燃料电池制造技术

本发明专利技术提供能够抑制应变应力的产生的燃料电池。该燃料电池的特征在于，其具备膜电极气体扩散层接合体、树脂框架、第1隔离件以及第2隔离件，上述树脂框架具有能够配置上述膜电极气体扩散层接合体的开口部、和包围该开口部的骨架部，上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备凸部，上述第2隔离件在上述凸部咬入于上述树脂框架的状态下与上述树脂框架抵接，或者上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备粘合剂，上述第2隔离件经由上述粘合剂与上述树脂框架接合。离件经由上述粘合剂与上述树脂框架接合。离件经由上述粘合剂与上述树脂框架接合。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池


[0001]本公开涉及燃料电池。

技术介绍

[0002]燃料电池(FC)是由一个单电池(以下，存在记载为单元的情况)或者将多个单电池层叠而成的燃料电池组(以下，存在仅记载为电池堆的情况)构成并通过氢等燃料气体与氧等氧化剂气体的电化学反应而取出电能量的发电装置。此外，实际上向燃料电池供给的燃料气体和氧化剂气体是与无有助氧化
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还原的气体的混合物的情况较多。特别是氧化剂气体是包含氧的空气的情况较多。
[0003]此外，以下，也存在不特别地区别燃料气体、氧化剂气体而简称为“反应气体”或者“气体”的情况。另外，存在将单电池和层叠单电池而成的燃料电池组都称为燃料电池的情况。
[0004]该燃料电池的单电池通常具备膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)。
[0005]膜电极接合体具有在固体高分子型电解质膜(以下，也简称为“电解质膜”或者“膜”)的两面分别依次形成有催化剂层和气体扩散层(GDL，以下存在仅记载为扩散层的情况)的构造。因此，膜电极接合体存在被称为膜电极气体扩散层接合体(MEGA)的情况。
[0006]单电池根据需要具有夹持该膜电极气体扩散层接合体的两面的两片隔离件。隔离件通常具有在与气体扩散层接触的面形成有作为反应气体的流路的槽的构造。此外，该隔离件具有电子传导性，也作为发电的电气的集电体发挥功能。
[0007]在燃料电池的燃料极(阳极)，作为从气体流路和气体扩散层供给的燃料气体的氢(H2)通过催化剂层的催化剂作用而质子化，通过电解质膜并向氧化剂极(阴极)移动。同时生成的电子通过外部电路而做功，并向阴极移动。作为向阴极供给的氧化剂气体的氧(O2)在阴极的催化剂层与质子及电子反应而生成水。生成的水对电解质膜给予适度的湿度，多余的水透过气体扩散层，并被向系统外排出。
[0008]在燃料电池中，为了防止燃料气体、氧化剂气体的泄漏，提出有将膜电极接合体与密封部件一体地形成的技术。
[0009]例如在专利文献1中公开有在燃料电池组中防止密封垫圈一体型MEA的电解质膜与密封部件的剥离的技术。
[0010]在专利文献2中公开有在使用粘合剂的燃料电池中减少粘合剂中的气泡的燃料电池。
[0011]在专利文献3中公开有兼备防止外部漏泄的优异的气体密封性、与优异的电绝缘性的燃料电池。
[0012]在专利文献4中公开有能够提高框部件中的与隔离件的缓冲部对置的部位的刚性并能够实现制造成本的低廉化的带框电解质膜
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电极结构体的制造方法、带框电解质膜
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电极结构体以及燃料电池。
[0013]专利文献1：日本特开2008
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034156号公报
[0014]专利文献2：日本特开2018
‑
073523号公报
[0015]专利文献3：日本特开2016
‑
085892号公报
[0016]专利文献4：日本特开2020
‑
119885号公报
[0017]为了搭载燃料电池的空间的方便，一般使燃料电池为立方体。
[0018]由此，膜电极接合体也成为四边形，在上述专利文献1中所具备的树脂框架也成为沿着膜电极接合体的外周的形状，因此成为有开口部的四边形。在燃料电池变为低温并且树脂框架暴露于低温后，因由热收缩引起的变形而在开口部的4角部分集中地产生应变应力，由此产生树脂框架开裂的课题。

