燃料电池堆和使用其的燃料电池制造技术

在燃料电池堆中，层叠膜电极接合体和隔板并以一对端板从层叠方向的两侧夹住而构成的单电池堆，通过第１板簧在层叠方向上夹紧并紧固。第１板簧的截面为Ｃ字形形状，并具有推压一对端板的２个臂部和连结这些臂部的连结部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种燃料电池堆和使用其的燃料电池，特别是涉及一种紧 固燃料电池堆的结构。
技术介绍
近年来，电子设备的轻便化、无绳化急速发展，作为它们的驱动用电 源，对小型、轻量且具有高能量密度的二次电池的需求越来越强。另外， 不仅是小型民用，对用于电力储存或电动自动车等的、要求在长时间内具 有耐久性或安全性的大型二次电池的技术开发也在加速。此外，相比需要 充电的二次电池，通过燃料供给而能够长时间连续使用的燃料电池正在得 到重视。燃料电池具有包含单电池堆的燃料电池堆、向该单电池堆供给燃料的 燃料供给部、供给氧化剂的氧化剂供给部。单电池堆将膜电极接合体和隔 板层叠，并且将端板配置在层叠方向两端而构成，上述膜电极接合体由阳 极电极、阴极电极、以及存在于这些电极之间的电解质膜构成。在单电池 堆中，需要将阳极电极、阴极电极、以及电解质膜相互紧密地层叠。这不 仅是为了均匀地进行电化学反应。在端板或隔板上，设置有使作为燃料和 氧化剂的氧(空气)流通的槽。因此，需要以燃料或氧不从端板或隔板和 阳极电极、阴极电极之间泄漏的方式紧密地层叠。 一般地，单电池堆以如 下方式紧固。与单电池堆的接触面比单电池堆大的背板重叠在单电池堆的 层叠两端。而且，将两背板的溢出部分的整个周面用多个螺栓和螺母的组 合夹紧(例如专利文献l)。但是，在这样用螺栓和螺母夹紧背板的情况下，仅组合螺栓和螺母的 部分就使得燃料电池堆相对于单电池堆变大。因此，用于小型电子设备时 占用的体积变大。另外，由于在单电池堆的外侧通过螺栓和螺母夹紧背板， 所以，背板反过来，单电池堆中央部的夹紧力变小。为了防止这一点而使5端板变厚，此时，燃料电池堆变得更大。专利文献1日本特开2006—294366号公报
技术实现思路
本专利技术是一种占用体积小、并且均匀地紧固膜电极接合体或膜电极接 合体与隔板或端板的燃料电池堆。本专利技术的燃料电池堆具有膜电极接合体、 一对端板、以及第1板簧。 膜电极接合体和端板构成燃料电池单电池。膜电极接合体层叠阳极电极、 阴极电极、夹在阳极电极和阴极电极之间的电解质膜而构成。端板以从膜 电极接合体的层叠方向两侧夹住膜电极接合体的方式配置。第1板簧在层 叠方向上紧固膜电极接合体和端板。第1板簧的截面为C字型形状，并具 有推压端板的2个臂部和连结2个臂部的连结部。这样，通过以截面为C 字形形状的第1板簧紧固燃料电池单电池，从而，与通过螺栓和螺母紧固 的情况相比，能够减小燃料电池堆。另外，能够在膜电池接合体的面方向 上包含中央部地均匀地紧固燃料电池堆。根据这样的本专利技术，能够减小燃 料电池堆整体的占用面积，并且能够均匀地紧固燃料电池单电池。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式的燃料电池的结构的框图。 图2是本专利技术的实施方式的燃料电池堆的立体图。 图3是图2所示的燃料电池堆的截面图。图4是表示图2所示的燃料电池堆的主要部分的大致结构的放大截面图。图5A是用于图2所示的燃料电池堆的第1板簧的侧视图。 图5B是图5A所示的第1板簧的连结部的放大图。 图5C是图5A所示的第1板簧的臂部的放大图。图6是用于将第1、第2板簧嵌入本专利技术的实施方式的燃料电池堆的工 具的立体图。 符号说明 1燃料电池堆2正极端子 3负极端子4燃料箱5燃料泵6空气泵7控制部11第1板簧11A前端11B臂部11C连结部11D凸部11E弹簧材料11F绝缘层11G光滑层12第2板簧14、 15背板14A、 15A突起14B、 15B切口部16单电池堆17、 18端板20空间31阳极电极31A、 32A扩散层31B、 32B微多孔层(MPL)31C、 32C催化剂层32阴极电极33电解质膜34隔板35膜电极接合体(MEA) 41工具42爪部43A、 43B保持部 44驱动部 45支承部具体实施方式接下来，参照附图，以直接甲醇型燃料电池(DMFC)为例对本专利技术的 实施方式进行说明。另外，本专利技术根据本说明书中记载的基本特征限定， 而不限定于以下所记载的内容。 (实施方式)图1是表示本专利技术的实施方式的燃料电池的结构的框图。图2、图3 分别是本专利技术的实施方式的燃料电池堆的立体图和截面图，图4是表示该 燃料电池堆的主要部分的大致结构的放大截面图。该燃料电池具有燃料电池堆1、燃料箱4、燃料泵5、空气泵6、和控 制部7。燃料电池堆1具有起电部，产生的电力从正极端子2和负极端子3 输出。燃料泵5将燃料箱4中的燃料供给到燃料电池堆1的阳极电极31 。 空气泵6将作为氧化剂的空气供给到燃料电池堆1的阴极电极32。控制部 7将电力供给到燃料泵5和空气泵6，并控制它们的驱动。即，燃料箱4、 燃料泵5、以及控制部7构成将燃料供给到燃料电池堆1内的阳极电极31 的燃料供给部。另一方面，空气泵6和控制部7构成将氧化剂供给到燃料 电池堆l内的阴极电极32的氧化剂供给部。如图4所示，作为燃料的甲醇 水溶液供给到阳极电极31，空气供给到阴极电极32。另外，燃料供给部和 氧化剂供给部不限定于上述结构。如图2、图3所示，燃料电池堆1具有单电池堆16、背板14、 15、第 1板簧11和第2板簧12。单电池堆16具有作为起电部的膜电极接合体 (MEA) 35、以夹住MEA35的方式配置的隔板34、一对端板17、 18。端 板17、 18从MEA35的层叠方向两端、即MEA35和隔板34的层叠方向两 端夹住MEA35和隔板34。如图4所示，MEA35层叠阳极电极31、阴极电 极32、以及存在于阳极电极31和阴极电极32之间的电解质膜33而构成。阳极电极31从隔板34 —侧开始顺次地层叠扩散层31A、微多孔层(MPL) 31B、催化剂层31C而构成。阴极电极32也从隔板34 —侧开始 顺次地层叠扩散层32A、微多孔层(MPL) 32B、催化剂层32C而构成。 正极端子2电气地连接于阴极电极32，负极端子3电气地连接于阳极电极 31。扩散层31A、 32A例如由碳纸、碳毡、以及碳布等构成。MPL31B、 32B 例如由聚四氟乙烯或四氟乙烯'六氟丙烯共聚物和碳构成。催化剂层31C、 32C通过以下方式形成，即，使白金或钌等适用于各电极反应的催化剂在 碳表面高分散，以粘合剂结合该催化剂体。电解质膜33由透过氢离子的离 子交换膜、例如全氟磺酸.四氟乙烯共聚物构成。端板17、 18、隔板34由 碳材料或不锈钢构成，并且设置有将燃料或空气供给到阳极电极31、阴极 电极32的槽。背板14配置于单电池堆16的阳极电极31顶U，背板15配置于阴极电 极32侦ij。背板14、 15由绝缘性的树脂或陶瓷、或者包含玻璃纤维的树脂、 覆盖绝缘膜的金属板等构成。第l板簧ll、第2板簧12经由背板14、 15并借助其弹力夹紧单电池 堆16。第2板簧12以面向第1板簧ll的方式配置。第l板簧ll、第2板 簧12由弹簧钢材料等构成。图5A是用于燃料电池堆1的第1板簧11的侧视图。第1板簧11具有 推压单电池堆16的2个臂部11B和连结它们的连结部IIC，截面为C字形 状。另外，第2板簧12具有与第1板簧11相同的形状，因此省略说明。接下来，对燃料电池堆l的动作进行简单的说明。如图l、图4所示， 含有甲醇的水溶液通过燃料泵5供给到阳极电极31。另一方面，通过空气 泵6加压的空气被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池堆，具有：　膜电极接合体，该膜电极接合体层叠阳极电极、阴极电极、以及夹在上述阳极电极和上述阴极电极之间的电解质膜；　一对端板，该一对端板从上述膜电极接合体的层叠方向两侧夹住上述膜电极接合体；　第１板簧，该第１板簧在上述层叠 方向上紧固上述膜电极接合体和上述端板，　上述第１板簧的截面为Ｃ字形形状，并具有推压上述端板的２个臂部和连结上述２个臂部的连结部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高津克巳，福田真介，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]