CN104854746B - 燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池 - Google Patents

燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN104854746B
CN104854746B CN201480003464.6A CN201480003464A CN104854746B CN 104854746 B CN104854746 B CN 104854746B CN 201480003464 A CN201480003464 A CN 201480003464A CN 104854746 B CN104854746 B CN 104854746B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plate
metallic plate
hole
patch panel
fuel cell
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
CN201480003464.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104854746A (zh
Inventor
雫文成
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN104854746A publication Critical patent/CN104854746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104854746B publication Critical patent/CN104854746B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • H01M8/0273Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206Metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0202Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0223Composites
    • H01M8/0228Composites in the form of layered or coated products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02Details
    • H01M8/0271Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M2008/1095Fuel cells with polymeric electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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

接线板(160F)利用耐腐蚀性高的钛制的单体侧板(182)和端板侧板(183)夹持具有集电端子(161)的导电性的铝制的芯板(181)。单体侧板(182)和端板侧板(183)这两个板的板外周缘比芯板(181)的外周缘向外侧延伸,板接合密封件(184)将包含芯板(181)的各板的外周缘包覆,维持板夹持状态。由于通过镀金对芯板(181)的外周缘的端面进行了处理,因此在该外周缘端面,成为不与板接合密封件(184)接合的非接合状态。

Description

燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃 料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池。
背景技术
燃料电池具备层叠多个成为发电单位的燃料电池单体而成的组结构,为了将发电电力向外部取出,在层叠多个的燃料电池单体的两端具备接线板。近年来,接线板由耐腐蚀性的金属板与良导电性的金属板的层结构构成,提高接线板的耐久性的手法例如在日本特开2009-187729号公报中提出。
发明内容
上述专利文献中提出的接线板采用异种金属的板的层结构时,不仅是板平面(表面),而且对于板端面也利用耐腐蚀性导电材料层、例如混入有导电性的金属粉的热固化树脂来包覆。板端面由耐腐蚀性导电材料层包覆,接线板在其外周缘处被固定,因此能避免由各板的线膨胀系数的差异引起的板间的错动、板彼此的接触面的电蚀。
然而,构成接线板的异种金属板由于线膨胀系数存在差异,因此在燃料电池的发电运转中,膨胀和收缩的程度不同,在异种金属板的板端面上,与板端面接合的耐腐蚀性导电材料层反复受到追随板的膨胀、收缩的按压、拉近,因此耐腐蚀性导电材料层可能会劣化。在上述文献中,未充分考虑对于这样的板的膨胀、收缩的应对,因此对于燃料电池、具备异种金属的板层结构的接线板的耐久性的提高,还有改善的余地。而且,也希望实现耐久性的提高方面的简便的应对、燃料电池的制造成本的减少等。
用于解决课题的方案
为了实现上述的课题的至少一部分,本发明可以作为以下的方式来实施。
