CN102738493B - 燃料电池及其制造装置 - Google Patents

燃料电池及其制造装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102738493B
CN102738493B CN201210100042.3A CN201210100042A CN102738493B CN 102738493 B CN102738493 B CN 102738493B CN 201210100042 A CN201210100042 A CN 201210100042A CN 102738493 B CN102738493 B CN 102738493B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dividing plate
fuel cell
periphery
bond layer
die component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210100042.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102738493A (zh
Inventor
福田真弘
福岛保秀
栗本真巳
片冈洋平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN102738493A publication Critical patent/CN102738493A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102738493B publication Critical patent/CN102738493B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095—Fuel cells with polymeric electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/028—Sealing means characterised by their material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T156/00—Adhesive bonding and miscellaneous chemical manufacture
    • Y10T156/17—Surface bonding means and/or assemblymeans with work feeding or handling means
    • Y10T156/1702—For plural parts or plural areas of single part
    • Y10T156/1744—Means bringing discrete articles into assembled relationship

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

本发明提供一种燃料电池及其制造装置，燃料电池(10)通过将电解质膜-电极结构体(14)和金属隔板(12)层叠而成。金属隔板(12)通过将阳极隔板(32)和阴极隔板(34)粘接成一体而构成。在金属隔板(12)中，在阴极隔板(34)的外周缘部设有从阳极隔板(32)的外周缘部离开的台阶部(34a)。在阴极隔板(34)的外周缘部与阳极隔板(32)的外周缘部之间通过台阶部(34a)而形成有粘接剂层(43)。

Description

燃料电池及其制造装置
技术领域
本发明涉及将在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜-电极结构体和隔板层叠而成的燃料电池及其制造装置。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极板)夹持电解质膜-电极结构体(电解质-电极结构体)(MEA)来构成单位电池，该电解质膜-电极结构体在固体高分子电解质膜的两侧分别配设有由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极。通常，将该单位电池层叠规定个数而成的燃料电池组例如作为车载用燃料电池组使用。
上述的隔板具有：与阳极侧电极对置而形成使燃料气体流通的燃料气体流路的阳极侧隔板；与阴极侧电极对置而形成使氧化剂气体流通的氧化剂气体流路的阴极侧隔板。并且，通过使阳极侧隔板和阴极侧隔板彼此重叠，形成使冷却介质流通的冷却介质用流路。
因此，尤其在构成车载用燃料电池组时，必须分别准备相当多的电解质膜-电极结构体、阳极侧隔板及阴极侧隔板。从而，各部件的处理作业烦杂，且燃料电池组的组装作业性降低，无法有效地制造上述燃料电池组。
