃料极侧的电极(阳极101T)和氧化剂极侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹簧构件，其用于燃料电池堆，该燃料电池堆层叠有多个燃料电池单元，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与所述发电电池之间划分形成作为所述气体的流通路径的流路部并且该分隔件与所述发电电池导通接触，其中，/n该弹簧构件具有：平面部，其以与所述分隔件面接触的状态与所述分隔件接合；以及弹簧部，其自所述平面部延伸，承受所述燃料电池单元的层叠方向的力而弯曲变形，从而产生将所述分隔件朝向所述发电电池推压的弹性力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170922 JP 2017-1829791.一种弹簧构件，其用于燃料电池堆，该燃料电池堆层叠有多个燃料电池单元，该燃料电池单元具有：发电电池，其是利用一对电极从两侧夹持电解质而成的，并利用供给来的气体发电；以及分隔件，在其与所述发电电池之间划分形成作为所述气体的流通路径的流路部并且该分隔件与所述发电电池导通接触，其中，
该弹簧构件具有：平面部，其以与所述分隔件面接触的状态与所述分隔件接合；以及弹簧部，其自所述平面部延伸，承受所述燃料电池单元的层叠方向的力而弯曲变形，从而产生将所述分隔件朝向所述发电电池推压的弹性力。


2.根据权利要求1所述的弹簧构件，其中，
所述弹簧部包括朝向所述层叠方向弯曲的弯曲部。


3.根据权利要求1或2所述的弹簧构件，其中，
所述弹簧构件还具有立柱部，该立柱部自所述弹簧部沿着与所述平面部相交叉的方向朝向远离所述平面部的方向延伸。


4.根据权利要求3所述的弹簧构件，其中，
所述立柱部沿着所述层叠方向延伸。


5.根据权利要求3或4所述的弹簧构件，其中，
所述弹簧构件还具有辅助立柱部，该辅助立柱部自所述弹簧部沿着所述层叠方向朝向靠近所述平面部的方向延伸。


6.根据权利要求5所述的弹簧构件，其中，
所述辅助立柱部具有将所述弹簧部的局部切开之后弯折而成的形状。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的弹簧构件，其中，
所述弹簧部具有在所述层叠方向上开口的开口部，
由于所述开口部，所述弹簧部的截面模量随着远离所述平面部而变大。


8.根据权利要求1～7中任一项所述的弹簧构件，其中，
所述平面部的长度大于将该平面部与所述分隔件焊接接合所需要的宽度。


9.一种燃料电池单元，其中，
该燃料电池单元具有：发...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳沼基，安武明，田岛典拓，川崎公一，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP