燃料电池制造技术

本发明专利技术涉及一种燃料电池。金属分隔件包括一流体通路。该流体通路包括：在金属分隔件的第一、ＭＥＡ相对面处形成的反应气体通路，在金属分隔件的第二、相对面处形成的冷却剂通路，流体连接至该反应气体通路的反应气体歧管，以及流体连接至该冷却剂通路的冷却剂歧管。该金属分隔件包括形成于该分隔件上而包围着形成有流体通路处的金属分隔件的一部分的肋条。所述肋条适于与相邻燃料电池的金属分隔件接触而构成由所述肋条包围的流体通路的密封。可以提供每条密封线包含一条肋条的多个密封线。通过使用肋条，不必提供在对比燃料电池中设置的衬垫。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池
本专利技术涉及燃料电池。更具体地，本专利技术涉及一种具有金属分隔件的燃料电池的密封结构。
技术介绍
图5和6示出了一种燃料电池，其中，PEFC(聚合物电解质燃料电池)10包括薄膜-电极组件(MEA)和分隔件(隔板)18。该MEA包括：电解质薄膜11和一对设置在该电解质薄膜11的相对侧的电极14和17。这对电极14和17包括：设置在薄膜的一侧并由第一催化剂层12构成的阳极14，以及设置在薄膜的另一侧并由第二催化剂层15构成的阴极17。第一扩散层13可设置在第一催化剂层12和第一分隔件18之间，第二扩散层16可设置在第二催化剂层15和第二分隔件18之间。第一分隔件18具有形成于该分隔件内的用于向阳极14提供燃料气体(氢气)的燃料气体通路27，第二分隔件18具有形成于该分隔件内的用于向阴极17提供氧化剂气体(氧气，通常为空气)的氧化剂气体通路28。第一和第二分隔件具有位于燃料气体通路27和氧化剂气体通路28的相对侧的冷却剂通路26。该第一和第二分隔件18还具有：分别形成于该分隔件内并流体连接至燃料气体通路27和氧化剂气体通路28的燃料气体歧管(集合管，总管)30和氧化剂气体歧管31，以及形成于该分隔件内并流体连接至冷却剂通路26的冷却剂歧管29。一个或多个燃料电池10构成一个模块。如图1中的示例所示，多个模块层叠在一起，并在该模块层叠体的相对端设置有电端子20、电绝缘件21和端板22。在沿燃料电池层叠方向将模块层叠体紧固在相对的端板22之间后，该相对的端板22通过螺栓和螺母25连接到沿燃料电池-->层叠方向在燃料电池层叠体外侧延伸的紧固件(例如拉伸板24)上，以形成燃料电池组23。在PEFC中，在阳极14上，氢变为带正电荷的氢离子(即质子)和电子。氢离子穿过电解质薄膜11到达阴极17，在该阴极处，氢离子与所提供的氧气和电子(该电子在相邻的MEA的阳极处产生并穿过分隔件而移动至该MEA的阴极17)反应而生成水，如下所示：在阳极：在阴极：燃料气体通路27、燃料气体歧管30、氧化剂气体通路28、氧化剂气体歧管31、冷却剂通路26、和冷却剂歧管29构成流体通路。该流体通路是密封的，因此燃料气体、氧化剂气体和冷却剂互不混合并且不会渗漏到外部。日本专利公开No.2002-289223公开了：在一种包含由金属制成的分隔件的燃料电池中，在一个燃料电池的分隔件与相邻燃料电池的分隔件之间设置有独立于该分隔件的衬垫，以在这两个燃料电池之间形成密封。在包含金属分隔件18和橡胶衬垫40的燃料电池中，如图5和6所示，通过使由加热而固定到一个燃料电池的金属分隔件18上的橡胶衬垫40的头部与相邻燃料电池的分隔件接触，从而在所述一个燃料电池和所述相邻燃料电池之间形成密封。设置在MEA的相对侧的燃料电池的分隔件之间的密封由设置在该分隔件之间的粘合剂33形成。然而，在使用橡胶衬垫的燃料电池中，存在下述问题：1)必须独立于分隔件设置衬垫；2)如果衬垫偏离正常位置，则可能发生渗漏；3)如果衬垫通过加热而固定到金属分隔件上，可能产生毛边(flash)，并且必须用手除去这种毛边。当除去毛边后，衬垫自身可能会被损坏而引起渗漏。如果被除去的毛边粘附在衬垫上，则毛边会阻止衬垫与相邻燃料电池的分隔件接触，从而引起渗漏。-->
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种燃料电池或者一种燃料电池的密封结构，该密封结构使得没有必要使用独立于分隔件设置的衬垫。下面对可以实现上述目的的根据本专利技术的燃料电池进行说明：(1)本专利技术的燃料电池包括MEA和设置在该MEA的每侧的金属分隔件。该金属分隔件具有形成于该金属分隔件内的流体通路。该流体通路包括：在该金属分隔件的第一、MEA相对面处形成的反应气体通路，在该金属分隔件的第二相对面处形成的冷却剂通路，流体连接至该反应气体通路的反应气体歧管，以及流体连接至该冷却剂通路的冷却剂歧管。该燃料电池和其它燃料电池层叠在一起而构成燃料电池组。金属分隔件包括形成于该金属分隔件内而包围金属分隔件的形成有流体通路的那一部分的肋条。所述金属分隔件的肋条与相邻燃料电池的金属分隔件接触而构成对由所述肋条所包围的流体通路的密封。(2)在该燃料电池和相邻燃料电池之间形成密封的肋条实现了在该燃料电池和相邻燃料电池之间的无衬垫结构。(3)该肋条是通过冲压所述金属分隔件形成的凸起(突出)部并与所述金属分隔件形成一体。(4)该肋条形成于设置在各燃料电池的MEA的相对侧的任一金属分隔件内。(5)该肋条沿离开各燃料电池的MEA的方向突出。(6)该肋条具有在所述肋条的顶部挤压所述相邻燃料电池的金属分隔件的高度。(7)该肋条具有一个用以提供弹性的薄板厚度。(8)该肋条在冲压所述反应气体通路和所述冷却剂通路以及冲压所述反应气体歧管和所述冷却剂歧管的冲压过程中形成。(9)围绕着金属分隔件的形成有流体通路的所述部分，形成有彼此平行(并行)延伸的多条密封线。多条密封线中的每条密封线都对应于一条-->肋条。(10)该肋条顶部具有与弓形凸状、梯形凸状、或交替包含凸状和凹状的波浪状中的任一种形状相对应的截面形状。(11)所述多条密封线的肋条顶部的截面形状彼此不同。对于根据本专利技术的燃料电池，可以实现下述技术优点。根据上述第(1)-(11)项所述的燃料电池，由于肋条形成在金属分隔件自身内，并且肋条与相邻燃料电池的分隔件接触而构成由肋条所包围的流体通路的密封，因此不需要对比燃料电池的橡胶衬垫。由于没有该衬垫，因此不用再担心由于衬垫造成的渗漏。根据上述第(2)项所述的燃料电池，由于通过肋条所实现的无衬垫结构，减少了燃料电池的部件数目。此外燃料电池组的装配简单，并且不再用担心可能会产生渗漏的衬垫损坏。根据上述第(3)项所述的燃料电池，由于肋条与金属分隔件形成一体，因此防止了该肋条相对于分隔件偏离正常位置，从而可以抑制由于偏离产生的渗漏。根据上述第(4)-(7)项所述的燃料电池，由于肋条由薄金属板制成，因此该肋条具有弹性。因此，尽管该肋条是由金属制成的，但是肋条可以跟随和接触相邻燃料电池的分隔件，从而在该燃料电池和相邻燃料电池之间形成密封。根据上述第(8)项所述的燃料电池，由于在与形成流体通路的冲压过程和/或形成流体歧管的冲压过程相同的冲压过程形成肋条，因此形成肋条不会增加金属分隔件和燃料电池的制造过程。根据上述第(9)项所述的燃料电池，由于围绕着金属分隔件的形成有流体通路的部分形成有多条密封线，因此与具有单条密封线的情况下相比提高了密封的可靠性。根据上述第(10)项所述的燃料电池，由于肋条的顶部具有与弓形凸状、梯形凸状、或交替包含凸状和凹状的波浪状中的任一形状相对应的截面形状，因此可以通过冲压形成该肋条并提供良好的密封。-->根据上述第(11)项所述的燃料电池，由于多条密封线的肋条的顶部的截面形状彼此不同，因此可以提高密封的可靠性。附图说明下面参考附图对本专利技术的燃料电池进行说明，其中：图1是包含根据本专利技术的燃料电池或可选地现有技术的燃料电池的燃料电池组的侧视图；图2是根据本专利技术的燃料电池的剖视图；图3是根据本专利技术的燃料电池的分隔件的形成有肋条一侧的正视图；图4A是根据本专利技术的燃料电池的具有第一截面形状的肋条的剖视图；图4B是根据本专利技术的燃料电池的具有第二截面形状的肋条的剖视图；图4C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池，包括ＭＥＡ和设置在所述ＭＥＡ的每侧的金属分隔件；所述金属分隔件限定流体通路，所述流体通路限定：在所述金属分隔件的第一、ＭＥＡ相对面处形成的反应气体通路，在所述金属分隔件的第二相对面处形成的冷却剂通路，流体连接至所述反应气体通路的反应气体歧管，以及流体连接至所述冷却剂通路的冷却剂歧管；所述燃料电池适于和其它燃料电池层叠在一起构成燃料电池组，其中，所述金属分隔件包括形成于该金属分隔件上从而包围所述金属分隔件的形成有所述流体流路的那一部分的肋条，所述肋条适于与 相邻燃料电池的金属分隔件接触而构成对由所述肋条包围的流体通路的密封。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2003-5-16 138652/20031.一种燃料电池，包括MEA和设置在所述MEA的每侧的金属分隔件；所述金属分隔件限定流体通路，所述流体通路限定：在所述金属分隔件的第一、MEA相对面处形成的反应气体通路，在所述金属分隔件的第二相对面处形成的冷却剂通路，流体连接至所述反应气体通路的反应气体歧管，以及流体连接至所述冷却剂通路的冷却剂歧管；所述燃料电池适于和其它燃料电池层叠在一起构成燃料电池组，其中，所述金属分隔件包括形成于该金属分隔件上从而包围所述金属分隔件的形成有所述流体流路的那一部分的肋条，所述肋条适于与相邻燃料电池的金属分隔件接触而构成对由所述肋条包围的流体通路的密封。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述肋条适于在所述燃料电池和所述相邻燃料电池之间实现无衬垫结构。3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述肋条是通过冲压所述金属分隔件形成的凸起部并与所述金属分隔件形成一体。4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述肋条形...

【专利技术属性】
技术研发人员：大沼智志，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]