在此，例如公知有日本特开2009-176490号公报(以下，称为现有技术1)中公开的燃料电池。如图13所示，该燃料电池具备：具有用于向燃料极供给燃料气体的燃料气体流路1且由多孔质材料形成的第一隔板2；具有用于向氧化剂极供给氧化剂气体的氧化剂气体流路3且由多孔质材料形成的第二隔板4。
通过将第一隔板2和第二隔板4贴合，在它们之间形成冷却水流路5。在第一隔板2及第二隔板4的侧面粘贴有粘接片6，且在贴合面未涂敷粘接剂。
由此，能够避免冷却水5的水向燃料气体流路1及氧化剂气体流路3移动时，疏水性的粘接剂妨碍其移动。
然而，在上述的现有技术1中，为了避免妨碍水的移动，而仅在第一隔板2及第二隔板4的侧面粘贴粘接片6。因此，第一隔板2与第二隔板4的粘接强度变低，所述第一隔板2与所述第二隔板4容易剥离。
需要说明的是，在现有技术1中，公开了第一隔板2和第二隔板4仅在贴合面涂敷粘接剂的实施方式。然而，正因为仅在贴合面涂敷粘接剂，从而可能无法得到足够的粘接强度。即，在第一隔板2及第二隔板4的侧面未设置粘接片，使粘接强度降低。
发明内容
本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够通过简单的结构将隔板彼此或电解质膜-电极结构体彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池整体的燃料电池及其制造装置。
本发明涉及一种燃料电池，其通过将在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜-电极结构体和隔板层叠而成。
在该燃料电池中，通过在彼此相邻的隔板中的至少一方的所述隔板的外周缘部设置从另一方的所述隔板的外周缘部离开的台阶部，从而在彼此相邻的所述隔板的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层，并且，所述粘接剂层设置成从所述台阶部覆盖各隔板的外周端面。
并且，在该燃料电池中，电解质膜-电极结构体在外周部一体地设有树脂框架构件，并且通过在夹着隔板而彼此相邻的所述电解质膜-电极结构体中的至少一方的所述树脂框架构件的外周缘部设置从另一方的所述树脂框架构件的外周缘部离开的台阶部，从而在彼此相邻的所述树脂框架构件的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层，并且所述粘接剂层设置成从所述台阶部覆盖各树脂框架构件的外周端面。
另外，该燃料电池的制造装置具备第一模构件及第二模构件，在将作为隔板或电解质膜-电极结构体的两个粘接对象体层叠，且在由所述粘接对象体间形成的台阶部构成的粘接剂层中配置有粘接剂的状态下，该第一模构件与一方的所述粘接对象体抵接，该第二模构件与另一方的所述粘接对象体抵接。
并且，设有用于在将第一模构件和第二模构件合模的状态下，在各粘接对象体的外周端面形成端面粘接剂层的空间部。
根据本发明，由于在彼此相邻的隔板的各外周缘部间通过台阶部而形成粘接剂层，因此使粘接剂产生的粘接强度良好地提高。并且，粘接剂层设置成从台阶部覆盖各隔板的外周端面。因此，彼此相邻的隔板在各外周缘部间形成的台阶部及各外周端面设有粘接剂层，从而能够可靠地得到所期望的粘接强度。
由此，能够通过简单的结构将隔板彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池整体。
另外，根据本发明，在彼此相邻的树脂框架构件的各外周缘部间通过台阶部而形成粘接剂层，因此使粘接剂产生的粘接强度良好地提高。并且，粘接剂层设置成从台阶部覆盖各树脂框架构件的外周端面。因此，彼此相邻的电解质膜-电极结构体在各外周缘部间形成的台阶部及各外周端面设有粘接剂层，因此能够可靠地得到所期望的粘接强度。
由此，能够通过简单的结构将电解质膜-电极结构体彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池整体。
根据与附图协同配合的以下的优选的实施方式例的说明，上述的目的及其它目的、特征及优点更加清楚。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池的主要部分分解立体说明图。
图2是所述燃料电池的图1中的II-II线剖视图。
图3是所述金属隔板的主视说明图。
图4是所述燃料电池的图1中的IV-IV线剖视图。
图5是构成所述燃料电池的电解质膜-电极结构体的主视说明图。
图6是所述金属隔板的制造装置的主要部分立体说明图。
图7是所述制造装置的动作说明图。
图8是所述制造装置的动作说明图。
图9是另一制造装置的主要部分立体说明图。
图10是所述制造装置的动作说明图。
图11是本发明的第二实施方式的燃料电池的主要部分分解立体说明图。
图12是所述燃料电池的图11中的XII-XII线剖视图。
图13是现有技术1中公开的燃料电池的主要部分说明图。
具体实施方式
