CN102473931A - 高分子型燃料电池组及高分子型燃料电池用分离器对 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了燃料电池用分离器对，其包括第1分离器和第2分离器，所述第1分离器和第2分离器具有表面和背面，并且在中央部具有成型为波形的波板部以及在外周部具有包围所述波板部的平板部，所述表面的波板部构成反应气体流路，所述背面的波板部构成制冷剂流路，所述第1分离器和所述第2分离器各自的所述背面相对，并且所述第1分离器的平板部和所述第2分离器的平板部接触地重合，所述第2分离器的平板部从所述第1分离器的平板部向外侧突出，所述燃料电池用分离器对还包括：密封部件A，其配置在所述第1分离器的所述表面的平板部；密封部件B，其配置在所述第2分离器的所述表面的平板部；以及密封部件C，其配置在所述第2分离器的所述背面的平板部的、从所述第1分离器的平板部突出的区域。

Description

高分子型燃料电池组及高分子型燃料电池用分离器对
技术领域
本发明涉及高分子型燃料电池组及高分子型燃料电池用分离器对。
背景技术
高分子型燃料电池组(以下也简称为“燃料电池组”)具有层叠多个单个单元而串联连接了的单元层叠体。各个单个单元由膜电极接合体(membrane electrode assembly：以下也称为“MEA”)和配置在所述膜电极接合体的两侧的一对分离器构成。MEA包括高分子电解质膜和配置在所述高分子电解质膜的两侧的一对催化电极(燃料极和空气极)。分离器具有对MEA供给燃料气体或氧化气体的气体流路。分离器还具有用于控制运行中的燃料电池组的温度的使制冷剂流过的制冷剂流路。各个单个单元经由分离器电连接。
另外，在燃料电池组中，为了使单元间的密封可靠并降低单元间的接触电阻，对单元的层叠方向施加压力(以下也称为“紧固压力”)。
近年来，提出了通过冲压加工而使金属板成型为波形，来制造分离器的方法。通过对金属板进行冲压加工而制造出的分离器也被称为金属分离器。
如上所述，分离器具有流过反应气体(反应气体和氧化气体)和制冷剂的流路。由于需要使燃料气体、氧化气体以及制冷剂流通分别独立了的流路，所以燃料电池组具有将各流路间密闭的密封部件(例如，参照专利文献1～专利文献8)。
在专利文献1～7中，通过在MEA和分离器之间以及相邻的分离器间层叠密封部件，将反应气体和制冷剂密封。但是，在专利文献1～7公开了的燃料电池组中，存在分离器的相互位置偏移或密封部件的配置位置偏移等缺点。
图1示出用于解决这样的问题的技术(例如，参照专利文献8)。图1是专利文献8中公开了的金属分离器对的端部的剖面图。在图1，在燃料电池组中相邻的两个金属分离器(第1金属分离器1及第2金属分离器2)和密封部件10被一体化。第1金属分离器1具有波板部5和平板部6；第2金属分离器2具有波板部7和平板部8。平板部6和平板部8不接触而在两者之间配置密封部件。
这样，通过使金属分离器和密封部件一体化，能够防止密封部件的配置位置偏移，提高密封的可靠性。另外，通过使金属分离器和密封部件一体化，能够将金属分离器之间的相互位置也固定，从而能够更简单地组装燃料电池组。
但是，如图2所示，在专利文献8公开的、在平板部6和平板部8之间配置了密封部件的密封部件一体型分离器对中，若对密封部件10施加箭头方向的紧固压力，则有时金属分离器1及2的端部发生歪斜，金属分离器1和2变形。若金属分离器变形，则密封的可靠性下降，或者单元间的接触电阻上升。因此，在专利文献8公开了的具有分离器对的燃料电池组中，有时反应气体或制冷剂泄漏到外部，或者输出下降。
为了解决这样的问题，考虑了在相邻的燃料电池组中使金属分离器的平板部之间相互接触地重合(例如，参照专利文献9)。
图3是专利文献9公开了燃料电池组的剖面的部分放大图。如图3所示，在专利文献9公开了的燃料电池组中，相邻的两个金属分离器30的平板部相互接触，两者之间没有配置密封部件。这样，在通过使相邻的两个金属分离器的平板部相互接触而对单元层叠体的层叠方向施加压力(紧固压力)的情况下，也能够防止分离器歪斜。
另外，在图3所示的燃料电池组中，邻接的分离器30相互通过粘接剂28粘接，分离器30和MEA也通过粘接剂28粘接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)专利第3868810号说明书
专利文献2：(日本)特开2004-319279号公报
专利文献3：(日本)特开2006-216294号公报
专利文献4：(日本)特开2005-243286号公报
专利文献5：美国专利申请公开第2006/0024561号说明书
专利文献6：美国专利申请公开第2006/0088752号说明书
专利文献7：美国专利申请公开第2008/0187812号说明书
专利文献8：(日本)特开2007-172992号公报
专利文献9：(日本)特开2001-15132号公报
然而，如图3所示，在使邻接的金属分离器的平板部相互接触而在两者之间不配置密封部件的情况下，有时邻接的金属分离器之间流过的制冷剂漏出。这是因为使金属分离器的平板部完全平坦在技术上是困难的，而且无法避免在接触的平板部之间产生微小的间隙。这样，在具有金属分离器的燃料电池组中可靠地密封流体(反应气体及制冷剂)是困难的。
发明内容
本发明的目的在于提供密封的可靠性不下降的密封部件一体型燃料电池用分离器对。
本发明的第一方面涉及以下所示的燃料电池用分离器对。
[1]、燃料电池用分离器对包括第1分离器和第2分离器，所述第1分离器和第2分离器具有表面和背面，并且在中央部具有成型为波形的波板部以及在外周部具有包围所述波板部的平板部，所述表面的波板部构成反应气体流路，所述背面的波板部构成制冷剂流路，所述第1分离器和所述第2分离器各自的所述背面相对，并且所述第1分离器的平板部和所述第2分离器的平板部接触地重合，所述第2分离器的平板部从所述第1分离器的平板部向外侧突出，所述燃料电池用分离器对还包括：密封部件A，其配置在所述第1分离器的所述表面的平板部；密封部件B，其配置在所述第2分离器的所述表面的平板部；以及密封部件C，其配置在所述第2分离器的所述背面的平板部的、从所述第1分离器的平板部突出的区域。
[2]、如[1]所述的燃料电池用分离器对还具有配置在所述第2分离器的所述表面的平板部且配置得比所述密封部件B更外侧的密封部件D，所述密封部件A的配置位置和所述密封部件B的配置位置重合，所述密封部件C的配置位置和所述密封部件D的配置位置重合。
[3]、如[2]所述的燃料电池用分离器对，所述第1分离器是空气极分离器，所述第2分离器是燃料极分离器。
[4]、如[2]或[3]所述的燃料电池用分离器对还包括覆盖所述第2分离器的边缘的保护部件，所述密封部件A、所述密封部件B、所述密封部件C、所述密封部件D以及所述保护部件被一体成型。
[5]、如[4]所述的燃料电池用分离器对，所述被一体成型的密封部件具有开口部，所述第1分离器或所述第2分离器的平板部的一部分从所述开口部露出。
[6]、如[4]或[5]所述的燃料电池用分离器对，所述第1分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的孔，所述第2分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的孔。
[7]、如[4]或[5]所述的燃料电池用分离器对，所述第1分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的突起，所述第2分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的突起。
本发明的第二方面涉及以下所示的燃料电池组。
[8]、燃料电池组，层叠了膜电极接合体和[1]～[7]中任一个所述的燃料电池用分离器对，所述膜电极接合体包括高分子电解质膜以及由夹着所述高分子电解质膜的燃料极和氧化极构成的一对催化电极。
[9]、如[8]所述的燃料电池组，所述膜电极接合体还包括包围所述高分子电解质膜和所述催化电极的外周的框体。
根据本发明的燃料电池用分离器对，能够可靠地密封流过分离器的流路的流体。因此，若使用本发明的燃料电池用分离器对，则能够提供反应气体及制冷剂不泄漏到外部的燃料电池组。
附图说明
图1是现有的密封部件一体型燃料电池用分离器对的剖面图。
图2是对密封部件施加压力时的现有的密封部件一体型燃料电池用分离器对的剖面图。
图3是现有的燃料电池组的剖面的部分放大图。
图4是实施方式1的燃料电池组的立体图；
图5是实施方式1的燃料电池组所包含的单个单元的分解立体图。
图6是实施方式1的燃料电池组的剖面图；
图7是具有切削形成的分离器的实施方式1的燃料电池组的剖面图。
图8是表示在燃料电池组内流动的反应气体及制冷剂的流向的图。
图9是实施方式2的燃料电池用分离器对的剖面图。
图10是实施方式3的燃料电池用分离器对的剖面图。
图11是密封部件面接触的燃料电池用分离器对的剖面图。
图12是实施方式3的燃料电池用分离器对的俯视图。
图13是实施方式3的燃料电池用分离器对的剖面图。
图14是表示实施方式3的燃料电池用分离器对的制造工序的图。
图15是实施方式3的燃料电池用分离器对的立体图。
图16是实施方式4的燃料电池用分离器对的剖面图。
图17是实施方式5的燃料电池用分离器对的剖面图。
符号说明
100燃料电池组
101第1反应气体供给口
102制冷剂供给口
103第2反应气体供给口
104第1反应气体排出口
105制冷剂排出口
106第2反应气体排出口
107端板
109紧固螺栓
111螺母
120单个单元
121MEA
123框体
125突起
130金属分离器
131波板部
133平板部
134形成在金属分离器上的孔
135反应气体流路
136反应气体
137制冷剂流路
138形成在金属分离器上的突起
139制冷剂
140、240、340、440、540燃料电池分离器对
141突出区域
145保护部件
147开口部
150模具
151固定部件
153密封部件及保护部件的材料
161第1反应气体供给歧管孔
162制冷剂供给歧管孔
163第2反应气体供给歧管孔
164第1反应气体排出歧管孔
165制冷剂排出歧管孔
166第2反应气体排出歧管孔
310第1反应气体连通部
311制冷剂连通部
312第2反应气体连通部
具体实施方式
1.关于本发明的燃料电池组
本发明的燃料电池组具有单元层叠体。单元层叠体是由膜电极接合体(membrane electrode assembly：以下也称为“MEA”)以及夹着膜电极接合体的一对分离器构成的单个单元的层叠体。另外，本发明的燃料电池组还可以具有夹着集电板和单元层叠体的端板(参照图4)。
MEA包括：高分子电解质膜、以及由夹着高分子电解质膜的燃料极和空气极构成的一对催化电极。优选的是，催化电极分别具有与高分子电解质膜接触的催化层和层叠在催化层上的气体扩散层。
高分子电解质膜是在湿润状态下具有选择性输送质子的功能的高分子膜。只要高分子电解质膜的材料是选择性地使氢离子移动的材料，并不特别限定。作为这样的材料的例子包括氟素类的高分子电解质膜或碳氢类的高分子电解质膜等。作为氟素类的高分子电解质膜的具体例子包括：杜邦公司的Nafion(注册商标)、旭硝子公司的Flemion(注册商标)、旭化成株式会社的Aciplex(注册商标)或Japan Gore-Tex公司的GORE-SELECT(注册商标)等。
催化层是含有促进氢或氧的氧化还原反应的催化剂的层。只要催化层是具有导电性且具有促进氢及氧的氧化还原反应的催化作用的层，并不特别限定。空气极侧的催化层例如包含铂、铂和钴的合金或铂和钴和镍的合金等作为催化剂。燃料极侧的催化层包含铂或铂和钌的合金等作为催化剂。
催化层例如包含承载这些催化剂的乙炔黑、科琴黑或炭黑(vulcan)等的碳微粒子、以及具有防水性的PTFE等的树脂。
气体扩散层为具有导电性的多孔质层。只要气体扩散层的材料是具有导电性且能够扩散反应气体的材料，并不特别限定。气体扩散层也可以由气体扩散基材层和碳涂层构成，所述气体扩散基材层使从分离器侧供给的气体向催化层扩散，所述碳涂层提高气体扩散基材层与催化层之间的接触性。
MEA还可以具有框体。框体是用于包围高分子电解质膜及催化电极的外周，并保持高分子电解质膜及催化电极的部件。框体以催化电极能够与分离器相接的方式收纳高分子电解质膜和催化电极。
框体优选具有耐热性和耐酸性，其通常由树脂构成。作为这样的框体的材料的例子包含聚丙烯、聚苯硫醚或聚丙二醇等。
框体具有用于供给/排出反应气体(燃料气体及氧化气体)的反应气体歧管孔以及用于供给/排出制冷剂的制冷剂歧管孔。
也可以通过(1)准备成型出框体的形状的型腔的模具、以及(2)向模具的型腔内填充上述的框体的材料，进行冷却而使其固化，从而形成框体。
分离器是具有用于向MEA供给反应气体的流路和用于供给将燃料电池冷却的制冷剂的流路的导电性部件。
在本发明中，分离器可以是在导电性的板上切削加工流路而制造出的分离器，也可以是在导电性的板上冲压加工流路而制造出的分离器(以下，简称为“波形分离器”)。在本发明中，分离器优选是波形分离器。波形分离器在中央部具有成型为波形的波板部，在包围中央部的外周部具有平板部(参照图5)。波板部具有波形的截面，并且构成波板部的导电板的厚度是恒定的。另一方面，构成平板部的导电板是平坦的。
波形分离器可以通过对金属板进行冲压加工来制造，也可以通过对碳片(Carbon sheet)进行冲压加工来制造。也将通过对金属板进行冲压加工而制造出的波形分离器称为金属分离器。
分离器具有用于供给/排出反应气体(燃料气体及氧化气体)的反应气体歧管孔以及用于供给/排出制冷剂的制冷剂歧管孔。
另外，分离器具有表面及背面。这里，所谓“分离器的表面”是指分离器的面中的、MEA侧的面，所谓“分离器的背面”是指分离器的表面的相反侧的面。
波板分离器的情况下，表面的波板部构成反应气体流路，背面的波板部构成制冷剂流路。
如上所述，在燃料电池组中，层叠这样的单个单元，由此单个单元相互邻接。若单个单元邻接，则单个单元具有的金属分离器相互也邻接。本发明的特征在于：这样邻接的两个金属分离器(以下也简称为“分离器对”)的构造。对于本发明的分离器对的构造，在以下的“2.有关燃料电池用分离器对”中详细地进行说明。
2.有关本发明的燃料电池用分离器对
如上所述，本发明的分离器对包括在燃料电池组中邻接的两个分离器(第1分离器及第2分离器)和密封部件。
在本发明的分离器对中，第1分离器和第2分离器各自的背面(形成有制冷剂流路的面)相对地被重合。通过将第1分离器和第2分离器重合，从而在分离器对的内部形成制冷剂流路。另外，本发明的分离器对特征在于：第1分离器的平板部与第2分离器的平板部以接触的方式被重合(参照图6B)。但是，第1分离器的平板部和第2分离器的平板部没有被粘接。另外，优选的是第1分离器的波板部的肋和第2分离器的波板部的肋接触，但第1分离器的波板部的肋和第2分离器的波板部的肋也与平板部同样没有被粘接。
在现有的分离器对中，第1分离器和第2分离器的平板部相互不接触，两者之间由密封部件填埋(参照图2)。因此，在对单元层叠体的层叠方向施加压力(以下也称为“紧固压力”)的情况下，有时分离器的端部发生歪斜(参照图2)。另一方面，如本发明那样，若分离器的平板部相互接触，则即使燃料电池组被施加紧固压力，分离器也不变形。
另外，本发明中第1分离器和第2分离器不被粘接，所以容易地分解燃料电池组。因此，在本发明的燃料电池组中，容易地从电池组中更换变旧的分离器，或者循环利用分离器。
另外，本发明的特征在于，第2分离器的平板部比第1分离器的平板部更突出到外侧(参照图6B)。第2分离器的平板部中，从第1分离器的平板部突出的区域以下也称为“突出区域”。
如上所述，本发明的分离器对具有密封部件。密封部件至少包含密封部件A、密封部件B以及密封部件C。密封部件的材料只要是具有弹性的材料并不特别限定，可以是热硬化性材料，也可以是热可塑性材料。作为热硬化性材料的例子包含硅或EPDM等。作为热可塑性材料的例子包括弹性体等(elastomer)等。各密封部件固定在分离器的平板部上。各密封部件通过紧固压力而被抵压到MEA，由此密闭MEA和分离器之间的空间(参照图8A)。
密封部件A配置在第1分离器的表面的平板部，对流过第1分离器的反应气体流路的反应气体(以下简称为“第1反应气体”)进行密封(参照图8A)。密封部件B配置在第2分离器的表面的平板部，对流过第2分离器的反应气体流路的反应气体(以下也简称为“第2反应气体”)进行密封(参照图8A)。
密封部件C配置在比第1分离器的边缘更外侧的燃料电池组的外周侧，对流过第1分离器和第2分离器的制冷剂流路(通过重合第1分离器和第2分离器，而形成在分离器对的内部的制冷剂流路)的制冷剂进行密封(参照图8A)。
另外，密封部件C配置在第2分离器的背面的突出区域。这样，通过在突出区域配置密封部件C，能够牢固地支撑密封部件C，在对单元层叠体的层叠方向施加压力时，能够防止密封部件C歪斜(参照图8C)。
本发明的分离器对优选的是还具有密封部件D(参照实施方式2)。另外，特别优选的是，本发明的分离器对中，所有的密封部件一体成型(参照实施方式3)。
在所有的密封部件一体成型的情况下，优选各密封部件与MEA线接触(参照图10)。另一方面，若被一体成型的密封部件与MEA面接触，则对密封部件施加的紧固压力分散，流体的密封性有可能降低(参照图11)。
这样，在本发明中，通过将第1分离器的平板部和第2分离器的平板部重合，并且在第2分离器的背面的突出区域配置密封部件C，从而能够可靠地密封流过分离器对的流体(反应气体及制冷剂)。可靠地密封流体的机理在实施方式1中详细地说明。
另外，在本发明中，通过利用对密封部件施加的紧固压力，将流体密封，所以即使密封部件劣化，只要紧固压力不减弱，流体的密封性就不会恶化。另一方面，如图3所示的以往的燃料电池组那样以粘接剂28的粘接力对流体进行密封的情况下，若粘接剂28劣化，则流体的密封性下降。
以下参照附图，说明本发明的实施方式。
[实施方式1]
图4表示本发明的实施方式1的燃料电池组100的立体图。如图4所示，实施方式1的燃料电池组100具有层叠了的多个单个单元120。单个单元的层叠体(单元层叠体)由端板107夹持，并通过连接螺栓109及螺母111固定。
另外，燃料电池组100在一方的端板107上具有第1反应气体供给口101、制冷剂供给口102、第2反应气体供给口103、第1反应气体排出口104、制冷剂排出口105以及第2反应气体排出口106。第1反应气体供给口101与第1反应气体供给歧管连接，制冷剂供给口102与制冷剂供给歧管连接，第2反应气体供给口103与第2反应气体供给歧管连接。另外，第1反应气体排出口104与第1反应气体排出歧管连接，制冷剂排出口105与制冷剂排出歧管连接，第2反应气体排出口106与第2反应气体排出歧管连接。
图5是实施方式1的燃料电池组100所包含的单个单元120的分解立体图。如图5所示，单个单元120包括：MEA(膜电极接合体)121、以及夹着MEA121的一对金属分离器130。如图5所示，MEA121具有框体123，所述框体123用于包围高分子电解质膜以及催化电极的外周，并保持高分子电解质膜以及催化电极。
金属分离器130在其中央部具有成型为波形的波板部131，并在其外周部具有包围波板部的平板部133。另外，金属分离器130在表面(与MEA121相接的面)具有反应气体流路135，在背面具有制冷剂流过的制冷剂流路137。
图6A是图4所示的燃料电池组100的点划线α处的剖面图。图6B是图6A的燃料电池组100的由正方形X包围的区域的放大图。如图6B所示，在燃料电池组100中，相邻的金属分离器130构成分离器对140。以下，参照图6B，说明本实施方式的分离器对140。
分离器对140具有第1金属分离器130a、第2金属分离器130b、密封部件A、密封部件B以及密封部件C。
第1金属分离器130a和第2金属分离器130b各自的背面(形成有制冷剂流路的面)相对地被重合。通过将第1金属分离器130a和第2金属分离器130b重合，从而在分离器对的内部形成制冷剂流路137。另外，第1金属分离器130a的平板部133a与第2金属分离器130b的平板部133b接触。
另外，第2金属分离器130b的平板部133b比第1金属分离器130a的平板部133a突出到外侧。第2金属分离器130b的平板部133b比第1金属分离器130a的平板部133a突出到外侧，由此形成突出区域141。
密封部件A配置在第1金属分离器130a的表面的平板部133a，对第1反应气体进行密封。密封部件B配置在第2金属分离器130b的表面的平板部133b，对第2反应气体进行密封。
密封部件C配置在第2金属分离器130b的背面的突出区域141，对流过制冷剂流路137的制冷剂进行密封。在本实施方式中，为了防止因对密封部件C施加的压力而使突出区域141变形，在对应于密封部件C的背面侧的位置的框体123上形成突起125。
在图6A及图6B中，密封部件B配置为与密封部件A的配置位置重叠，但如图6C所示，密封部件B也可以配置为与密封部件C的配置位置重叠。此时，为了防止因对密封部件A施加的压力而使平板部133a及133b变形，在对应于密封部件A的背面侧的位置的框体123上形成突起125。
另外，在图6A、图6B及图6C中，说明了分离器为金属分离器(波形分离器)的方式，但如图7所示，分离器也可以是通过对由碳等构成的导电板进行切削加工而制造出的分离器130。
接着，参照图8A，说明各个密封部件(A、B以及C)的功能。图8A是图6B所示的分离器对140的放大图。如图8A所示，流过第1金属分离器130a的反应气体流路135a的第1反应气体136a由密封部件A密封。另外，流过第2金属分离器130b的反应气体流路135b的第2反应气体136b由密封部件B密封。
流过制冷剂流路137的制冷剂139有时从第1金属分离器130a和第2金属分离器130b之间漏出到外侧。这是因为使金属分离器130的平板部133完全平坦在技术上是困难的，而且无法避免平板部133a和平板部133b之间产生微小的间隙。
但是，在本实施方式中，由于在第2金属分离器的背面的突出区域141配置密封部件C，所以制冷剂139由密封部件C密封，从而制冷剂不会漏出到燃料电池组的外部。
另外，漏出到密封部件A和密封部件C之间的空间H的制冷剂滞留在空间H，但由于空间H为密闭空间，所以不会影响燃料电池的性能。
这样，在实施方式1的燃料电池分离器对中，由于第1金属分离器及第2金属分离器的平板部相互接触，所以即使在对燃料电池组施加紧固压力的情况下，分离器也不变形。另外，将第2金属分离器的一部分作为突出区域，在背面的突出区域设置用于密封制冷剂的密封部件C，由此能够防止制冷剂的漏出。
另一方面，如图8B所示，在分离器对140不具有密封部件C的情况下，从第1金属分离器130a和第2金属分离器130b之间漏出的制冷剂139漏出到燃料电池组100的外部。
另外，考虑到如图8C所示，即使不将密封部件C配置到分离器上，也能够发挥防止制冷剂漏出的效果。但是，若不将密封部件C配置在分离器上，则因紧固压力而使密封部件C的位置偏移或者歪斜。因此，优选的是，密封部件C配置在第2金属分离器的突出区域上。
[实施方式2]
在实施方式2中，说明分离器对还具有密封部件D的方式。
图9是实施方式2的分离器对240的剖面图。对于与实施方式1的分离器对140相同的结构部件附加相同的符号，并省略说明。如图9所示，实施方式2的分离器对240具有在第2金属分离器130b的表面的平板部133b上配置的密封部件D。另外，密封部件D配置在比密封部件B更外侧(燃料电池组的外周侧)。在图9中，密封部件D配置在第2金属分离器130b的表面的突出区域141。
另外，在本实施方式中，密封部件A的配置位置和密封部件B的配置位置重叠，密封部件C的配置位置和密封部件D的配置位置重叠。
这样，在本实施方式中，通过进一步设置密封部件D，能够通过密封部件B和密封部件D对第2反应气体进行双重密封。由此，能够更加提高第2反应气体的密封的可靠性。在燃料气体和氧化气体中，由于燃料气体包含的氢的分子量小于氧化气体包含的氧的分子量，所以其容易漏出。另外，氢气体的反应性高，所以对氢气体的漏出的控制更重要。因此，在本实施方式中，优选的是，双重密封的第2反应气体是燃料气体。这样，根据本实施方式，除了实施方式1的效果以外，通过对漏出控制更重要的反应气体进行双重密封，能够更加提高密封的可靠性。
[实施方式3]
在实施方式1及实施方式2中，说明了各个密封部件分别独立的方式。在实施方式3中，说明各个密封部件一体成型的方式。
图10是实施方式3的分离器对340的剖面图。实施方式3的分离器对340除了各个密封部件一体成型以外，其他与实施方式2的分离器对240相同。对于与实施方式1的分离器对240相同的结构部件附加相同的符号，并省略说明。
如图10所示，实施方式3的分离器对340具有用于覆盖第2金属分离器130b的边缘的保护部件145。通常，金属分离器的表面和背面进行表面处理而难以劣化，但金属分离器的边缘并不必定进行表面处理，所以有时因生锈而发生劣化。如本实施方式，通过设置用于覆盖第2金属分离器的边缘的保护部件145，能够防止第2金属分离器130b的边缘劣化。
另外，在本实施方式中，以相同的材料一体成型密封部件A、密封部件B、密封部件C、密封部件D以及保护部件145。这样，通过一体成型密封部件及保护部件，从而能够以将第1金属分离器130a和第2金属分离器130b重合的状态进行固定。由此，能够将第1金属分离器130a和第2金属分离器130b的相对位置固定，燃料电池组的组装精度提高。另外，若将第1金属分离器130a和第2金属分离器130b固定，则能够将分离器对340作为一个部件进行处理，从而分离器对340的操作性提高。
另外，如本实施方式，在一体成型各个密封部件的情况下，优选的是各个密封部件与MEA线接触。因此，优选的是，连接密封部件A和密封部件C的区域E以及连接密封部件B和密封部件D的区域F不与MEA121接触。
另一方面，如图11所示，在被一体成型的密封部件与MEA面接触时，对密封部件施加的紧固压力分散，流体的密封性降低。
接着，参照图12及图13A～图13B，说明本实施方式的分离器对340的歧管孔附近的构造。
图12是实施方式3的分离器对340的从第1金属分离器侧所见的俯视图。如图12所示，分离器对340包括：第1反应气体供给歧管孔161、制冷剂供给歧管孔162、第2反应气体供给歧管孔163、第1反应气体排出歧管孔164、制冷剂排出歧管孔165以及第2反应气体排出歧管孔166。包围分离器对340的外周的粗线X表示一体化后的密封部件A、B、C、D。另外，分离器对340在各个歧管孔的外周具有密封部件Z。
图13A是图12所示的分离器对340的点划线α处的剖面图。为了简便，在图13A中表示由MEA121夹着的状态的分离器对340。如图13A所示，第1反应气体供给歧管孔161附近的分离器对340的截面具有第1反应气体连通部310，所述第1反应气体连通部310能够连通第1反应气体供给歧管孔161和第1反应气体流路135a之间的气体。
如图13A所示，流过第1反应气体供给歧管孔161的第1反应气体136经过第1反应气体连通部310，流入第1反应气体流路135a。第1反应气体连通部310具有用于防止因密封部件Z而将连通部310压扁的支撑体。支撑体可以是形成在框体123上的突起，可以是形成在第1金属分离器130a上的突起，也可以是配置在框体123和第1金属分离器130a之间的垫片(spacer)。
图13B是图12所示的分离器对340的点划线β处的剖面图。为了简便，在图13B中表示由MEA121夹着的状态的分离器对340。如图13B所示，制冷剂供给歧管孔162附近的分离器对340的截面具有制冷剂连通部311，所述制冷剂连通部311能够连通制冷剂供给歧管孔162和制冷剂流路137之间的制冷剂。
如图13B所示，流过制冷剂供给歧管孔162的制冷剂139经过制冷剂连通部311，流入制冷剂流路137。制冷剂连通部311与第1反应气体连通部310同样具有用于防止因密封部件Z而将制冷剂连通部311压扁的支撑体。此时，支撑体可以是形成在第1金属分离器130a或第2金属分离器130b上的突起，或者配置在第1金属分离器130a和第2金属分离器之间的垫片。
图13C是图12所示的分离器对340的点划线γ处的剖面图。为了简便，在图13C中表示由MEA121夹着的状态的分离器对340。如图13C所示，第2反应气体供给歧管孔163附近的分离器对340的截面具有第2反应气体连通部312，所述第2反应气体连通部312能够连通第2反应气体供给歧管孔163和第2反应气体流路135b之间的气体。
如图13C所示，流过第2反应气体供给歧管孔163的第2反应气体136b经过第2反应气体连通部312，流入第2反应气体流路135b。第2反应气体连通部312与第1反应气体连通部310同样具有用于防止因密封部件Z而将第2反应气体连通部312压扁的支撑体。
接着，说明利用了注塑成型的本实施方式的分离器对340的制造方法。本实施方式的分离器对340的制造方法包括：
(1)第1步骤，将第1金属分离器130a和第2金属分离器130b重合；
(2)第2步骤，将重合了的第1金属分离器130a和第2金属分离器130b插入成型出密封部件和保护部件145的形状的型腔的模具；以及
(3)第3步骤，在型腔内射出密封部件和保护部件145的材料。
以下，参照图14A～图14C，说明各个步骤。
图14A表示第1步骤。如图14A所示，在第1步骤中，准备第1金属分离器130a及第2金属分离器130b，使它们的背面相对地重合。
图14B表示第2步骤。如图14B所示，在第2步骤中，将重合了的第1金属分离器130a和第2金属分离器130b插入成型出密封部件和保护部件145的形状的型腔的模具150。
并且，如图14B所示，在第2步骤中，优选的是通过固定部件151，将型腔内第1金属分离器130a和第2金属分离器130b的平板部133固定。这样，通过将重合了的第1金属分离器130a及第2金属分离器130b的平板部133固定，在对型腔内射出密封部件的材料(树脂)时，能够防止第1金属分离器130a及第2金属分离器130b的相互位置偏移，或者金属分离器变形。
图14C表示第3步骤。如图14C所示，在第3步骤中，对型腔内射出密封部件及保护部件145的材料153，将密封部件A、B、C和D以及保护部件145一体成型。
图15表示这样制造出的分离器对340的立体图。如图15所示，被一体成型的密封部件在配置有固定部件的位置有开口部147。第1金属分离器130a或第2金属分离器130b的表面的平板部的一部分从开口部147露出。
这样，根据本实施方式，除了实施方式2的效果以外，能够固定第1金属分离器和第2金属分离器之间的相对位置，所以燃料电池组的组装精度提高。另外，若将第1金属分离器和第2金属分离器固定，则能够将分离器对作为一个部件进行处理，从而分离器对的操作性提高了。另外，通过将密封部和保护部件一体成型，从而能够通过1步骤形成保护部件和所有的密封部件。
[实施方式4]
在实施方式4中，说明金属分离器具有孔的方式。
图16是实施方式4的分离器对440的剖面图。实施方式4的分离器对440除了金属分离器具有孔以外，其他与实施方式3的分离器对340相同。对于与实施方式3的分离器对340相同的结构部件附加相同的符号，并省略说明。
如图16所示，第1金属分离器130a的平板部133a具有由被一体成型的密封部件封闭的孔134a。另外，第2金属分离器130b的平板部133b具有由被一体成型的密封部件封闭的孔134b。
这样，通过使金属分离器的平板部具有由被一体成型的密封部件封闭的孔，从而更可靠地固定被一体成型的密封部件和金属分离器。
[实施方式5]
在实施方式5中，说明金属分离器具有突起的方式。
图17是实施方式5的分离器对540的剖面图。实施方式5的分离器对540除了金属分离器具有突起以外，其他与实施方式3的分离器对340相同。对于与实施方式3的分离器对340相同的结构部件附加相同的符号，并省略说明。
如图17所示，第1金属分离器130a的平板部133a具有由被一体成型的密封部件封闭的突出138a。另外，第1金属分离器130b的平板部133b具有由被一体成型的密封部件封闭的突起138b。
这样，通过使金属分离器的平板部具有由被一体成型的密封部件封闭的突起，从而更可靠地固定被一体成型的密封部件和金属分离器。
本申请主张基于2009年7月27日提交的(日本)特愿2009-174508的优先权。该申请说明书中记载的内容全部被本申请说明书引用。
工业实用性
本发明的密封部件一体型分离器对由于密封的可靠性高，因此规定流过分离器流路的气体或制冷剂的流动，并可靠地防止相互的混合。另外，本发明的燃料电池组用作例如便携式电源、电动汽车用电源、家庭内热电联供系统。

Claims (9)

1.燃料电池用分离器对，包括第1分离器和第2分离器，所述第1分离器和第2分离器具有表面和背面，并且在中央部具有成型为波形的波板部以及在外周部具有包围所述波板部的平板部，
所述表面的波板部构成反应气体流路，
所述背面的波板部构成制冷剂流路，
所述第1分离器和所述第2分离器各自的所述背面相对，并且所述第1分离器的平板部和所述第2分离器的平板部接触地重合，
所述第2分离器的平板部从所述第1分离器的平板部向外侧突出，
所述燃料电池用分离器对还包括：
密封部件A，其配置在所述第1分离器的所述表面的平板部；
密封部件B，其配置在所述第2分离器的所述表面的平板部；以及
密封部件C，其配置在所述第2分离器的所述背面的平板部的、从所述第1分离器的平板部突出的区域。
2.如权利要求1所述的燃料电池用分离器对，
还包括：配置在所述第2分离器的所述表面的平板部且配置得比所述密封部件B更外侧的密封部件D，
所述密封部件A的配置位置和所述密封部件B的配置位置重合，
所述密封部件C的配置位置和所述密封部件D的配置位置重合。
3.如权利要求2所述的燃料电池用分离器对，
所述第1分离器是空气极分离器，
所述第2分离器是燃料极分离器。
4.如权利要求2所述的燃料电池用分离器对，
还包括：覆盖所述第2分离器的边缘的保护部件，
所述密封部件A、所述密封部件B、所述密封部件C、所述密封部件D以及所述保护部件被一体成型。
5.如权利要求4所述的燃料电池用分离器对，
所述被一体成型的密封部件具有开口部，
所述第1分离器或所述第2分离器的平板部的一部分从所述开口部露出。
6.如权利要求4所述的燃料电池用分离器对，
所述第1分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的孔，
所述第2分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的孔。
7.如权利要求4所述的燃料电池用分离器对，
所述第1分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的突起，
所述第2分离器的所述平板部具有由所述被一体成型的密封部件封闭了的突起。
8.燃料电池组，层叠了膜电极接合体和权利要求1～权利要求7中任一个所述的燃料电池用分离器对，所述膜电极接合体包括高分子电解质膜以及由夹着所述高分子电解质膜的燃料极和氧化极构成的一对催化电极。
9.如权利要求8所述的燃料电池组，所述膜电极接合体还包括包围所述高分子电解质膜和所述催化电极的外周的框体。
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