技术实现思路

[0019]本公开是鉴于上述实际情况而完成的，其主要目的在于提供一种能够抑制应变应力的产生的燃料电池。
[0020]本公开的燃料电池的特征在于，
[0021]上述燃料电池具备膜电极气体扩散层接合体、树脂框架、第1隔离件以及第2隔离件，
[0022]上述膜电极气体扩散层接合体依次具有第1气体扩散层、第1催化剂层、电解质膜、第2催化剂层以及第2气体扩散层，
[0023]上述膜电极气体扩散层接合体是大致长方形，
[0024]上述树脂框架配置于上述膜电极气体扩散层接合体的外周，并且配置于上述第1隔离件与上述第2隔离件之间，
[0025]上述树脂框架具有能够配置上述膜电极气体扩散层接合体的开口部、和包围该开口部的骨架部，
[0026]上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备凸部，上述第2隔离件在上述凸部咬入于上述树脂框架的状态下与上述树脂框架抵接，或者
[0027]上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备粘合剂，上述第2隔离件经由上述粘合剂与上述树脂框架接合。
[0028]也可以构成为：在本公开的燃料电池的基础上，上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备凸部，并且
[0029]上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备粘合剂，
[0030]上述第2隔离件在上述凸部咬入于上述树脂框架的状态下与上述树脂框架抵接，并且上述第2隔离件经由上述粘合剂与上述树脂框架接合。
[0031]根据本公开的燃料电池，能够抑制应变应力的产生。
附图说明
[0032]图1是表示本公开的燃料电池的一个例子的示意图。
[0033]图2是表示本公开的燃料电池的一个例子的剖面示意图，并且是表示树脂框架的
骨架部的内周缘部的4个角部中的1个角部的附近的一个例子的图。
[0034]附图标记说明
[0035]50
…
第1隔离件；51
…
膜电极气体扩散层接合体；52
…
树脂框架；53
…
第2隔离件；54
…
凸部(和/或粘合剂)；55
…
开口部；56
…
隅；100
…
燃料电池。
具体实施方式
[0036]本公开的燃料电池的特征在于，
[0037]上述燃料电池具备膜电极气体扩散层接合体、树脂框架、第1隔离件以及第2隔离件，
[0038]上述膜电极气体扩散层接合体依次具有第1气体扩散层、第1催化剂层、电解质膜、第2催化剂层以及第2气体扩散层，
[0039]上述膜电极气体扩散层接合体是大致长方形，
[0040]上述树脂框架配置于上述膜电极气体扩散层接合体的外周，并且配置于上述第1隔离件与上述第2隔离件之间，
[0041]上述树脂框架具有能够配置上述膜电极气体扩散层接合体的开口部和包围该开口部的骨架部，
[0042]上述第2隔离件在与上述树脂框架抵接的抵接部位并且与上述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备凸部，上述第2隔离件在上述凸部咬入于上述树脂框架的状态下与上述树脂框架抵接，或者
[0043]上述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，其特征在于，所述燃料电池具备膜电极气体扩散层接合体、树脂框架、第1隔离件以及第2隔离件，所述膜电极气体扩散层接合体依次具有第1气体扩散层、第1催化剂层、电解质膜、第2催化剂层以及第2气体扩散层，所述膜电极气体扩散层接合体是大致长方形，所述树脂框架配置于所述膜电极气体扩散层接合体的外周，并且配置于所述第1隔离件与所述第2隔离件之间，所述树脂框架具有能够配置所述膜电极气体扩散层接合体的开口部、和包围该开口部的骨架部，所述第2隔离件在与所述树脂框架抵接的抵接部位并且与所述骨架部的内周缘部对置的区域的四角具备凸部，所述第2隔离件在所述凸部咬入于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴田和则，长谷川辉，中村秀生，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：