如图1及图2所示，本发明的第一实施方式的燃料电池10中，金属隔板12与电解质膜-电极结构体(MEA)14交替层叠。
如图2所示，电解质膜-电极结构体14例如具备在全氟磺酸的薄膜中含浸水而成的固体高分子电解质膜16和夹持所述固体高分子电解质膜16的阳极侧电极18及阴极侧电极20。阳极侧电极18及阴极侧电极20具有由碳素纸等构成的气体扩散层(未图示)和将在表面担载有铂合金的多孔质碳粒子均匀地涂敷于所述气体扩散层的表面上而形成的电极催化剂层(未图示)。电极催化剂层形成在固体高分子电解质膜16的两面。
固体高分子电解质膜16设定为与阳极侧电极18及阴极侧电极20表面积相同，或比阳极侧电极18及阴极侧电极20表面积大。在固体高分子电解质膜16的外周端缘部例如通过注射成形一体成形有树脂制的框部(框状框架构件)22。作为树脂材料，例如除了采用通用塑料之外，还采用工程塑料或超级工程塑料等。
如图1所示，在框部22的箭头C方向的一端缘部(上端缘部)沿箭头B方向(水平方向)排列设置有沿箭头A方向相互连通的用于供给氧化剂气体、例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔24a、用于供给冷却介质的冷却介质入口连通孔26a、以及用于供给燃料气体、例如含氢气体的燃料气体入口连通孔28a。
在框部22的箭头C方向的另一端缘部(下端缘部)沿箭头B方向排列设置有沿箭头A方向相互连通的用于排出燃料气体的燃料气体出口连通孔28b、用于排出冷却介质的冷却介质出口连通孔26b、以及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔24b。
金属隔板12的外周部配置在氧化剂气体入口连通孔24a、冷却介质入口连通孔26a、燃料气体入口连通孔28a、燃料气体出口连通孔28b、冷却介质出口连通孔26b及氧化剂气体出口连通孔24b的内侧。
如后所述，金属隔板12通过将阳极隔板32和阴极隔板34粘接成一体而构成。阳极隔板32与电解质膜-电极结构体14的阳极侧电极18对置，阴极隔板34与所述电解质膜-电极结构体14的阴极侧电极20对置。阳极隔板32及阴极隔板34例如由钢板、不锈钢板、铝板、镀敷处理钢板、或在其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理的薄板状的金属板构成。
如图3所示，在构成金属隔板12的阳极隔板32上形成有冲压加工成波形形状而具有截面凹凸形状的燃料气体流路36。燃料气体流路36沿箭头C方向延伸，使燃料气体从铅垂上方朝向铅垂下方流动。
如图1所示，在构成金属隔板12的阴极隔板34上形成有冲压加工成波形形状而具有截面凹凸形状的氧化剂气体流路38。氧化剂气体流路38使氧化剂气体向箭头C方向流通。在阴极隔板34上的氧化剂气体流路38的上下两侧分别形成有多个冷却介质供给孔部40a和冷却介质排出孔部40b。
在金属隔板12的内部形成有与冷却介质供给孔部40a及冷却介质排出孔部40b连通而使冷却介质向箭头C方向流通的冷却介质流路42(参照图1及图4)。冷却介质流路42通过燃料气体流路36的背面形状和氧化剂气体流路38的背面形状的重叠形状而构成。
如图2所示，在金属隔板12中，在阴极隔板34的外周缘部设有从阳极隔板32的外周缘部离开的台阶部34a。在阴极隔板34的外周缘部与阳极隔板32的外周缘部之间通过台阶部34a而形成粘接剂层43。需要说明的是，台阶部34a仅设置在需要粘接的边上即可。
粘接剂层43由粘接剂、例如热熔型粘接片64(后述)构成，且所述粘接剂层43设置成从台阶部34a覆盖阴极隔板34及阳极隔板32的各外周端面。粘接剂层43从阳极隔板32的外周端面的下端位置向上方离开距离S。作为热熔型粘接片64，例如使用由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯系粘合剂构成的有机粘接剂。
如图1所示，在框部22一体成形有密封构件44。作为密封构件44，例如使用EPDM、NBR、氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅酮橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁二烯或丙烯酸橡胶等密封材料、缓冲材料、或填密材料。
如图5所示，密封构件44在阴极侧电极20侧的面设有第一密封部44a，其使氧化剂气体入口连通孔24a及氧化剂气体出口连通孔24b与氧化剂气体流路38连通，并且围绕冷却介质入口连通孔26a、燃料气体入口连通孔28a、燃料气体出口连通孔28b及冷却介质出口连通孔26b而将它们从所述氧化剂气体流路38遮蔽。
如图1所示，密封构件44在阳极侧电极18侧的面设有第二密封部44b，其使燃料气体入口连通孔28a及燃料气体出口连通孔28b与燃料气体流路36连通，并且围绕氧化剂气体入口连通孔24a、冷却介质入口连通孔26a、冷却介质出口连通孔26b及氧化剂气体出口连通孔24b而将它们从所述燃料气体流路36遮蔽。
