燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池制造技术

本公开涉及燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池。与电解质膜

【技术实现步骤摘要】
燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池


[0001]本专利技术涉及具备凸起密封件的燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池。

技术介绍

[0002]以往，已知有如下燃料电池(发电单电池)，其具备：在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方的面配置阳极电极并且在电解质膜的另一方的面配置阴极电极而形成的电解质膜-电极结构体(MEA)；以及在MEA的两侧分别配置的隔板(也称为双极性板)。通常，通过将规定数量的发电单电池层叠来构成燃料电池堆。燃料电池堆例如作为车载用燃料电池堆而被组装入燃料电池车辆(燃料电池电动汽车等)。
[0003]在燃料电池中，有时作为隔板会使用金属隔板。此时，为了防止氧化剂气体、燃料气体以及冷却介质泄漏，在金属隔板设置有密封构件。密封构件使用氟系树脂、硅等的弹性橡胶密封件，存在成本高昂的问题。
[0004]因而，例如，如专利文献1公开那样，代替弹性橡胶密封件，而采用在金属隔板形成密封凸起(以下，也称为凸起密封件)的结构。凸起密封件具有从金属隔板的平坦部(底板部)向厚度方向鼓出的形状。由于凸起密封件是冲压成型的，因而有制造成本低廉的优点。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：美国专利申请公开第2006/0054664号说明书

