CN102804468A - 燃料电池的密封构造 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃料电池的密封构造，在该燃料电池的密封构造中，为了在一个分隔件(20)上汇集设置正极用以及负极用的密封突条(41、42)和制冷剂用的密封突条(44)，同时防止发电体(10)的两侧的分隔件(20、30)彼此电短路，其包括：发电体(10)；以及第一和第二分隔件(20、30)，配置在该发电体(10)的厚度方向两侧；在第一分隔件(20)中厚度方向一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状弹性材料一体成形有密接于发电体(10)的外周部的第一密封突条(41)、位于其外周侧而密接于第二分隔件(30)的第二密封突条(42)、以及与这些第一以及第二密封突条(41、42)并排隆起的防止短路肋(43)，在第一分隔件(20)中厚度方向另一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状材料一体成形有密接于与第二分隔件(30)中发电体(10)相反侧的面的第三密封突条(44)。
Description
技术领域
本发明涉及一种在燃料电池中用于使燃料气体、氧化剂气体以及冷却介质等在各自独立的流路中流通的密封构造。
背景技术
燃料电池具有用于使燃料气体和氧化剂气体、以及冷却介质等在各自独立的流路中流通的密封构造。图11是以分离状态示出利用现有技术的燃料电池的密封构造的部分剖面图，图12是以层叠状态示出的部分剖面图。
在这些图11以及图12中，附图标记110为在由电解质膜以及设置在其两面的催化剂电极层构成的膜-电极复合体(MEA：MembraneElectrode Assembly)111的厚度方向两侧上将由多孔质体构成的气体扩散层(GDL：Gas Diffusion Layer)112、113进行层叠一体化的发电体。并且，通过在该发电体110的厚度方向两侧上层叠由碳或者导电性金属构成的分隔件120、130而构成燃料电池单元100。
在各燃料电池单元100中，发电体110中的膜-电极复合体111的外周部被夹持在以橡胶状弹性材料(橡胶或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料)一体成形于一侧的分隔件120上的正极用密封突条121与以橡胶状弹性材料一体成形于另一侧的分隔件130上的负极用密封突条131之间。
并且，在膜-电极复合体111中的一侧的催化剂电极层(正极)和与其相对向的一侧的分隔件120之间，通过正极用密封突条121划分燃料气体流路100a，在膜-电极复合体111中的另一侧的催化剂电极层(负极)和与其相对向的另一侧的分隔件130之间，通过负极用密封突条131划分氧化剂气体流路100b。此外，在一侧的与分隔件120中的正极用密封突条121相反侧的面上，以橡胶状弹性材料一体成形制冷剂用密封突条122，在邻接的燃料电池单元100、100的分隔件120、130之间，通过该制冷剂用密封突条122划分制冷剂流路100c。
即，这种燃料电池中，在各燃料电池单元100中，流通燃料气体流路100a的燃料气体(氢气)通过气体扩散层112而被供给膜-电极复合体111的正极侧，流通氧化剂气体流路100b的氧化剂气体(空气)通过气体扩散层113而被供给膜-电极复合体111的负极侧，通过水的电解的逆反应，即通过从氢气和氧气生成水的反应，从而产生电力。并且，虽然由各燃料电池单元100产生的电动势较低，但是通过将多个燃料电池单元100层叠并电串联连接，从而能够得到需要的电动势(参考例如专利文献1)。
但是，根据现有的燃料电池的密封构造，除了在一侧的分隔件120上将正极用密封突条121和制冷剂用密封突条122一体成形以外，还需要在另一侧的分隔件130上将负极用密封突条131一体成形。
此外，当分隔件120、130由于薄壁化而易于变形时，存在燃料电池单元100中的发电体110两侧的分隔件120、130的端部彼此接触而电短路，发电效率降低的危险。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-222708号公报
发明内容
(发明要解决的课题)
本发明鉴于上述问题而作出的，其技术课题是在燃料电池的密封构造中，将正极用以及负极用的密封突条和制冷剂用的密封突条汇集设置于一个分隔件上，同时防止发电体的两侧的分隔件彼此接触而发生电短路。
(用于解决课题的方法)
作为用于有效解决上述技术课题的方法，本发明第一方面涉及的燃料电池的密封构造为包括：发电体，具有在电解质膜的两面设有电极层的膜-电极复合体；以及第一和第二分隔件，配置在该发电体的厚度方向两侧；在所述第一分隔件中厚度方向一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状弹性材料一体成形有密接于所述发电体的外周部的第一密封突条、位于该第一密封突条的外周侧而密接于所述第二分隔件的第二密封突条、以及与这些第一以及第二密封突条并排隆起的防止短路肋，在所述第一分隔件中厚度方向另一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状材料一体成形有密接于与所述第二分隔件中所述发电体相反侧的面的第三密封突条。
此外，本发明第二方面涉及的燃料电池的密封构造为，在第一方面的构成中，第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋和第三密封突条通过开设于第一分隔件上的连通孔而相互连续。
此外，本发明第三方面涉及的燃料电池的密封构造为，在第一方面的构成中，通过阶梯部而向厚度方向相反侧相互弯曲形成第一保持部以及第二保持部，所述第一保持部在第一分隔件上将第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋进行一体化，同时第三密封突条与向与所述第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋的隆起方向相反侧后退，所述第二保持部与第三密封突条进行一体化，同时向与该第三密封突条的隆起方向相反侧后退。
此外，本发明第四方面涉及的燃料电池的密封构造为，在第一方面的构成中，第三密封突条设置于第一密封突条和第二密封突条之间。
此外，本发明第五方面涉及的燃料电池的密封构造为，在第三方面的构成中，防止短路肋被设置成从与第三密封突条相反侧覆盖第二保持部。
(发明的效果)
根据本发明第一方面涉及的燃料电池的密封构造，由于在第一分隔件上设置密接于发电体的外周部的第一密封突条以及密接于第二分隔件的第二密封突条、以及密接于与第二分隔件中所述发电体相反侧的面的第三密封突条，即由于能够形成将正极用以及负极用密封突条和制冷剂用密封突条汇集设置于一个分隔件上，因此，能够实现垫圈的成形工序的简略化以及组装性的提高，并且通过与第一以及第二密封突条并排隆起的防止短路肋，能够有效防止位于发电体的两侧的第一分隔件和第二分隔件接触而发生电短路。
此外，根据本发明第二方面涉及的燃料电池的密封构造，除了第一方面的构成所产生的效果以外，由于在第一分隔件中厚度方向一侧的面上设置的第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋和在第二分隔件中厚度方向另一侧的面上设置的第三密封突条通过开设于第一分隔件上的连通孔而相互连续，因此，能够从第一分隔件的一侧同时进行第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋、与第三密封突条的成形。
此外，根据本发明第三方面涉及的燃料电池的密封构造，除了第一方面的构成所产生的效果以外，通过形成于第一分隔件的第一保持部向与其一体化的第一以及第二密封突条的隆起方向相反侧后退，从而确保了第一以及第二密封突条的足够的压缩余量，通过形成于第一分隔件的第二保持部向与其一体化的第三密封突条的隆起方向相反侧后退，从而确保了第三密封突条的足够的压缩余量，此外，由于这些第一以及第二保持部通过阶梯部而向相反侧相互弯曲，因此，能够抑制层叠厚度的增大。
此外，根据本发明第四方面涉及的燃料电池的密封构造，除了第一方面的构成所产生的效果以外，由于第三密封突条设置于第一密封突条与第二密封突条之间，因此，第一～第三密封突条的压缩反作用力的平衡良好，由此能够进一步提高防止发电体的两侧的第一分隔件和第二分隔件的短路的功能。
此外，根据本发明第五方面涉及的燃料电池的密封构造，除了第三方面的构成所产生的效果以外，由于防止短路肋被设置成从与第三密封突条相反侧覆盖第二保持部，因此，能够在宽度方向的宽的范围推压第二分隔件，而能够进一步提高防止发电体的两侧的第一分隔件和第二分隔件的短路的功能。
附图说明
图1是以分离状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第一方式的部分剖面图。
图2是以层叠状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第一方式的部分剖面图。
图3是示出本发明涉及的燃料电池的密封构造中的发电体的增强构造的一例的部分剖面图。
图4是示出本发明涉及的燃料电池的密封构造中的发电体的增强构造的其他例的部分剖面图。
图5是以分离状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第二方式的部分剖面图。
图6是以层叠状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第二方式的部分剖面图。
图7是以分离状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第三方式的部分剖面图。
图8是以层叠状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第三方式的部分剖面图。
图9是以分离状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第四方式的部分剖面图。
图10是以层叠状态示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第四方式的部分剖面图。
图11是以分离状态示出利用现有技术的燃料电池的密封构造的部分剖面图。
图12是以层叠状态示出利用现有技术的燃料电池的密封构造的部分剖面图。
符号说明
1燃料电池单元
10发电体
11膜-电极复合体
12、13气体扩散层
14增强薄膜
20第一分隔件
23第一保持部
23a、25a槽状后退面
24阶梯部
25第二保持部
26连通孔
30第二分隔件
33凸缘部
40垫圈
41第一密封突条
42第二密封突条
43防止短路肋(rib)
44第三密封突条
F1-F3流路。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明涉及的燃料电池的密封构造的优选实施方式进行详细说明。
首先，图1以及图2示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第一方式，附图标记10为在由电解质膜以及设置在其两面的催化剂电极层构成的膜-电极复合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)11的厚度方向两侧上将多孔质体构成的气体扩散层(GDL：Gas DiffusionLayer)12、13进行层叠一体化的发电体，附图标记20为配置于发电体10的厚度方向一侧的第一分隔件、附图标记30为配置在发电体10的厚度方向另一侧的第二分隔件。
发电体10中的膜-电极复合体11中，厚度方向的投影面积大于位于其两侧的气体扩散层12、13，气体扩散层12、13的外周缘部从膜-电极复合体11的外周缘部向内周侧后退。因此，发电体10的外周部形成阶梯状，膜-电极复合体11的外周部从气体扩散层12、13的缘部伸出。
此外，如图3或者图4所示，从气体扩散层12、13的缘部伸出的膜-电极复合体11外周部中，至少一面上热压接有由合成树脂构成的增强薄膜14，该增强薄膜14的内周缘被夹入气体扩散层12(以及13)的缘部与膜-电极复合体11之间。另外，如图4所示，在将增强薄膜14仅设置在一面的情况下，优选的是设置在利用下述的第一密封突条41形成密封面的一侧。
第一分隔件20由薄壁不锈钢板等具有导电性的金属板构成，其厚度方向的投影面积大于发电体10(膜-电极复合体11)的厚度方向的投影面积，在与发电体10的气体扩散层12、13相对应的区域中交替形成向厚度方向相反侧相互弯曲的槽21、22，在其外周侧的区域中，以向与发电体10的相对向方向的相反侧后退的方式形成弯曲成凹状的第一保持部23，再者，在其外周侧的区域中，通过倾斜面状的阶梯部24，而形成向与第一保持部23相反侧弯曲成凹状的第二保持部25。
另一方面，第二分隔件30也由与第一分隔件20相同的薄壁不锈钢板等具有导电性的金属板构成，其厚度方向的投影面积与第一分隔件20大致相等，在与发电体10中的气体扩散层12、13相对应的区域中交替形成向与厚度方向相反侧相互弯曲的槽31、32，在其外周侧的区域中形成平板状的凸缘部33。
在第一分隔件20中的厚度方向一侧的面中的第一保持部23的槽状后退面23a上，一体设置有密接于发电体10的外周部(热压接于膜-电极复合体11的外周部的增强薄膜14)的山形的第一密封突条41、位于该第一密封突条41的外周侧而密接于第二分隔件30的凸缘部33的山形的第二密封突条42、以及在这些第一以及第二密封突条41、42的宽度方向两侧并排隆起的防止短路肋43。并且，位于第二密封突条42的外周侧的防止短路肋43的一部分43a延伸成膜状，以覆盖所述第二保持部25所形成的相对的凸面的方式被附着。
此外，防止短路肋43以及所述膜状的部分43a的高度高于第一分隔件20中的槽21、22的形成区域，并且仅以大致相当于图2的层叠状态中第一以及第二密封突条41、42的压缩余量的量而低于该第一以及第二密封突条41、42。
此外，在第一分隔件20中的厚度方向另一侧的面中的第二保持部25的槽状后退面25a上，一体设置有密接于与第二分隔件30的凸缘部33中发电体10相反侧的面的山形的第三密封突条44。该第三密封突条44的高度仅以相当于图2的层叠状态中的压缩余量的量而高于第二保持部25两侧的相对的凸面。
第一分隔件20中相互设置在相反侧的面的这些第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43和第三密封突条44通过开设于第一分隔件20的第一保持部23与第二保持部25之间的阶梯部24上的连通孔26，而构成相互连续的垫圈40，以电绝缘性的橡胶状弹性材料(橡胶或者具有橡胶弹性的合成树脂材料)一体成形。
并且，如图2所示，由发电体10与层叠在其厚度方向两侧的第一分隔件20以及第二分隔件30构成燃料电池单元(单个单元)1，通过将多个该燃料电池单元1层叠，构成燃料电池组。在该层叠状态中，通过相互邻接的燃料电池单元1彼此，换而言之，一个燃料电池单元1中的第一分隔件20和与其邻接的燃料电池单元1中的第二分隔件30相互接触，从而邻接的燃料电池单元1相互电串联连接。
在各燃料电池单元1中，发电体10中的膜-电极复合体11的外周部被夹持在一体设置于第一分隔件20的垫圈40的第一密封突条41与第二分隔件30中的凸缘部33之间，同时发电体10中的气体扩散层12、13以适当的压缩状态被夹持在第一分隔件20中的槽21、22所形成的区域与第二分隔件30中的槽31、32所形成的区域之间。
在发电体10中的一侧的气体扩散层12和与其抵接的第一分隔件20的槽21之间，形成含有氢气的燃料气体(或者含有氧气的氧化剂气体)的流路F1，该流路F1所形成的区域通过以适当的压缩余量密接于在发电体10中的膜-电极复合体11的外周部上被热压接的增强薄膜14的第一密封突条41而从其他区域独立划分。即，第一密封突条41相当于正极用(或者负极用)的密封突条，通过所述流路F1以及气体扩散层12，而燃料气体(或者氧化剂气体)被供给膜-电极复合体11中的气体扩散层12侧的作为催化剂电极层的正极(或者负极)。
此外，在发电体10中的另一侧的气体扩散层13和与其抵接的第二分隔件30的槽31之间，形成含有氧气的氧化剂气体(或者含有氢气的燃料气体)的流路F2，该流路F2所形成的区域通过以适当的压缩余量密接于第二分隔件30中的凸缘部33的第二密封突条42而从其他区域独立划分。即，第二密封突条42相当于负极用(或者正极用)的密封突条，通过所述流路F2以及气体扩散层13，而氧化剂气体(或者燃料气体)被供给膜-电极复合体11中的气体扩散层13侧的作为催化剂电极层的负极(或者正极)。
此外，在相互邻接的燃料电池单元1、1之间，通过第一分隔件20的槽22和与该第一分隔件20抵接的第二分隔件30的槽32形成制冷剂(冷却水)的流路F3，该流路F3所形成的区域通过以适当的压缩余量从与第二密封突条42相反侧密接于第二分隔件30中的凸缘部33的第三密封突条44而从其他区域独立划分。即，第三密封突条44相当于制冷剂用的密封突条。
即，在如上所述构成的第一方式中，各燃料电池单元1中，通过流路F1以及气体扩散层12，而含有氢气的燃料气体(或者含有氧气的氧化剂气体)被供给发电体10的膜-电极复合体11中的正极(或者负极)，通过流路F2以及气体扩散层13，而含有氧气的氧化剂气体(或者含有氢气的燃料气体)被供给膜-电极复合体11中的负极(或者正极)，通过作为水的电解的逆反应的电化学反应，即通过由氢气和氧气生成水的反应，从而产生电力。此外，此时产生的反应热被流通于流路F3的制冷剂除去。
并且，一体设置于第一分隔件20的垫圈40中，由于汇集设置通过密接于发电体10中的膜-电极复合体11的外周部(增强薄膜14)而划分独立的流路F1的第一密封突条41、通过密接于第二分隔件30中的凸缘部33而划分独立的流路F2的第二密封突条42、以及通过从与所述第二密封突条42相反侧密接于所述凸缘部33而划分独立的流路F3的第三密封突条44，因此，不需要在其他的层叠部件(第二分隔件30等)上另外设置垫圈。
此外，位于第一保持部23而设置在第一分隔件20中厚度方向一侧的面上的第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43和位于第二保持部25而设置在另一侧的面上的第三密封突条44通过开设于第一保持部23与第二保持部25之间的阶梯部24上的连通孔26而相互连续，因此，不需要从第一分隔件20的两侧而进行这些第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43和第三密封突条44的成形，能够从第一分隔件20的一侧同时成形，并且由于成为成形材料的流通路径的所述连通孔26开设于所述阶梯部24上，因此，成形材料的流动良好，能够提高垫圈40的品质。
此外，由于弯曲形成于第一分隔件20的第一保持部23向与其一体化的第一以及第二密封突条41、42的隆起方向相反侧后退，因此，能够确保第一以及第二密封突条41、42的足够的体积以及压缩余量，同样，由于形成于该第一分隔件20的第二保持部25向与其一体化的第三密封突条44的隆起方向相反侧后退，因此，能够确保第三密封突条44的足够的体积以及压缩余量。并且，由于这些第一以及第二保持部23、25通过阶梯部24向相反侧相互弯曲，因此，尽管第一以及第二密封突条41、42和第三密封突条44相互逆向设置，但是垫圈40的厚度不会变大，因此，能够抑制燃料电池单元1的层叠厚度的增大。
此外，形成于该垫圈40上的防止短路肋43通过在第一以及第二密封突条41、42的两侧密接于发电体10中的膜-电极复合体11的外周部(增强薄膜14)以及第二分隔件30中的凸缘部33，从而抑制其变形。并且，该防止短路肋43的一部分43a以从与第三密封突条44相反侧覆盖第一分隔件20中的第二保持部25的方式延伸成膜状，由于位于与第二分隔件30中的凸缘部33之间，因此，能够有效地防止由于位于发电体10的两侧的第一分隔件20和第二分隔件30的端部接触而引起的燃料电池单元1内的电短路。
接着，图5以及图6示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第二方式，在该方式中，与之前说明的第一方式不同之处为：在形成于垫圈40中的第一以及第二密封突条41、42的宽度方向两侧的一对防止短路肋43中的内周侧的防止短路肋43从第一保持部23立起，外周侧的防止短路肋43以将第二保持部25形成的相对的凸面从其内周侧覆盖至外周侧的方式形成。
因此，该第二方式除了基本上实现与第一方式相同的效果以外，由于位于第二密封突条42的外周侧的防止短路肋43以将第二保持部25形成的相对的凸面从其内周侧覆盖至外周侧的方式足够宽广地形成，因此，能够进一步提高防止燃料电池单元1中的第一分隔件20与第二分隔件30的端部彼此短路的功能。
接着，图7以及图8示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第三方式，在该方式中，对与之前说明的第一方式不同之处进行说明，在第一分隔件20中的第一保持部23的宽度方向中间的区域中，通过倾斜面状的阶梯部24，而形成向与第一保持部23相反侧弯曲成凹状的第二保持部25。
在第一保持部23中相比第二保持部25的内周侧的区域中，一体设置第一密封突条41和其内周侧的防止短路肋43，在第一保持部23中相比第二保持部25的外周侧的区域中，一体设置第二密封突条42和其外周侧的防止短路肋43，在第一密封突条41和第二密封突条42之间，一体设置以覆盖第二保持部25形成的相对的凸面的方式而形成的中间防止短路肋43，在位于该中间的防止短路肋43的相反侧，而在第二保持部25上一体设置与第一以及第二密封突条41、42逆向的第三密封突条44。并且，第一密封突条41及其内周侧的防止短路肋43和第二密封突条42及其外周侧的防止短路肋43通过开设于第二保持部25的两侧的阶梯部24上的连通孔26，而构成与第三密封突条44相互连续的垫圈40。
第三方式中的其他构成与之前说明的第一方式相同。
因此，该第三方式除了能够基本上实现与第一方式相同的效果以外，通过第三密封突条44位于第一密封突条41和第二密封突条42之间，从而这些密封突条41、44、42的压缩反作用力的平衡良好，由此能够进一步提高防止燃料电池单元1中的第一分隔件20与第二分隔件30的端部彼此短路的功能。
接着，图9以及图10示出本发明涉及的燃料电池的密封构造的第四方式，在该方式中，对与之前说明的第一至第三方式不同之处进行说明，第一分隔件20通过碳而成形，其厚度方向的投影面积大于发电体10(膜-电极复合体11)的厚度方向的投影面积，在该第一分隔件20中与发电体10的气体扩散层12的相对向面上形成槽21，在其相反侧的面上形成槽22，在槽21所形成的区域的外周侧，形成从该区域向与发电体10的相对向方向的相反侧后退的平面状的第一保持部23，在其相反侧的面上形成比槽22所形成的面更凹陷的第二保持部25。
另一方面，第二分隔件30也与第一分隔件20相同，由碳而成形，其厚度方向的投影面积与第一分隔件20大致相等，在与发电体10的气体扩散层13相对向面上形成槽31，在其外周侧的区域上，形成以小于气体扩散层13的厚度的突出量向与发电体10相对向方向突出的平板状的凸缘部33。
在第一分隔件20中的第一保持部23(厚度方向一侧的面)上，一体设置有密接于发电体10的外周部(热压接于膜-电极复合体11的外周部的增强薄膜14)的山形的第一密封突条41、位于靠该第一密封突条41的外周侧而密接于第二分隔件30的凸缘部33的山形的第二密封突条42、在这些第一以及第二密封突条41、42的宽度方向两侧以及第一以及第二密封突条41、42之间并排隆起的防止短路肋43。防止短路肋43的高度略高于第一分隔件20中的槽21的形成区域，并且考虑到图10的层叠状态中第一以及第二密封突条41、42的压缩余量，形成为比其低。
此外，在该第一分隔件20中的第二保持部25(厚度方向另一侧的面)上，一体设置有具有可密接于第二分隔件30的凸缘部33中与发电体10相反侧的面的高度的山形的第三密封突条44。该第三密封突条44的高度仅以相当于图10的层叠状态中的压缩余量的量而高于第二保持部25的深度。
设置在第一分隔件20中相互相反侧的面上的这些第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43和第三密封突条44通过开设于第一分隔件20的第一保持部23与第二保持部25之间的连通孔26，而构成相互连续的垫圈40，并以橡胶状弹性材料(橡胶或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料)一体成形。
并且，如图10所示，由发电体10与层叠在其厚度方向两侧的第一分隔件20以及第二分隔件30构成燃料电池单元(单个单元)1，通过将多个该燃料电池单元1层叠，从而构成燃料电池组。在该层叠状态中，通过相互邻接的燃料电池单元1彼此，换而言之，一个燃料电池单元1中的第一分隔件20和与其邻接的燃料电池单元1中的第二分隔件30相互接触，从而邻接的燃料电池单元1相互电串联连接。
在各燃料电池单元1中，发电体10中的膜-电极复合体11的外周部被夹持在一体设置于第一分隔件20的垫圈40的第一密封突条41及其宽度方向两侧(内外周)的防止短路肋43与第二分隔件30中的凸缘部33之间，同时发电体10中的气体扩散层12、13以适当的压缩状态被夹持在第一分隔件20中的槽21的形成区域与第二分隔件30中的槽31的形成区域之间。
并且，在发电体10中的一侧的气体扩散层12和与其抵接的第一分隔件20的槽21之间，形成含有氢气的燃料气体(或者含有氧气的氧化剂气体)的流路F1，该流路F1所形成的区域通过以适当的压缩余量密接于在发电体10中的膜-电极复合体11的外周部被热压接的增强薄膜14上的第一密封突条41而从其他区域独立划分。并且，通过所述流路F1以及气体扩散层12，而燃料气体(或者氧化剂气体)被供给膜-电极复合体11中的气体扩散层12侧的催化剂电极层。
此外，在发电体10中的另一侧的气体扩散层13和与其抵接的第二分隔件30的槽31之间，形成由含有氧气的氧化剂气体(或者含有氢气的燃料气体)的流路F2，该流路F2所形成的区域通过以适当的压缩余量密接于第二分隔件30中的凸缘部33的第二密封突条42而从其他区域独立划分。并且，通过所述流路F2以及气体扩散层13，而氧化剂气体(或者燃料气体)被供给膜-电极复合体11中的气体扩散层13侧的催化剂电极层。
此外，在相互邻接的燃料电池单元1、1之间，通过第一分隔件20的槽22和与该第一分隔件20抵接的第二分隔件30形成制冷剂(冷却水)的流路F3，该流路F3所形成的区域通过以适当的压缩余量从与第二密封突条42的相反侧密接于第二分隔件30中的凸缘部33的第三密封突条44而从其他区域独立划分。
在如上述构成的第四方式中，一体设置于第一分隔件20的垫圈40中，由于汇集设置通过密接于发电体10中的膜-电极复合体11的外周部(增强薄膜14)而划分独立的流路F1的第一密封突条41、通过密接于第二分隔件30中的凸缘部33而划分独立的流路F2的第二密封突条42、以及通过从与所述第二密封突条42相反侧密接于所述凸缘部33而划分独立的流路F3的第三密封突条44，因此，不需要在其他的层叠部件(第二分隔件30等)上另外设置垫圈。
此外，位于第一保持部23而设置在第一分隔件20中厚度方向一侧的面上的第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43与位于第二保持部25而设置在另一侧的面上的第三密封突条44通过连通孔26连续，因此，不需要从第一分隔件20的两侧进行这些第一密封突条41、第二密封突条42以及防止短路肋43和第三密封突条44的成形，能够从第一分隔件20的一侧同时成形。
并且，由于形成于第一分隔件20的第一保持部23向与其一体化的第一以及第二密封突条41、42的隆起方向相反侧后退，因此，能够确保第一以及第二密封突条41、42的足够的体积以及压缩余量，同样，由于形成于该第一分隔件20的第二保持部25向与其一体化的第三密封突条44的隆起方向相反侧后退，因此，能够确保第三密封突条44的足够的体积以及压缩余量。此外，由于这些第一以及第二保持部23、25以使第一分隔件20的厚壁减少的方式形成，因此，能够抑制燃料电池单元1的层叠厚度的增大。
此外，形成于该垫圈40的防止短路肋43通过密接于发电体10中的膜-电极复合体11的外周部(增强薄膜14)以及第二分隔件30中的凸缘部33而抑制其变形，并从第一以及第二密封突条41、42的内周侧向直到外周侧，与该第一以及第二密封突条41、42交替形成，因此，能够在宽的范围支撑于宽度方向上，并且由于由作为电绝缘材料的橡胶状弹性材料构成，因此，能够有效地防止发电体10的两侧的第一分隔件20和第二分隔件30接触而电短路。
Claims (5)
1.一种燃料电池的密封构造，其特征在于，包括：发电体，具有在电解质膜的两面设有电极层的膜-电极复合体；以及第一和第二分隔件，配置在该发电体的厚度方向两侧；在所述第一分隔件中厚度方向一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状弹性材料一体成形有密接于所述发电体的外周部的第一密封突条、位于该第一密封突条的外周侧而密接于所述第二分隔件的第二密封突条、以及与这些第一以及第二密封突条并排隆起的防止短路肋，在所述第一分隔件中厚度方向另一侧的面上，以电绝缘性的橡胶状材料一体成形有密接于与所述第二分隔件中所述发电体相反侧的面的第三密封突条。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的密封构造，其特征在于，第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋和第三密封突条通过开设于第一分隔件上的连通孔而相互连续。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的密封构造，其特征在于，通过阶梯部而向厚度方向相反侧相互弯曲形成第一保持部以及第二保持部，所述第一保持部在第一分隔件上将第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋进行一体化，同时向与所述第一密封突条、第二密封突条以及防止短路肋的隆起方向相反侧后退；所述第二保持部与第三密封突条进行一体化，同时向与该第三密封突条的隆起方向相反侧后退。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的密封构造，其特征在于，第三密封突条设置于第一密封突条和第二密封突条之间。
5.根据权利要求3所述的燃料电池的密封构造，其特征在于，防止短路肋被设置成从与第三密封突条相反侧覆盖第二保持部。
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