在该燃料电池10中，如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔24a供给的含氧气体等氧化剂气体被向金属隔板12的氧化剂气体流路38供给。氧化剂气体沿着电解质膜-电极结构体14的阴极侧电极20向箭头C方向流通后，被向氧化剂气体出口连通孔24b排出。
另一方面，向燃料气体入口连通孔28a供给的含氢气体等燃料气体被向金属隔板12的燃料气体流路36供给。燃料气体沿着燃料气体流路36向箭头C方向流通后，被向燃料气体出口连通孔28b排出。
因此，在电解质膜-电极结构体14中，向阴极侧电极20供给的氧化剂气体和向阳极侧电极18供给的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而被消耗，从而进行发电。
另外，如图4所示，向冷却介质入口连通孔26a供给的纯水或乙二醇、油等冷却介质从在构成金属隔板12的阴极隔板34上形成的多个冷却介质供给孔部40a被导入所述金属隔板12的内部。
在金属隔板12的内部形成有冷却介质流路42。因此，冷却介质沿着冷却介质流路42向箭头C方向流通后，被从多个冷却介质排出孔部40b向冷却介质出口连通孔26b排出(参照图1)。
接着，以下对制造金属隔板12的作业进行说明。
如图6及图7所示，制造装置50具备第一模构件52和第二模构件54。第一模构件52及第二模构件54构成具有加热功能的热封装置。
第一模构件52与金属隔板12的外形形状对应而具有矩形的框架形状，并且配置成围绕作为一方的粘接对象体的阳极隔板32的外周。第二模构件54与金属隔板12的外形形状对应而具有矩形的框架形状，并且配置成围绕作为另一方的粘接对象体的阴极隔板34的外周。
第二模构件54在阴极隔板34及阳极隔板32的外周外方具有向第一模构件52侧突出的裙部56，在所述裙部56的下端内表面形成有向内方突出的鼓出部58。如图8所示，在将第一模构件52和第二模构件54合模的状态下，设置用于在阴极隔板34及阳极隔板32的外周端面形成端面粘接剂层43a的空间部60。鼓出部58在从阳极隔板32的下端位置向上方离开距离S的位置与所述阳极隔板32的外周端面接触。
第一模构件52安装于第一模架62a，第二模构件54安装于第二模架62b。第一模架62a及第二模架62b构成为彼此进退自如。
在这样构成的制造装置50中，如图7所示，在第一模构件52与第二模构件54彼此分离的状态下，在它们之间将阳极隔板32及阴极隔板34层叠配置。在阳极隔板32与阴极隔板34之间与台阶部34a对应而配置热熔型粘接片64。
接着，如图8所示，第一模构件52和第二模构件54被加热成规定的温度，并在规定的加压力下进行合模。因此，阳极隔板32及阴极隔板34在彼此密接的方向上被加压及加热，热熔型粘接片64从台阶部34a向空间部60流动而固化。因此，通过台阶部34a而形成粘接剂层43，且所述粘接剂层43一体地具有在空间部60形成的端面粘接剂层43a。
在该情况下，在第一实施方式中，在彼此相邻的阳极隔板32及阴极隔板34的各外周缘部间通过台阶部34a而形成粘接剂层43。因此，使由作为粘接剂的热熔型粘接片64产生的粘接强度良好地提高。
并且，粘接剂层43设置成从台阶部34a覆盖阳极隔板32及阴极隔板34的外周端面(端面粘接剂层43a)。因此，彼此相邻的阳极隔板32及阴极隔板34在各外周缘部间形成的台阶部34a及各外周端面一体地设有粘接剂层43。因此，金属隔板12能够可靠地得到所期望的粘接强度。
由此，能够通过简单的结构将阳极隔板32及阴极隔板34彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池10整体。
另外，在制造装置50中，鼓出部58在从阳极隔板32的下端位置向上方离开距离S的位置与所述阳极隔板32的外周端面接触。因此，粘接剂不会从空间部60向外部泄漏。
需要说明的是，在第一实施方式中，在阴极隔板34上设置台阶部34a，但不局限于此。例如，也可以在阳极隔板32上设置台阶部，或者还可以在阴极隔板34及所述阳极隔板32这两方上设置台阶部。
并且，除了制造装置50之外，例如还可以使用图9及图10所示的制造装置65。该制造装置65具备第一模构件66和第二模构件68，所述第一模构件66及所述第二模构件68大致具有直线形状。
第一模构件66和第二模构件68对金属隔板12的需要粘接的每一边按各边进行粘接作业。第二模构件68设有裙部56及鼓出部58，与制造装置50同样地(但是，按各边)进行粘接处理。
图11是本发明的第二实施方式的燃料电池70的主要部分分解立体说明图。需要说明的是，在与第一实施方式的燃料电池10相同的构成要素上标注同一参照符号，并省略其详细的说明。
燃料电池70通过将第一电解质膜-电极结构体72、金属隔板74、第二电解质膜-电极结构体76及金属隔板12层叠而构成。第一电解质膜-电极结构体72及第二电解质膜-电极结构体76将固体高分子电解质膜16的外周端缘部埋设而设置出树脂制的框部(框状框架构件)78、80。