技术实现思路

[0008]专利技术所要解决的问题
[0009]凸起密封件因突出的部分与其它构件(树脂框构件等)抵接而形成线状的密封部分来发挥密封功能。但是，以往的凸起密封件中，凸起密封件与其它构件抵接的部分压曲而凹陷为凹状，判明了存在密封功能降低的情形。
[0010]因而，本专利技术的目的在于提供如下燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池，其具备通过防止凸起密封件的密封面的变形而密封功能不容易降低的凸起密封件。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]本专利技术的一方面为燃料电池用金属隔板，其与在电解质膜的两侧分别配置电极而形成的电解质膜-电极结构体层叠来构成发电单电池，用于防止作为燃料气体、氧化剂气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件在与所述电解质膜-电极结构体的层叠方向突出，在所述燃料电池用金属隔板中，具有构成所述凸起密封件的两侧方的平坦部并且与所述层叠方向垂直的底板部，所述凸起密封件在所述层叠方向没有被压缩的初始状态下具备：在层叠方向分离地突出的弯曲部；在所述弯曲部的两侧设置的折弯部；以及从所述折弯部朝向所述底板部倾斜地延伸的弹簧部。
[0013]本专利技术的另一方面为接合隔板，其是多个上述方面的燃料电池用金属隔板层叠而成的，在所述接合隔板中，邻接的所述燃料电池用金属隔板以如下方式接合：各自的凸起密
封件的顶部在层叠方向彼此向相反方向突出。
[0014]本专利技术的另一方面为发电单电池，具备：在电解质膜的两侧分别配设电极而形成的电解质膜-电极结构体；以及在所述电解质膜-电极结构体的两侧分别配设的金属隔板，在所述金属隔板，在所述电解质膜-电极结构体与所述金属隔板的层叠方向突出地形成用于防止作为燃料气体、氧化剂气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件，在所述发电单电池中，具有构成所述凸起密封件的两侧方的平坦部并且与所述层叠方向垂直的底板部，所述凸起密封件在所述层叠方向没有被压缩的初始状态下具备：在层叠方向分离地突出的弯曲部；在所述弯曲部的两侧设置的折弯部；以及从所述折弯部朝向所述底板部倾斜地延伸的弹簧部。
[0015]专利技术的效果
[0016]根据上述方面的燃料电池用金属隔板、接合隔板以及发电单电池，能够防止凸起密封件的密封面的变形，由此能够防止密封功能降低。
[0017]根据参照附图来说明的以下实施方式的说明，能容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的实施方式涉及的发电单电池的分解立体图。
[0019]图2是图1的发电单电池的剖视图。
[0020]图3是图2的第二金属隔板的俯视图。
[0021]图4是示出沿着与图1的凸起密封件的密封线垂直的面而成的截面形状的剖视图。
[0022]图5A是比较例涉及的凸起密封件的剖视图，图5B是示出比较例涉及的凸起密封件的变形的说明图。
[0023]图6是示出图4的凸起密封件的层叠状态的剖视图。
具体实施方式
[0024]以下，列举本专利技术优选的实施方式，并参照附图详细地说明。
[0025]如图1以及图2所示，本实施方式涉及的发电单电池10(燃料电池)具备：带树脂框的电解质膜-电极结构体12(以下，称为“带树脂框的MEA 12”)；以及在带树脂框的MEA 12的两侧分别配置的金属隔板14。发电单电池10例如是横长(或者纵长)的长方形的固体高分子型燃料电池。
[0026]多个发电单电池10例如在箭头符号A方向(水平方向)或者箭头符号C方向(重力方向)层叠并且被施加层叠方向的紧固载荷(压缩载荷)，来构成燃料电池堆。燃料电池堆例如作为车载用燃料电池堆被搭载于燃料电池电动汽车。
[0027]如图1所示，在发电单电池10的箭头符号B方向(水平方向)的一端缘部，以在层叠方向即箭头符号A方向连通的方式设置有氧化剂气体入口连通孔18a、冷却介质入口连通孔20a以及燃料气体出口连通孔16b。氧化剂气体入口连通孔18a供给作为氧化剂气体的含氧气体(例如空气)。冷却介质入口连通孔20a供给冷却介质(例如水)。燃料气体出口连通孔16b排出作为燃料气体的含氢气体。氧化剂气体入口连通孔18a、冷却介质入口连通孔20a以及燃料气体出口连通孔16b在箭头符号C方向(铅垂方向)分离地排列。
[0028]在发电单电池10的箭头符号B方向的另一端缘部设置有在箭头符号A方向连通并且延伸的燃料气体入口连通孔16a、冷却介质出口连通孔20b以及氧化剂气体出口连通孔18b。燃料气体入口连通孔16a供给燃料气体。冷却介质出口连通孔20b排出冷却介质。氧化剂气体出口连通孔18b排出氧化剂气体。燃料气体入口连通孔16a、冷却介质出口连通孔20b以及氧化剂气体出口连通孔18b在箭头符号C方向分离地排列。
[0029]发电单电池10中，带树脂框的MEA 12被金属隔板14夹持。以下，将在带树脂框的MEA 12的一方的面配设的金属隔板14称为“第一金属隔板14a”，将在带树脂框的MEA 12的另一方的面配设的金属隔板14称为“第二金属隔板14b”。第一金属隔板14a以及第二金属隔板14b形成为横长(或者纵长)的长方形状。
[0030]带树脂框的MEA 12具备电解质膜-电极结构体12a(以下，称为“MEA12a”)以及与MEA 12a的外周部接合并且围绕MEA 12a的外周部的树脂框构件22。MEA 12a具有：电解质膜23；在电解质膜23的一方的面23a设置的阳极电极24；以及在电解质膜23的另一方的面23b设置的阴极电极26。
[0031]电解质膜23例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是包含水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池用金属隔板，其与在电解质膜(23)的两侧分别配置电极(24、26)而形成的电解质膜-电极结构体(12a)层叠来构成发电单电池(10)，用于防止作为燃料气体、氧化剂气体或者冷却介质的流体泄漏的凸起密封件(45、47)在与所述电解质膜-电极结构体的层叠方向突出，在所述燃料电池用金属隔板(14)中，具有构成所述凸起密封件的两侧方的平坦部并且与所述层叠方向垂直的底板部(15a)，所述凸起密封件在所述层叠方向没有被压缩的初始状态下具备：在层叠方向从所述底板部突出的弯曲部(51、61)；在所述弯曲部的两侧设置的折弯部(52c、53c、62c、63c)；以及从所述折弯部朝向所述底板部倾斜地延伸的弹簧部(52、53、62、63)。2.根据权利要求1所述的燃料电池用金属隔板，其特征在于，所述弹簧部以随着从所述底板部朝向所述弯曲部而从所述底板部的位置向所述层叠方向突出的方式倾斜。3.根据权利要求2所述的燃料电池用金属隔板，其特征在于，所述弹簧部的倾斜相比于所述折弯部的附近的所述弯曲部的倾斜而言形成为缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：大森优，小山贤，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：