第一形态提供一种燃料电池用的接线板。第一形态的燃料电池用的接线板具备:导电性的第一金属板,具有端子部;第二金属板及第三金属板,具有比所述第一金属板高的耐腐蚀性,并分别配置于所述第一金属板的表面和背面,所述第二金属板及第三金属板具有比所述第一金属板的外周缘向外侧延伸的外缘部;及弹性密封件,与所述第二金属板及第三金属板的所述外缘部接合,对所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的所述外周缘进行密封。
第一形态的燃料电池用的接线板即使由于线膨胀系数的差异而各金属板以不同的程度反复进行膨胀和收缩,对于由第二金属板和第三金属板夹持的第一金属板,由于不与弹性密封件接合,因此也不会导致弹性密封件追随第一金属板的收缩而拉近。因此,根据第一形态的燃料电池用的接线板,能够抑制弹性密封件的劣化,有助于提高耐久性。
在第一形态的接线板中,也可以是,所述弹性密封件与在配置于所述第一金属板的表面和背面的状态下相向的所述第二金属板及第三金属板的所述外缘部接合。而且,也可以是,所述弹性密封件还与所述第二金属板及第三金属板的所述外周缘的端面接合。根据上述第一形态的接线板,能够维持密封性能,并且能够抑制弹性密封件的劣化。
在第一形态的燃料电池用的接线板中,也可以是,在所述各金属板的外缘部分别具备用于供给燃料气体、氧化剂气体及冷却水的供给贯通孔及用于排出燃料气体、氧化剂气体及冷却水的排出贯通孔,所述第一金属板具备直径比所述供给贯通孔及排出贯通孔的直径大的板贯通孔,所述第二金属板及第三金属板分别具备直径比所述供给贯通孔及排出贯通孔的直径大且比所述第一金属板的所述板贯通孔的直径小的板贯通孔,所述弹性密封件与相向的所述第二金属板及第三金属板的所述板贯通孔的孔周缘部接合,形成所述供给贯通孔及排出贯通孔。根据第一形态的接线板,在供给贯通孔及排出贯通孔的周围即孔周缘部处,弹性密封件也不与第一金属板接合,因此不会导致弹性密封件追随第一金属板的收缩而拉近,从抑制弹性密封件的劣化、提高耐久性的观点出发优选。
在第一形态的接线板中,也可以是,所述弹性密封件还与所述第二金属板及第三金属板的所述板贯通孔的孔内周壁接合。根据第一形态的接线板,能够维持贯通孔的密封性,并抑制弹性密封件的劣化。
在第一形态的接线板中,也可以是,对所述第一金属板的至少外缘部的表面及背面、所述外周缘的端部实施镀金处理。根据第一形态的接线板,能够更容易地抑制或防止第一金属板与弹性密封件的接合。
第二形态提供一种燃料电池。第二形态的燃料电池具备:层叠多个作为发电单位的燃料电池单体而成的电池组;及配置于所述电池组的层叠方向的一端和另一端的上述第一形态的接线板。在第二形态的燃料电池中,由于具有通过抑制弹性密封件的劣化而提高了耐久性的接线板,因此能够提高作为燃料电池的耐久性、提高电池寿命。而且,根据第二形态的燃料电池,在已存的燃料电池中只要置换接线板隔板即可,因此能够减少其制造成本。
第三形态提供一种燃料电池用的接线板的制造方法。第三形态的燃料电池用的接线板的制造方法中,对第一金属板的表面及背面的至少外缘部及外周缘的端面实施镀金处理,将实施了所述镀金处理的第一金属板载置于第二金属板,以覆盖实施了所述镀金处理的第一金属板的所述外周缘的端面的方式配置弹性密封件,将第三金属板载置于实施了所述镀金处理的第一金属板,形成所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的层叠体,对所述层叠体进行加热。根据第三形态的燃料电池用的接线板的制造方法,即使由于线膨胀系数的差异而各金属板以不同的程度反复进行膨胀和收缩,对于由第二金属板和第三金属板夹持的第一金属板,由于不与弹性密封件接合,因此也不会导致弹性密封件追随第一金属板的收缩而拉近。因此,能够制造出抑制弹性密封件的劣化而有助于提高耐久性的燃料电池用的接线板。
在第三形态的制造方法中,所述第一金属板具有贯通孔,对所述贯通孔的孔内周壁也实施所述镀金处理,所述弹性密封件还配置成覆盖所述贯通孔的孔内周壁。根据该第三形态的制造方法,能够制造出维持贯通孔周围的密封性、抑制弹性密封件的劣化并有助于提高耐久性的燃料电池用的接线板。
另外,本发明能够以各种方式实现,例如,能够以燃料电池用的接线板的制造方法、作为燃料电池单体的方式实现。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的燃料电池10的结构的概略立体图。
图2是概略性地表示接线板160F、单元单体100、接线板160E的配置的情况的说明图。
图3是利用图2的3-3线将接线板160F剖开的剖视图。
图4是利用图2的4-4线将接线板160E剖开的剖视图。
图5是表示实施方式的接线板的制造工序的流程图。
图6是表示另一实施方式的接线板160F的概略立体图。
具体实施方式
以下,基于附图,说明本发明的实施方式。图1是表示作为本发明的实施方式的燃料电池10的结构的概略立体图。燃料电池10将作为燃料电池单体的单元单体100沿着Z方向(以下,也称为“层叠方向”)层叠多个,具有由一对端板170F、170E夹持的组结构。燃料电池10在前端侧的端板170F与单元单体100之间夹设前端侧的绝缘板165F而具有前端侧的接线板160F。燃料电池10在后端侧的端板170E与单元单体100之间也同样夹设后端侧的绝缘板165E而具有后端侧的接线板160E。单元单体100、接线板160F、160E、绝缘板165F、165E及端板170F、170E分别为具有大致矩形形状的外形的板结构,以长边沿着X方向(水平方向)且短边沿着Y方向(垂直方向、铅垂方向)的方式配置。另外,前端侧及后端侧是指燃料电池10的长度方向的各自一端侧。
前端侧的端板170F、绝缘板165F、接线板160F具有燃料气体供给孔172IN及燃料气体排出孔172OT、氧化剂气体供给孔174IN及氧化剂气体排出孔174OT、冷却水供给孔176IN及冷却水排出孔176OT。这各供给孔及排出孔通过将设置在各单元单体100的对应的位置上的各供给孔及排出孔(未图示)层叠连结而构成分别对应的气体或冷却水的供给歧管及排出歧管。另一方面,在后端侧的端板170E、绝缘板165E、接线板160E上未设置上述的供排孔。这是由于将反应气体(燃料气体、氧化剂气体)及冷却水从前端侧的端板170F对各个单元单体100经由供给歧管进行供给、并将来自各个单元单体100的排出气体及排出水从前端侧的端板170F对外部经由排出歧管排出的类型的燃料电池的缘故。但是,没有限定于此,也可以设为例如从前端侧的端板170F供给反应气体及冷却水、并从后端侧的端板170E将排出气体及排出水向外部排出的类型等各种类型。
氧化剂气体供给孔174IN在前端侧的端板170F的下端的外缘部沿着X方向(长边方向)配置,氧化剂气体排出孔174OT在上端的外缘部沿着X方向配置。燃料气体供给孔172IN配置在前端侧的端板170F的右端的外缘部的Y方向(短边方向)的上端部,燃料气体排出孔172OT配置在左端的外缘部的Y方向的下端部。冷却水供给孔176IN在燃料气体供给孔172IN的下侧沿着Y方向配置,冷却水排出孔176OT在燃料气体排出孔172OT的上侧沿着Y方向配置。另外,上述的各供排孔在单元单体100中,如后述那样分为多个供排孔。而且,在本实施例中,外缘部是指位于各板的外周缘与中央区域之间的外缘的区域。
前端侧的接线板160F及后端侧的接线板160E是各单元单体100的发电电力的集电板,将从集电端子161集电而得的电力向外部输出。关于两接线板,在后文叙述。
图2是概略性地表示接线板160F、单元单体100、接线板160E的配置的情况的说明图。如图所示,单元单体100具备阳极侧隔板120、阴极侧隔板130、接合密封件140,接合密封件140遍及图示的隔板中央区域101地保持膜电极气体扩散层接合体(MEGA:MembraneElectrode&Gas Diffusion Layer Assembly)110,且对MEGA110的外周缘进行密封。单元单体100将MEGA110利用阳极侧隔板120和阴极侧隔板130对保持后的接合密封件140进行夹持,由此在隔板中央区域101,对MEGA110进行夹持,在隔板中央区域101的周围的外缘部103,利用接合密封件140将两隔板间密封。
MEGA110是包含在电解质膜的两面形成有一对催化剂电极层的膜电极接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)并利用实现气体扩散透过的气体扩散层(GasDiffusion Layer/GDL)夹持该MEA而构成的发电体。另外,有时将MEGA也称为MEA。
阳极侧隔板120及阴极侧隔板130由具有气体隔断性及电子传导性的部件构成,例如,由对碳粒子进行压缩而形成为气体不透过的致密质碳等碳制部件、冲压成型的不锈钢、钛钢等金属部件形成。在本实施方式中,通过对不锈钢进行冲压成型来制作阳极侧隔板120。
阳极侧隔板120在MEGA110一侧的面上具备多个槽状的燃料气体流路,在相反侧的面上具备多个槽状的冷却水流路,并将这两流路在隔板表背面交替排列。单元单体100具备将阳极侧隔板120、接合密封件140及阴极侧隔板130贯通的燃料气体供给孔102IN及燃料气体排出孔102OT、多个氧化剂气体供给孔104IN及氧化剂气体排出孔104OT、多个冷却水供给孔106IN及冷却水排出孔106OT。这些供排孔与端板170F中的燃料气体供给孔172IN等连结,在单体内作为上述的歧管发挥功能。另外,阳极侧隔板120中的流路与本发明的主旨不直接相关,因此省略其详细说明。
接合密封件140由具有密封性和绝缘性的树脂或橡胶等形成,在其中央具有与MEGA110的矩形形状相适合的未图示的发电区域窗,向该发电区域窗装入并装配MEGA110。在将MEGA110装入于发电区域窗的状态下,接合密封件140将阳极侧隔板120和阴极侧隔板130以包含各自的供排孔周围的方式进行密封。另外,阳极侧及隔板侧的两隔板为了使层叠有单元单体100时的燃料气体、氧化剂气体、冷却水各自的供排孔的密封性通过隔板彼此的接合面来确保,而具备燃料气体用密封件300、氧化剂用密封件301、冷却水用密封件302。
燃料电池10的前端侧的接线板160F和后端侧的接线板160E在供排孔的有无方面存在差异,关于其他结构大致相同。图3是利用图2的3-3线将接线板160F剖开的剖视图,图4是利用图2的4-4线将接线板160E剖开的剖视图。
如图所示,接线板160F具有芯板181、单体侧板182、端板侧板183、板接合密封件184、板间销185,该芯板181具有集电端子161(参照图1-2)。而且,接线板160F具备将上述的各板贯通的燃料气体供给孔162IN及燃料气体排出孔162OT、氧化剂气体供给孔164IN及氧化剂气体排出孔164OT、冷却水供给孔166IN及冷却水排出孔166OT。这些供排孔与端板170中的燃料气体供给孔172IN等、单元单体100的燃料气体供给孔102IN等连结,作为向单元单体的气体、冷却水歧管发挥功能。
芯板181是具备导电性的金属制的板、例如金、银、铜、铝等金属制的板,在本实施方式中,从低成本化和轻量化的观点出发,将芯板181形成为1.0~5.0mm左右的厚度的铝板。单体侧板182和端板侧板183这两个板与芯板181相比是耐腐蚀性高的性状的钛等金属板(厚度0.1~1.0mm),形成为比芯板181大的轮廓形状。由此,单体侧板182和端板侧板183这两个板的外周缘即板外周缘比芯板181的外周缘向外侧延伸。单体侧板182和端板侧板183以比芯板181的外周缘向外侧方向露出的状态配置于芯板181的表面及背面。芯板181具备直径比由后述的板接合密封件184形成的冷却水供给孔166IN的直径大的板贯通孔181h。单体侧板182及端板侧板183分别具备直径比冷却水供给孔166IN的直径大且比芯板181的板贯通孔181h的直径小的板贯通孔182h、183h。
板接合密封件184由具有密封性和弹性的橡胶、例如乙烯—丙烯—环戊二烯橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)等形成。在芯板181由单体侧板182和端板侧板183夹持的状态下,板接合密封件184将单体侧板182的外周缘与端板侧板183的外缘部接合,将各板的外周缘包覆、密封。更具体而言,板接合密封件184将从芯板181的外周缘露出的单体侧板182与端板侧板183的外缘部即相对的外缘部接合,将各板的外周缘包覆、密封。其结果是,芯板181可以说是维持成由单体侧板182和端板侧板186夹持的状态。此外,板接合密封件184形成冷却水供给孔166IN,在该供给孔的周围,也将芯板181及单体侧板182、端板侧板183这两个板的各板贯通孔181h~183h的孔内周壁与板贯通孔182h~183h的相当于孔周缘部的单体侧板182、端板侧板183的板面接合,将它们的端面包覆。该冷却水供给孔166IN的周围的基于板接合密封件184的包覆对于作为其他供排孔的燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT、氧化剂气体供给孔164IN、氧化剂气体排出孔164OT及冷却水排出孔166OT的周围也相同。
板间销185设为带突缘的销形状,从端板侧板183一侧被打入,利用小径销部,将芯板181与端板侧板183卡合,机械地抑制两板的错动。另外,端板170F为了避免与板间销185发生干扰而与接线板160F重叠。在端板170E中也相同。
接着,包括接线板160F的制造次序地说明接线板160F的基于板接合密封件184的板包覆的情况。图5是表示接线板的制造工序的流程图。首先,向芯板181的表面及背面和外周缘端面及对板贯通孔181h进行规定的孔内周壁实施镀金(步骤S10)。通过向表面及背面实施的镀金,将芯板181、单体侧板182、端板侧板183这3张板层叠而成的接线板160F在板面整个区域发挥耐腐蚀性和良好的导电性。另外,镀金处理可以向芯板181的至少外缘部的表面及背面、外周缘端面及板贯通孔的孔内周壁实施。
接着,将镀金完毕的芯板181载置于端板侧板183(步骤S20)。此时,上述两板使芯板181的板贯通孔181h与端板侧板183的板贯通孔183h大致成为同心。在此状态下,安装板接合密封件184(步骤S30)。板接合密封件184具备将芯板181的外周缘端面包围的框状密封部及将燃料气体供给孔162IN、冷却水供给孔166IN等形成完毕的供排孔的孔内周壁覆盖的框状密封部。上述密封部成为向芯板181的外周缘和板贯通孔嵌入的形态。然后,将单体侧板182以使其板贯通孔182h与芯板181的板贯通孔181h成为同心的方式重叠于芯板181(步骤S40)。在该状态下,将各板放置于按压状况下,在燃料气体供给孔162IN、冷却水供给孔166IN等供排孔的孔周缘部,从单体侧板182和端板侧板183一侧将板接合密封件184加热预定时间,实现冷却保养(步骤S50)。然后,利用板间销185,将芯板181与端板侧板183卡合。
由此,在芯板181由单体侧板182和端板侧板183这两个板夹持的状态下,板接合密封件184分别将各板的外周缘包覆,维持板夹持状态。板接合密封件184而且在冷却水供给孔166IN等供排孔的周围,也将芯板181、单体侧板182及端板侧板183这两个板的各板贯通孔181h~183h的孔内周壁、板贯通孔182h~183h的孔周缘部的单体侧板182和端板侧板183的板面包覆。在这样的包覆状态下,板接合密封件184经由热熔融,在图3中的点所示的区域、即板贯通孔182h~183h的孔周缘部处将单体侧板182与端板侧板183接合。然而,芯板181由于镀金处理完毕,因此在与板接合密封件184的界面即板外周缘的端面处,通过镀敷的金而成为低活性,不与板接合密封件184接合而处于非接合状态。在此基础上,芯板181即使在镀金完毕的板贯通孔181h的孔内周壁181hs处,也通过镀敷于该内周壁的金而成为低活性,处于不与板接合密封件184接合的非接合状态。另外,在图3及图4中,明示出单体侧板182和端板侧板183的板外周缘端部与板接合密封件184接合的情况,但是与图3的点所示的情况相同,相向的单体侧板182的外缘部和端板侧板183的外缘部以及单体侧板182和端板侧板183的外周缘端面与板接合密封件184接合。
在接线板160E中,由于不具有燃料气体供给孔162IN等,因此如图4所示,在芯板181由单体侧板182和端板侧板183这两个板夹持的状态下,板接合密封件184分别包覆各板的外周缘,维持板夹持状态。并且,芯板181由于镀金处理完成,因此在与板接合密封件184的界面即板外周缘的端面处,处于不与板接合密封件184接合的非接合状态。
如以上说明所示,本实施方式的燃料电池10具有的接线板160F和接线板160E通过耐腐蚀性高的钛制的单体侧板182和端板侧板183来夹持具有集电端子161的导电性的铝板即芯板181。单体侧板182和端板侧板183这两个板的板外周缘比芯板181的外周缘向外侧延伸,板接合密封件184将包含芯板181的各板的外周缘包覆,维持上述板的夹持状态。此时,由于对芯板181的外周缘的端面实施镀金处理,因此处于不与板接合密封件184接合的非接合状态,单体侧板182和端板侧板183比芯板181的外周缘向外侧延伸,在相向的外缘部和外周缘的端面处,与板接合密封件184接合。
在装入有上述的接线板160F和接线板160E的单元单体100中,伴随着燃料电池10的发电运转及/或伴随着外气温度的高低推移,假定单体温度进行了高低推移。在接线板160F和接线板160E中,芯板181及其上下的单体侧板182和端板侧板183(以下,将单体侧、端板侧这两个板称为外侧板)由于其线膨胀系数的差异而以不同程度反复进行膨胀和收缩,尤其是线膨胀系数大的芯板181的膨胀和收缩的程度变大。然而,由外侧板夹持的芯板181在其外周缘端面处通过镀金处理而处于不与板接合密封件184接合的非接合状态,因此不会导致板接合密封件184追随芯板181的收缩而拉近、压回。由此,根据本实施方式的燃料电池用的接线板160F和接线板160E,对维持板夹持状态的板接合密封件184的劣化进行抑制,能够提高接线板、甚至将其装入的燃料电池10的耐久性。
本实施方式的燃料电池10具有的接线板160F在比板外周缘靠内侧的位置具备与单元单体100的燃料气体、氧化剂气体、冷却水的供排分别相关的燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供给贯通孔及排出贯通孔(以下,也将两者总称为“供排贯通孔”)。并且,在这些供排贯通孔的周围,在本实施方式的燃料电池10具有的接线板160F中,芯板181具备直径比燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔的直径大的板贯通孔181h,外侧板具备直径比燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔的直径大且比板贯通孔181h的直径小的板贯通孔182h~183h。并且,在本实施方式的接线板160F中,板接合密封件184夹设在外侧板之间,形成燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔,并将各金属板的板贯通孔181h~183h的孔内周壁包覆。此时,以镀金的方式对板贯通孔181h的孔内周壁181hs进行了处理,因此芯板181处于不与板接合密封件184接合的非接合状态。单体侧板182和端板侧板183的外侧板在板贯通孔182h、183h的孔周缘部的相向的各板面、板贯通孔182h及183h的孔内周壁以及已述的板外周缘的端面处,与板接合密封件184接合。于是,如已述那样,即使单体温度发生高低推移,在接线板160F中,也能避免芯板181的板外周缘端面的板接合密封件184的拉近,而且即使在燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔的周围,也不会导致板接合密封件184追随芯板181的较大的收缩而拉近。其结果是,根据本实施方式的燃料电池用的接线板160F,能够以高实效性抑制板接合密封件184的劣化,并且从提高燃料电池10的耐久性的观点出发优选。
本实施方式的燃料电池10具有的接线板160F和接线板160E利用板间销185来机械性地抑制芯板181与端板侧板183的错动。由此,在将燃料电池10搭载于例如车辆等的情况下,即使万一由碰撞产生的冲击作用于燃料电池10的各部,也能够避免芯板181与端板侧板183意外错动。
在本实施方式的燃料电池10中,将作为发电单位的燃料电池单体即单元单体100层叠多个,而且在层叠方向一端侧和另一端侧配置接线板160F和接线板160E。根据本实施方式的燃料电池10,装入通过抑制板接合密封件184的劣化而提高了耐久性的接线板160F和接线板160E,由此能够提高作为燃料电池10的耐久性、提高电池寿命。而且,根据本实施方式的燃料电池10,只要将已存的燃料电池的接线板置换成接线板160F和接线板160E即可,因此能够减少其制造成本。
本发明没有局限于上述的实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如,发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部,或者为了实现上述的效果的一部分或全部,可以适当进行更换、组合。而且,其技术特征在本说明书中只要不是作为必须而说明的特征,就可以适当删除。
在上述的实施方式的接线板160F和接线板160E中,通过一个板间销185机械地抑制了芯板181与端板侧板183的错动,但也可以如下所示。图6是表示另一实施方式的接线板160F的概略立体图。如图所示,该实施方式的接线板160F利用两个板间销185,将芯板181与端板侧板183卡合(参照图3),机械地抑制两板的错动。这样的话,对于两板的旋转错动这样的错动也能够进行抑制。
在上述的实施方式的接线板160F中,在由于与层叠的单元单体100的关系而需要在该单元一侧形成冷却水流路的情况下,只要将用于形成该流路的金属板设于单体侧板182即可。
在上述的实施方式的接线板160F和接线板160E中,通过对芯板181实施镀金,而在外周缘端面和孔内周壁181hs处不与板接合密封件184接合,但并不局限于镀金,可以采用带来低活性化的铬等的镀敷处理、氧化皮膜形成处理。
本申请主张基于日本国专利申请(申请编号2013-224967)的优先权,该日本国专利申请于2013年10月30日提出,发明名称为“燃料电池用的接线板及燃料电池”,并通过参照而将其全部公开内容并入本说明书中。

Claims (9)

1.一种接线板,是燃料电池用的接线板,所述接线板具备:
导电性的第一金属板,具有端子部;
第二金属板及第三金属板,具有比所述第一金属板高的耐腐蚀性,并分别配置于所述第一金属板的表面和背面,所述第二金属板及第三金属板具有比所述第一金属板的外周缘向外侧延伸的外缘部;及
弹性密封件,与所述第二金属板及第三金属板的所述外缘部接合,对所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的外周缘进行密封。
2.根据权利要求1所述的接线板,其中,
所述弹性密封件与在配置于所述第一金属板的表面和背面的状态下相向的所述第二金属板及第三金属板的所述外缘部接合。
3.根据权利要求2所述的接线板,其中,
所述弹性密封件还与所述第二金属板及第三金属板的所述外周缘的端面接合。
4.根据权利要求1所述的接线板,其中,
所述接线板具备在所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的外缘部分别贯通所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的、用于供给燃料气体、氧化剂气体及冷却水的供给贯通孔及用于排出燃料气体、氧化剂气体及冷却水的排出贯通孔,
所述第一金属板具备第一板贯通孔,所述第二金属板具备第二板贯通孔,所述第三金属板具备第三板贯通孔,
所述第二板贯通孔和所述第三板贯通孔的直径分别小于第一板贯通孔的直径,
使所述第一板贯通孔、所述第二板贯通孔和所述第三板贯通孔成为同心的状态叠置所述第一金属板、第二金属板和第三金属板,所述弹性密封件嵌入所述第一板贯通孔并与相向的所述第二板贯通孔及所述第三板贯通孔的孔周缘部接合,由此来分别形成所述供给贯通孔及排出贯通孔。
5.根据权利要求4所述的接线板,其中,
所述弹性密封件还与所述第二金属板及第三金属板的所述板贯通孔的孔内周壁接合。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的接线板,其中,
对所述第一金属板的表面及背面的至少外缘部实施镀金处理并且对所述第一金属板的所述外周缘的端部实施镀金处理。
7.一种燃料电池,具备:
层叠多个作为发电单位的燃料电池单体而成的电池组;及
配置于所述电池组的层叠方向的一端和另一端的权利要求1~6中任一项所述的接线板。
8.一种制造方法,是燃料电池用的接线板的制造方法,所述制造方法具备以下步骤:
对第一金属板的表面及背面的至少外缘部实施镀金处理并且对第一金属板的外周缘的端面实施镀金处理,
将实施了所述镀金处理的第一金属板载置于第二金属板,
以覆盖实施了所述镀金处理的第一金属板的所述外周缘的端面的方式配置弹性密封件,
将第三金属板载置于实施了所述镀金处理的第一金属板,形成所述第一金属板、第二金属板及第三金属板的层叠体,
对所述层叠体进行加热。
9.根据权利要求8所述的制造方法,其中,
所述第一金属板具有贯通孔,对所述贯通孔的孔内周壁也实施所述镀金处理,
所述弹性密封件还配置成覆盖所述贯通孔的孔内周壁。
CN201480003464.6A 2013-10-30 2014-10-02 燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池 Active CN104854746B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-224967 2013-10-30
JP2013224967A JP6020413B2 (ja) 2013-10-30 2013-10-30 燃料電池用のターミナルプレートと燃料電池
PCT/JP2014/005028 WO2015064013A1 (ja) 2013-10-30 2014-10-02 燃料電池用のターミナルプレート、燃料電池用のターミナルプレートの製造方法、および燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104854746A CN104854746A (zh) 2015-08-19
CN104854746B true CN104854746B (zh) 2017-04-19

Family

ID=53003648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480003464.6A Active CN104854746B (zh) 2013-10-30 2014-10-02 燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10115976B2 (zh)
JP (1) JP6020413B2 (zh)
KR (1) KR101811506B1 (zh)
CN (1) CN104854746B (zh)
DE (1) DE112014000307B4 (zh)
WO (1) WO2015064013A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6020413B2 (ja) 2013-10-30 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用のターミナルプレートと燃料電池
JP6064969B2 (ja) 2014-10-15 2017-01-25 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用集電板、および燃料電池スタック
JP6185448B2 (ja) 2014-11-14 2017-08-23 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用のターミナルプレートと燃料電池
JP6838503B2 (ja) 2017-06-15 2021-03-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック
JP7059801B2 (ja) * 2018-05-24 2022-04-26 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用ターミナルプレート
JP2020042971A (ja) * 2018-09-10 2020-03-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP6892463B2 (ja) * 2019-02-06 2021-06-23 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
KR20210111487A (ko) * 2020-03-03 2021-09-13 현대자동차주식회사 연료 전지

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147463A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2008258114A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Kobe Steel Ltd 燃料電池用金属セパレータおよびその製造方法
JP2008300131A (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Panasonic Corp 燃料電池スタック
CN101889360A (zh) * 2007-12-07 2010-11-17 丰田自动车株式会社 燃料电池端子板、这种板的制造方法及包含这种板的燃料电池

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1981915A (en) * 1932-07-01 1934-11-27 Hormel Manufacture of metal ware
FR1458227A (fr) * 1965-07-07 1966-03-04 S E B Soc D Emboutissage De Bo Bord perfectionné pour récipients culinaires et sa fabrication
JPH08162107A (ja) * 1994-12-08 1996-06-21 Bridgestone Metalpha Kk アルカリ二次電池用ニッケル電極の基板
JP3776300B2 (ja) 2000-09-11 2006-05-17 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
US20040137299A1 (en) 2002-08-13 2004-07-15 Hydrogenics Corporation Terminal plate and method for producing same
JP2004103296A (ja) 2002-09-05 2004-04-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP4174025B2 (ja) * 2002-12-27 2008-10-29 本田技研工業株式会社 燃料電池及びその製造方法
WO2004105167A1 (ja) 2003-05-23 2004-12-02 Honda Motor Co., Ltd. 燃料電池
US7722977B2 (en) * 2004-08-20 2010-05-25 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack comprising current collector provided at least at one fluid passage
JP4690688B2 (ja) * 2004-09-28 2011-06-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP2009187729A (ja) 2008-02-05 2009-08-20 Hitachi Maxell Ltd 燃料電池
JP5342897B2 (ja) 2009-02-20 2013-11-13 株式会社Neomaxマテリアル 固体高分子型燃料電池部材用合金及びクラッド材並びにそれらによって形成された同電池セパレータ
CA2881864A1 (en) 2012-08-17 2014-02-20 Nuvera Fuel Cells, Inc. Design of bipolar plates for use in electrochemical cells
JP6020413B2 (ja) 2013-10-30 2016-11-02 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用のターミナルプレートと燃料電池