如图12所示，框部78、80在各自的外周端缘部具有沿厚度方向(层叠方向)(箭头A方向)鼓出的厚壁部78a、80a。在框部78的厚壁部78a设有从框部80离开的台阶部82，在框部78、80之间通过所述台阶部82形成有粘接剂层84。
粘接剂层84由热熔型粘接片64构成，并且所述粘接剂层84设置成从台阶部82覆盖框部78、80的各外周端面(端面粘接剂层84a)。
金属隔板74由单一的金属板构成，在该金属板的两面将燃料气体流路36和氧化剂气体流路38形成为表背的形状。金属板上未设置冷却介质流路，采用所谓的拉开间隔冷却结构。该金属板被夹持在彼此接合的第一及第二电解质膜-电极结构体72、76之间。
在该第二实施方式中，在彼此相邻的框部78、80的各外周缘部间通过台阶部82而形成有粘接剂层84。因此，使由作为粘接剂的热熔型粘接片64产生的粘接强度良好地提高。
并且，粘接剂层84设置成从台阶部82覆盖框部78、80的各外周端面(端面粘接剂层84a)。因此，彼此相邻的第一及第二电解质膜-电极结构体72、76在各外周缘部间形成的台阶部82及各外周端面一体地设有粘接剂层84。因此，能够可靠地得到所期望的粘接强度。
由此，能够得到与上述的第一实施方式同样的效果，即能够通过简单的结构将第一及第二电解质膜-电极结构体72、76彼此容易且可靠地粘接，且能够有效地制造燃料电池70整体等。
需要说明的是，在第二实施方式中，在框部78设置台阶部82，但不局限于此。例如，也可以在框部80设置台阶部，或者还可以在框部78及所述框部80这两方设置台阶部。

Claims (7)

1.一种燃料电池，其通过将在电解质膜(16)的两侧设有电极(18、20)的电解质膜-电极结构体(14)和隔板(32、34)层叠而成，其特征在于，
通过在彼此相邻的所述隔板(32、34)中的至少一方的所述隔板(34)的外周缘部设置从另一方的所述隔板(32)的外周缘部离开且向所述隔板(32、34)的外周端面侧开口的台阶部(34a)，从而在彼此相邻的所述隔板(32、34)的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层(43)，并且，
所述粘接剂层(43)设置成从所述台阶部(34a)一体地覆盖各隔板(32、34)的所述外周端面。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述隔板(32、34)为金属隔板，并且，
在彼此相邻的所述隔板(32、34)之间形成有使冷却介质沿隔板面方向流通的冷却介质流路(42)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述粘接剂为热熔型粘接片(64)。
4.一种燃料电池，其通过将在电解质膜(16)的两侧设有电极(18、20)的电解质膜-电极结构体(72、76)和隔板(12)层叠而成，其特征在于，
所述电解质膜-电极结构体(72、76)在外周部一体地设有树脂框架构件(78、80)，并且，
通过在夹着所述隔板(12)而彼此相邻的所述电解质膜-电极结构体(72、74)中的至少一方的所述树脂框架构件(78)的外周缘部设置从另一方的所述树脂框架构件(80)的外周缘部离开且向所述树脂框架构件(78、80)的外周端面侧开口的台阶部(82)，从而在彼此相邻的所述树脂框架构件(78、80)的各外周缘部间填充粘接剂而形成粘接剂层(84)，并且，
所述粘接剂层(84)设置成从所述台阶部(82)一体地覆盖各树脂框架构件(78、80)的所述外周端面。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，
所述粘接剂为热熔型粘接片(64)。
6.一种燃料电池(10)的制造装置，该燃料电池通过将在电解质膜(16)的两侧设有电极(18、20)的电解质膜-电极结构体(14)和隔板(12)层叠而成，所述燃料电池的制造装置的特征在于，
具备第一模构件(66)及第二模构件(68)，在将作为所述隔板(12)或所述电解质膜-电极结构体(14)的两个粘接对象体层叠，且在由所述粘接对象体间向该粘接对象体的外周端面侧开口而形成的台阶部(34a)构成的粘接剂层(43)中配置有粘接剂的状态下，该第一模构件(66)与一方的所述粘接对象体抵接，该第二模构件(68)与另一方的所述粘接对象体抵接，
设有空间部(60)，该空间部(60)用于在将所述第一模构件(66)和所述第二模构件(68)合模的状态下，在各粘接对象体的外周端面形成端面粘接剂层(43a)。
7.根据权利要求6所述的燃料电池的制造装置，其特征在于，
所述第一模构件(66)和所述第二模构件(68)围绕所述两个粘接对象体的外周而配置。
CN201210100042.3A 2011-04-07 2012-04-06 燃料电池及其制造装置 Active CN102738493B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011085540A JP5643146B2 (ja) 2011-04-07 2011-04-07 燃料電池
JP2011-085540 2011-04-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102738493A CN102738493A (zh) 2012-10-17
CN102738493B true CN102738493B (zh) 2015-06-03

Family

ID=46875356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210100042.3A Active CN102738493B (zh) 2011-04-07 2012-04-06 燃料电池及其制造装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9240609B2 (zh)
JP (1) JP5643146B2 (zh)
CN (1) CN102738493B (zh)
DE (1) DE102012205546A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5516917B2 (ja) * 2010-06-15 2014-06-11 日産自動車株式会社 燃料電池セル
US8895202B2 (en) * 2012-01-13 2014-11-25 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell membrane electrode assembly
US10381661B2 (en) * 2015-07-16 2019-08-13 Honda Motor Co., Ltd. Resin frame equipped membrane electrode assembly for fuel cell
US11043685B2 (en) * 2017-04-28 2021-06-22 Honda Motor Co., Ltd. Method and apparatus for producing resin frame equipped membrane electrode assembly
JP6874723B2 (ja) * 2018-03-14 2021-05-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック
KR102687172B1 (ko) * 2018-10-10 2024-07-22 현대자동차주식회사 연료전지 스택
CN111384411B (zh) * 2018-12-29 2021-07-09 上海恒劲动力科技有限公司 一种燃料电池金属双极板
CN111106361B (zh) * 2019-12-23 2021-03-30 清华大学 燃料电池堆、双极板及气体扩散层
JP2022128036A (ja) * 2021-02-22 2022-09-01 本田技研工業株式会社 単位セル、及びそれを含む積層体の製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1251212A (zh) * 1997-01-29 2000-04-19 磁电机技术有限公司 带有整体密封边沿的薄膜电极单元及其制造方法
CN1619729A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 Tdk株式会社 电化学装置的制造方法及电化学装置
CN1950964A (zh) * 2004-04-30 2007-04-18 丰田自动车株式会社 燃料电池的隔板、接合隔板的方法以及燃料电池
CN101884130A (zh) * 2007-12-06 2010-11-10 松下电器产业株式会社 电极-膜-框接合体的制造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3826636B2 (ja) 1999-10-08 2006-09-27 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
EP1323201B1 (en) * 2000-09-15 2004-08-04 Lynntech, Inc. Bonding electrochemical cell components
JP4151314B2 (ja) * 2001-06-18 2008-09-17 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP2003086229A (ja) * 2001-09-10 2003-03-20 Toyota Motor Corp 燃料電池のスタック構造
JP2005317252A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池
JP4771271B2 (ja) * 2004-09-24 2011-09-14 トヨタ自動車株式会社 単電池、単電池の製造方法、燃料電池、燃料電池の製造方法
JP4882221B2 (ja) 2004-11-17 2012-02-22 日産自動車株式会社 セパレータの接着方法
DE102005020332B4 (de) 2005-04-26 2012-02-02 Reinz-Dichtungs-Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Versorgungsplatte für elektrochemische Systeme, Versorgungsplatte und deren Verwendung
JP2009176490A (ja) 2008-01-23 2009-08-06 Toshiba Corp 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JP5330135B2 (ja) * 2009-07-22 2013-10-30 株式会社東芝 燃料電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1251212A (zh) * 1997-01-29 2000-04-19 磁电机技术有限公司 带有整体密封边沿的薄膜电极单元及其制造方法
CN1619729A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 Tdk株式会社 电化学装置的制造方法及电化学装置
CN1950964A (zh) * 2004-04-30 2007-04-18 丰田自动车株式会社 燃料电池的隔板、接合隔板的方法以及燃料电池
CN101884130A (zh) * 2007-12-06 2010-11-10 松下电器产业株式会社 电极-膜-框接合体的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102738493A (zh) 2012-10-17
US20120258379A1 (en) 2012-10-11
US9240609B2 (en) 2016-01-19
JP5643146B2 (ja) 2014-12-17
DE102012205546A1 (de) 2012-10-11
JP2012221693A (ja) 2012-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102738493B (zh) 燃料电池及其制造装置
CN110581287B (zh) 质子交换膜燃料电池免粘焊密封结构的金属双极板
CN101364648B (zh) 燃料电池
CN104170147B (zh) 燃料电池
CN101964425B (zh) 燃料电池堆
CN103531830B (zh) 带有燃料电池用树脂框的电解质膜-电极结构体
CN103828107B (zh) 燃料电池用带有树脂框的电解质膜电极构造体
US10826083B2 (en) Fuel cell assemblies with improved reactant flow
EP2492997B1 (en) Bipolar plate for fuel cell
CN107408712A (zh) 燃料电池用隔板及其制造方法
JP7197697B2 (ja) 燃料電池または電気分解装置のためのディストリビュータ構造体
CN113745563A (zh) 一种双极板组件及制造工艺、电堆以及燃料电池车辆
CN105633428A (zh) 燃料电池用带树脂框的电解质膜-电极结构体
CN103996862A (zh) 燃料电池堆
CN103427097B (zh) 燃料电池
CN117248233A (zh) Pem电解槽组装方法及pem电解槽
CN103367777B (zh) 燃料电池
EP2668689B1 (en) Fuel cell seal
JP5703186B2 (ja) 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体及びその製造方法
EP3297081B1 (en) Fuel cell stack
CN104124458B (zh) 燃料电池
CN107534178B (zh) 燃料电池堆
CN209183651U (zh) 燃料电池分隔件、单体燃料电池、燃料电池电堆和极板
CN103855410B (zh) 燃料电池
CN221102140U (zh) 极板组件、单电池、燃料电池及具有燃料电池的设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant