金属隔板以及金属隔板的制造方法技术

本发明专利技术涉及金属隔板以及金属隔板的制造方法。金属隔板(10)应用于燃料电池(12)。金属隔板(10)的制造方法中，实施板加工工序和橡胶密封件形成工序，板加工工序中形成凸起基底(60)，橡胶密封件形成工序中通过丝网印刷将橡胶密封件(70)设置于通过板加工工序形成的凸起基底(60)。橡胶密封件形成工序包括：第一凸部形成工序，沿着橡胶密封件(70)的厚度方向剖视观察时，在凸起基底(60)的顶部(64)的宽度方向中央部形成第一凸部(72)；以及第二凸部形成工序，在第一凸部形成工序后，形成覆盖第一凸部(72)的第二凸部(74)。部(72)的第二凸部(74)。部(72)的第二凸部(74)。

【技术实现步骤摘要】
金属隔板以及金属隔板的制造方法


[0001]本专利技术涉及应用于燃料电池的金属隔板以及金属隔板的制造方法。

技术介绍

[0002]燃料电池具备：将阳极电极、固体高分子电解质膜以及阴极电极层叠而成的电解质膜
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电极结构体(MEA)；以及作为夹持MEA的双极性板的一对金属隔板。金属隔板在与MEA的接触部位之间具有用于流通发电中使用的反应气体的流路，并且在与MEA之间形成密封件来防止反应气体泄漏。
[0003]为了形成上述的密封件，在这种金属隔板中存在使金属凸起(凸起基底)从隔板面一体地突出而成的结构(参照专利文献1)。另外，在专利文献1公开的金属隔板的凸起基底的顶部，通过丝网印刷来设置微小密封件(橡胶密封件)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1：美国专利申请公开第2018/0212259号说明书

技术实现思路

[0007]专利技术所要解决的问题
[0008]然而，为了得到适当的密封性能，在金属隔板的凸起基底设置的橡胶密封件构成为具有充分的厚度(膜厚)。但是，在通过如专利文献1公开那样的丝网印刷使橡胶密封件形成得厚的情况下，存在难以对其厚度自身、突出端面的平坦性(平坦部分的范围、高低差)进行控制这样的问题。厚度不稳定、平坦部分减少的橡胶密封件，可能在金属隔板与MEA的积层中产生密封不良。
[0009]本专利技术是为了解决上述的问题而做出的，目的在于提供一种使橡胶密封件形成得厚并且能够良好地确保突出端面的平坦性由此能够得到稳定的密封性能的金属隔板以及金属隔板的制造方法。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了实现所述目的，本专利技术的第一方式是一种金属隔板，应用于燃料电池，在所述金属隔板中，具有：凸起基底，其从所述金属隔板的表面突出并且一体成形于该金属隔板；以及橡胶密封件，其设置在所述凸起基底上，在沿着所述橡胶密封件的厚度方向剖视观察时，该橡胶密封件在所述凸起基底的顶部的宽度方向中央部具有第一凸部，并且在所述第一凸部的外侧具有覆盖该第一凸部的第二凸部。
[0012]另外，为了实现所述目的，本专利技术的第二方式是一种金属隔板，应用于燃料电池，在所述金属隔板中，具有：凸起基底，其从所述金属隔板的表面突出并且一体成形于该金属隔板；以及橡胶密封件，其设置在所述凸起基底上，在沿着所述橡胶密封件的厚度方向剖视观察时，该橡胶密封件遍及所述凸起基底的顶部的宽度方向整体具有凸部，在所述凸部的上部且宽度方向中央部形成凹陷部，所述橡胶密封件具有覆盖所述凹陷部的填埋部。
[0013]另外，为了实现所述目的，本专利技术的第三方式是一种金属隔板的制造方法，所述金属隔板应用于燃料电池，在所述金属隔板的制造方法中，包括：板加工工序，形成从所述金属隔板的表面突出并且一体成形于该金属隔板的凸起基底；以及橡胶密封件形成工序，通过丝网印刷将橡胶密封件设置于通过所述板加工工序形成的所述凸起基底，所述橡胶密封件形成工序包括：第一凸部形成工序，在沿着所述橡胶密封件的厚度方向剖视观察时，在所述凸起基底的顶部的宽度方向中央部形成第一凸部；以及第二凸部形成工序，在所述第一凸部形成工序后，在所述第一凸部的外侧形成覆盖该第一凸部的第二凸部。
[0014]专利技术的效果
[0015]上述的金属隔板以及金属隔板的制造方法使橡胶密封件形成得厚并且能够良好地确保突出端面的平坦性，由此能够得到稳定的密封性能。
[0016]参照附图来说明以下的实施方式，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
[0017]图1是本专利技术的第一实施方式涉及的使用金属隔板的燃料电池的分解立体图。
[0018]图2A是密封用凸起的剖视图。图2B是示意性地示出密封用凸起的橡胶密封件的剖视图。
[0019]图3是示出金属隔板的制造方法的流程图。
[0020]图4A是示出第一凸部形成工序的动作的说明图。图4B是示出在凸起基底上形成第一凸部的状态的说明图。
[0021]图5A是示出第二凸部形成工序的动作的说明图。图5B是示出在凸起基底上形成第二凸部的状态的说明图。
[0022]图6是示意性地将本专利技术的橡胶密封件与比较例的橡胶密封件进行对比的剖视图。
[0023]图7A是示意性地示出将本专利技术的第二实施方式涉及的密封用凸起的凸部形成在凸起基底上的状态的剖视图。图7B是示意性地示出将图7A的密封用凸起形成在凸起基底上的状态的剖视图。
具体实施方式
[0024]以下，关于本专利技术例举优选的实施方式，参照附图进行详细说明。
[0025]〔第一实施方式〕
[0026]如图1所示，本专利技术的第一实施方式涉及的金属隔板10应用于燃料电池12(发电单电池、电池单体)。由一对金属隔板10(11A、11B)夹持带树脂框的电解质膜
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电极结构体14(以下，称为带树脂框的MEA 14)来构成燃料电池12。氢等燃料气体在一方的金属隔板11A与带树脂框的MEA 14之间流通，另一方面，氧等氧化剂气体在另一方的金属隔板11B与带树脂框的MEA 14之间流通，燃料电池12通过这些燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电。
[0027]例如，燃料电池12沿着箭头符号B方向呈横长(或者纵长)的长方形。准备多个该燃料电池12并在箭头符号A方向层叠，由此构成未图示的燃料电池堆。燃料电池堆例如作为车
载用而搭载于燃料电池车辆。
[0028]与金属隔板10一起构成燃料电池12的带树脂框的MEA 14具备：电解质膜
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电极结构体20(以下，称为“MEA 20”)；以及树脂框构件28，其与MEA20的箭头符号B方向和箭头符号C方向的外周部接合并且围绕该外周部。而且也可以是，不使用树脂框构件28，而使后述的电解质膜22向电极24、26的外方(箭头符号B方向和箭头符号C方向)突出，来构成燃料电池12。
[0029]MEA 20具有：电解质膜22；在电解质膜22的一方面设置的阳极电极24；以及在电解质膜22的另一方面设置的阴极电极26。电解质膜22例如使用作为包含水分的全氟磺酸的薄膜的固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。此外，电解质膜22除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(烃)类电解质。
[0030]阳极电极24以及阴极电极26分别具有与电解质膜22的一方面接合的电极催化剂层、层叠于电极催化剂层的气体扩散层(均未图示)。电极催化剂层例如是将表面承载了白金合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂均匀地涂布在气体扩散层的表面而形成的。气体扩散层由碳纸或者碳布等形成。
[0031]树脂框构件28由具有固定的厚度的膜形成。树脂框构件28的内周被夹持在阳极电极24的外周部与阴极电极26的外周部之间。树脂框构件28使得电解质膜22的形成范围减小，由此使制造成本低廉化，并且适当地调整金属隔板10与树脂框构件28之间的接触压力。作为构成树脂框构件28的材料应用了P PS(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属隔板，应用于燃料电池(12)，在所述金属隔板(10)中，具有：凸起基底(60)，其从所述金属隔板的表面(11Aa、11Ba)突出并且一体成形于该金属隔板；以及橡胶密封件(70)，其设置在所述凸起基底上，在沿着该橡胶密封件的厚度方向剖视观察时所述橡胶密封件在所述凸起基底的顶部(64)的宽度方向中央部具有第一凸部(72)，并且在所述第一凸部的外侧具有覆盖该第一凸部的第二凸部(74)。2.根据权利要求1所述的金属隔板，其特征在于，所述第一凸部与所述第二凸部具有相互相同的弹性模量。3.根据权利要求1或2所述的金属隔板，其特征在于，所述第二凸部的突出端面(78)在宽度方向中央具有凹陷部(78a)，并且在宽度方向两侧具有隆起部(78b)，所述凹陷部的最底部(78ax)与所述隆起部的最顶部(78bx)之间的高低差为所述橡胶密封件的厚度的5％以下。4.根据权利要求1所述的金属隔板，其特征在于，通过丝网印刷形成所述橡胶密封件，该橡胶密封件的厚度设定在50μm～150μm的范围。5.一种金属隔板，应用于燃料电池(12)，在所述的金属隔板(10A)中，具有：凸起基底(60)，其从所述金属隔板的表面突出并且一体成形于该金属隔板；以及橡胶密封件(...

【专利技术属性】
技术研发人员：布川和男，村上康则，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：