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147463A (ja) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック
JP2008258114A (ja) * 2007-04-09 2008-10-23 Kobe Steel Ltd 燃料電池用金属セパレータおよびその製造方法
JP2008300131A (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Panasonic Corp 燃料電池スタック
CN101889360A (zh) * 2007-12-07 2010-11-17 丰田自动车株式会社 燃料电池端子板、这种板的制造方法及包含这种板的燃料电池

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015088294A (ja) 2015-05-07
DE112014000307T8 (de) 2015-10-29
JP6020413B2 (ja) 2016-11-02
DE112014000307B4 (de) 2021-01-21
CN104854746A (zh) 2015-08-19
KR20150090209A (ko) 2015-08-05
US20160329577A1 (en) 2016-11-10
KR101811506B1 (ko) 2017-12-21
WO2015064013A1 (ja) 2015-05-07
DE112014000307T5 (de) 2015-09-03
US10115976B2 (en) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104854746B (zh) 燃料电池用的接线板、燃料电池用的接线板的制造方法及燃料电池
US10658683B2 (en) Method for producing electrolyte membrane electrode assembly for fuel cells
US20120115072A1 (en) Metallic porous body for fuel cell
US10497949B2 (en) Electro-chemical reaction unit and fuel cell stack
KR100999073B1 (ko) 연료 전지용 금속 분리판 세트 및 이의 제조 방법
JP4627406B2 (ja) セパレータおよび燃料電池
JP7349641B2 (ja) 燃料電池モジュールおよび燃料電池スタック、ならびに燃料電池モジュールの製造方法
JP6781188B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
US8722274B2 (en) Datum insert for shorting protection on a fuel cell plate
JP6773472B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP6805203B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP6773527B2 (ja) インターコネクタ−電気化学反応単セル複合体および電気化学反応セルスタック
JP6861185B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP7023898B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
CN109546175B (zh) 用于燃料电池隔离器的制造方法
KR100546016B1 (ko) 연료전지용 전류집전체와 그 제조방법, 그리고 이를구비한 연료전지
US10847826B2 (en) Polymer electrolyte fuel cells and production method thereof
JP2021044178A (ja) 電気化学反応セルスタック
US20200099065A1 (en) Electrochemical reaction cell stack, interconnector-electrochemical reaction unit cell composite, and method for manufacturing electrochemical reaction cell stack
JP6773600B2 (ja) 電気化学反応単位および電気化学反応セルスタック
JP6867852B2 (ja) 集電部材−電気化学反応単セル複合体および電池化学反応セルスタック
CN105609695B (zh) 燃料电池用的端子板和燃料电池
JP7169333B2 (ja) 電気化学反応セルスタック
KR20170077897A (ko) 개방형 유로가 구비된 연료전지 스택
JP2009252666A (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
EXSB Decision made by sipo to initiate substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant