CN105304851A - 燃料电池 - Google Patents

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伊藤雅之
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Abstract

燃料电池包括支撑膜电极组件的外边缘部的加固框架(140)、以及将膜电极组件和加固框架夹在之间的第一和第二隔板(150，160)。第一隔板(150)包括当堆叠燃料电池时被按压靠着相邻地布置的燃料电池的第二隔板的密封线形成突出部(152)、以及被设置在密封线形成突出部的两侧上的第一接合部(154)。第二隔板(160)包括被按压靠着第一隔板的密封线形成突出部的接收部(162)。燃料电池包括被设置在密封线形成突出部和接收部的两侧中的至少一侧上的倾斜抑制部(158，168)。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池，并且更具体地，涉及隔板(separatorplate)的密封线附近的结构。
背景技术
日本专利申请公开第2006-54058号(JP2006-54058A)描述了一种燃料电池，该燃料电池具有通过在隔离器(separator)上提供突出部、在突出部的顶部上布置聚合物弹性层并且将突出部邻接靠着聚合物膜来创建密封的结构。
当通过将各具有一对隔板(在隔板之一上具有突出部)的燃料电池(也称作“单个电池”)堆叠在一起来形成燃料电池组时，隔板的突出部邻接靠着相邻的燃料电池的隔板。此外，通过突出部与相邻的燃料电池的隔板之间的反作用力来实现密封。可能存在以下情况，其中，由于隔板的制造公差或当堆叠燃料电池时燃料电池的不良对准而导致在此处突出部被不良对准。在该情况下，在隔板中产生力矩，使得隔板倾斜。因此，在密封线处可能不能够获得充分的反作用力，从而可能不能够实现充分的密封。
发明内容
本发明的一个方面涉及燃料电池，燃料电池包括膜电极组件、支撑膜电极组件的外边缘部的加固框架、以及将膜电极组件和加固框架夹在之间的第一隔板和第二隔板。第一隔板包括密封线形成突出部和设置在密封线形成突出部的两侧上的第一接合部，当堆叠燃料电池时，密封线形成突出部被按压靠着相邻地布置的燃料电池的第二隔板，使得形成密封线。第二隔板包括接收部和设置在接收部的两侧上的第二接合部，接收部被按压靠着相邻地布置的燃料电池的第一隔板的密封线形成突出部，使得形成密封线。燃料电池包括设置在密封线形成突出部和接收部的两侧中的至少一侧上的倾斜抑制部。利用该方面的燃料电池，当将燃料电池堆叠在一起以形成燃料电池组时能够由倾斜抑制部抑制隔板的倾斜。
第一隔板还可以包括设置在密封线形成突出部和第一接合部之间的投影部。
在堆叠燃料电池之前，在堆叠方向上，密封线形成突出部的顶部和接收部之间的距离可以大于倾斜抑制部的厚度。此外，在堆叠燃料电池之前，在堆叠方向上，从第一接合部到密封线形成突出部的顶部的高度可以比从第一接合部到倾斜抑制部的高度高。根据该结构，当堆叠燃料电池时，一个燃料电池的第一密封线形成突出部的顶部接触相邻的燃料电池的接收部，并且然后该相邻的燃料电池的倾斜抑制部彼此接触。当将燃料电池堆叠在一起以形成燃料电池组时能够由倾斜抑制部来抑制隔板的倾斜。
倾斜抑制部可以是第一隔板的在与密封线形成突出部的突出方向相同的方向上相对于第一接合部突出的部分。根据该结构，可以使用第一隔板来形成倾斜抑制部。
倾斜抑制部可以是第二隔板的在与密封线形成突出部的突出方向相反的方向上相对于第二接合部突出的部分。根据该结构，可以使用第二隔板来形成倾斜抑制部。
倾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之间的间隔可以被加固框架所占用。根据该结构，倾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之间的间隔可以被加固框架所占用，从而倾斜抑制部将不容易形变。
加固框架可以延伸到设置在燃料电池的外部上的外限制构件。根据该结构，加固框架延伸到外限制构件，从而即使当接收到碰撞时燃料电池仍将不容易变得不良对准。
倾斜抑制部可以由加固框架来形成。根据该结构，能够使用加固框架来形成倾斜抑制部。
倾斜抑制部可以被设置在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上、或者设置在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上。根据该结构，能够使用第一接合部或第二接合部上的倾斜抑制构件来形成倾斜抑制部。
燃料电池还可以包括设置在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上或设置在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上的堰堤。根据该结构，除了倾斜抑制部之外还提供堰堤，从而能够抑制下述侧流动，在该侧流动中，流体在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上或在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上流动。
堰堤被布置成与密封线形成突出部相更靠近膜电极组件侧。根据该结构，与密封线形成突出部相比，更靠近膜电极组件侧布置倾斜抑制构件，从而能够将倾斜抑制构件用作堰堤。
能够以各种模式实现本发明。例如，除了燃料电池组的制造方法之外，还可以通过诸如燃料电池组或燃料电池隔板的制造方法的模式来实现本发明。
附图说明
以下将参照附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术的和工业的意义，在附图中，类似的标号表示类似的元件，并且其中：
图1是示出根据本发明的第一示例实施例的燃料电池组的外面的框架形式的视图；
图2是根据第一示例实施例的加固框架和膜电极组件的视图；
图3是根据第一示例实施例的第一隔离器的视图；
图4是根据第一示例实施例的燃料电池的密封线附近的截面图；
图5是其中根据第一示例实施例的以正确的对准堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图；
图6是其中根据第一示例实施例的不良对准地堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图；
图7是其中不良对准地堆叠比较示例的燃料电池的状态的视图；
图8A至图8D是根据第一示例实施例的修改示例的燃料电池的突出部附近的区域的其他配置示例的视图；
图9A至图9C是根据第一示例实施例的修改示例的燃料电池的突出部附近的区域的其他配置示例的视图；
图10是根据本发明的第二示例实施例的突出部附近的区域的视图；
图11A至图11D是根据本发明的第三示例实施例的突出部附近的区域的视图；
图12A至图12D是根据本发明的第四示例实施例的将两条密封线排成一行的区域中的结构的视图；
图13是根据本发明的第五示例实施例的燃料电池组的视图；
图14是具有中间层的燃料电池组的外边缘部的视图；
图15是具有中间层的比较示例的燃料电池组的外边缘部的视图；
图16是具有中间层的另一比较示例的燃料电池组的外边缘部的视图；
图17A和图17B是第五示例实施例的修改示例的视图；
图18是图17A中的加固框架的平面视图；
图19是用于在加固框架的仅四个角处提供中间层的结构的视图；
图20是根据本发明的第六示例实施例的第一隔板的视图；
图21A和图21B是当沿着图20中的线20A-20A和线20B-20B截取燃料电池时的截面的视图；
图22A至图22C是堰堤形状的示例的视图；以及
图23是第六示例实施例的修改示例的视图。
具体实施方式
第一示例实施例：图1是示出燃料电池组10的外面的框架形式的视图。该燃料电池组10包括燃料电池100(也称作“单个电池”)、接线板200和210、绝缘板220以及端板230和240。每个燃料电池100包括加固框架140、第一隔板150和第二隔板160。加固框架140是由树脂制成的框架形状的构件，该构件在它的内部具有膜电极组件(MEA)。加固框架140被夹在第一隔板150和第二隔板160之间。多个这些燃料电池100被设置为堆叠在一起。接线板200和210被布置为一个接线板位于堆叠的燃料电池100的每端上，并且被用于从燃料电池100提取电压和电流。绝缘板220被布置到接线板200的外部。取决于燃料电池组10和其内安装有燃料电池组10的车辆的主体的固定位置，绝缘板也可以被布置到接线板210的外部。端板230和240被布置为一个端板在燃料电池组10的每侧上以紧固燃料电池100、接线板200和210以及绝缘板220。
燃料电池100、接线板200、绝缘板220和端板230各具有多个开口。这些开口被连通在一起，使得形成歧管310、315、320、325、330和335。歧管310被用于向燃料电池100供应氧化剂气体，并且因此也被称作“氧化剂气体供应歧管310”。在下文中，歧管315、320、325、330和335针对它们各自的角色也分别被称作“氧化剂气体排放歧管315”、“燃料气体排放歧管320”、“燃料气体供应歧管325”、“冷却剂供应歧管330”和“冷却剂排放歧管335”。
图2是加固框架140和膜电极组件(MEA)110的视图。加固框架140具有由树脂制成的大体矩形框架形状。膜电极组件110被支撑在加固框架140的中央部分中。膜电极组件包括传导质子的电解质膜和被形成在电解质膜的两侧上的催化剂层。还可以使用膜电极气体扩散层组件(MEGA)来代替膜电极组件110。膜电极气体扩散层组件具有还在膜电极组件110的催化剂层上方包括气体扩散层的结构。开口1401至1406在面向加固框架140的侧中是开放的。这些开口1401至1406被用于形成歧管310、315、320、325、330和335(图1)。
图3是第一隔板150的视图。第一隔板150是由金属制成的大体矩形板状构件。开口1501至1506在面向第一隔板150的侧中是开放的。这些开口1501至1506被用于形成歧管310、315、320、325、330和335(图1)。第一隔板150包括流路径形成部156，流路径形成部156在中央部分中具有被图案化的锯齿状的形状。流路径形成部150的膜电极组件110侧是反应气体所流过的区域，并且流路径形成部156的与膜电极组件110相对的侧是冷却剂所流过的区域。第一隔板150包括围绕开口1501至1506的第一密封线182。第一密封线182由形成在第一隔板150上的密封线形成突出部152所形成，第一隔板150被按压靠着相邻的第二隔板160，这将在以后加以描述。此外，环绕开口1505和1506以及流路径形成部156形成第二密封线183。第二密封线183也类似地由形成在第一隔板150上的密封线突出部152的来形成，第一隔板150被按压靠着相邻的第二隔板160。
图4是燃料电池的第一密封线182附近的区域的截面的视图。燃料电池100包括弹性形变部400、接合部410和倾斜抑制部420作为第一密封线182附近的结构。
弹性形变部400包括形成第一隔板150上的密封线形成突出部152的、投影部153(投影部153被形成为一个投影部153在密封线形成突出部152的每侧上)、在第二隔板160上所形成的接收部162、加固框架140和橡胶片170。密封线形成突出部152具有朝着相邻的燃料电池100(即，在该图中朝上)突出的大体三角形形状。投影部153具有在与密封线形成突出部152相同的方向上突出的形状。因此，在投影部153和加固框架140之间形成可形变的间隔155。当燃料电池100正被堆叠时，当施加在堆叠方向上压缩燃料电池100的力时，密封线形成突出部152和投影部153朝着加固框架140弹性地形变。接收部162具有在与密封线形成突出部152的突出方向相反的方向上(即，在该图中朝下)突出的形状。接收部162和加固框架140之间的间隔装满了形成加固框架140的树脂。该加固框架140抑制接收部162的形变。橡胶片170被布置在接收部162的顶部上。当密封线形成突出部152接触接收部162并且形成密封线时，橡胶片170用作密封层。
一个接合部410被设置在弹性形变部400的每端上。接合部410包括在第一隔板150上形成的第一接合部154、在第二隔板160上形成的第二接合部164以及加固框架140。第一接合部154具有与加固框架140接合的平坦形状，并且第二接合部164也具有与加固框架140接合的平坦形状。当接合部410弹性地形变时，接合部410用作弹簧支点(springfulcrum)。
倾斜抑制部420设置在接合部410的与弹性形变部400相比的相对侧上，使得接合部410被夹在弹性形变部400和倾斜抑制部420之间。倾斜抑制部420包括在第一隔板150上形成的倾斜抑制突出部158、在第二隔板160上形成的倾斜抑制突出部168以及加固框架140。倾斜抑制突出部158具有在与密封线形成突出部152相同的方向上突出的形状，并且倾斜抑制突出部168具有在与接收部162的突出相同的方向上突出的形状。在倾斜抑制部420中，加固框架140填充倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168之间的间隔。
关于从第一隔板150的第一接合部154到密封线形成突出部152的顶部的高度H1、从第一接合部154到投影部153的高度H2以及从第一接合部154到倾斜抑制突出部158的高度H3的尺寸的顺序，到密封线形成突出部152的顶部的高度H1是最大的，到倾斜抑制突出部158的高度H3是第二大的，并且到投影部153的高度H2是第三大的。从第二隔板160的第二接合部164到接收部162的顶部的高度H4可以与从第二接合部164到倾斜抑制突出部168的顶部的高度H5相同，或者高度H5可以大于高度H4。然而，如果高度H5大于高度H4，则从倾斜抑制突出部168的顶部到倾斜抑制突出部158的顶部的高度必须小于从接收部162的顶部到密封线形成突出部152的顶部的高度。高度H1至H5之间的关系是堆叠燃料电池100之前的关系。
图5是以正确的对准堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图。此处，堆叠五个燃料电池100a至100e。当接收到紧固燃料电池组10(图1)的夹紧力时，燃料电池100a的接收部162从正在接触它的燃料电池100b的密封线形成突出部152接收力F1。此时，密封线形成突出部152和投影部153按照作用与反作用定律从燃料电池100a的接收部162接收到反作用力F1，并且因此朝着加固框架140弹性地形变。从力F1及其反作用力，第一密封线182(图3)被形成在密封线形成突出部152与接收部162之间。在燃料电池100c至100e的密封线形成突出部152与燃料电池100b至100d的接收部162之间，也类似地通过力F2至F4及其反作用力形成密封线。此处，当燃料电池100a至100e全部正确的对准时，力F1至F4全部在单条直线上，从而不产生起作用以使燃料电池100倾斜的力矩。
图6是不良对准地堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图。类似于图5中的情况，堆叠五个燃料电池100a至100e。在图6中，相对于燃料电池100b，燃料电池100a被不良对准到该图中的右方。因此，当接收到紧固燃料电池10(图1)的夹紧力并且从正与燃料电池100a的接收部162接触的燃料电池100b的密封线形成突出部152接收到力F1时，燃料电池100a的接收部162接收顺时针方向上的力矩M1。然而，燃料电池100a的倾斜抑制突出部168从燃料电池100b的倾斜抑制突出部158接收到阻力N1，从而抵消顺时针方向上的力矩M1，并且结果，燃料电池100不倾斜。类似地，燃料电池100b接收逆时针方向上的力矩M2，但是从燃料电池100a的倾斜抑制突出部168接收到阻力N2，从而抵消逆时针方向上的力矩M2，并且结果，燃料电池100b不倾斜。倾斜抑制部420(即，倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168)产生对抗力矩的阻力，并且将不让燃料电池100b倾斜。燃料电池100c和100d也是类似的。
图7是不良对准地堆叠比较示例的燃料电池的状态的视图。该比较示例的燃料电池100f至100j未设置有倾斜抑制部420(即，第一隔板150的倾斜抑制突出部158和第二隔板160的倾斜抑制突出部168)。图7中的燃料电池100f至100j的不良对准(即，偏移)的量和方位与图6中的燃料电池100a至100e的不良对准(即，偏移)的量和方位相同。当燃料电池100f的接收部162从燃料电池100g的密封线形成突出部152接收到力F1时，它接收到顺时针方向上的力矩M1。此处，该比较示例的燃料电池100f未设置有倾斜抑制突出部168，并且燃料电池100g未设置有倾斜抑制突出部158。因此，未产生抵消力矩M1的阻力N1，从而燃料电池100f在顺时针方向上倾斜。类似地，燃料电池100g和100i在逆时针方向上倾斜，并且燃料电池100h在顺时针方向上倾斜。
在下文中，如上所述，在该示例实施例中，燃料电池100设置有倾斜抑制部420(即，倾斜抑制突出部158和168)，从而即使当堆叠燃料电池100时燃料电池100被不良对准并且在燃料电池100中产生力矩，倾斜抑制部420的倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168将彼此接触并且抵消该力矩。结果，燃料电池100不太可能倾斜。在堆叠燃料电池100之前从第一接合部154到倾斜抑制突出部158的顶部的高度H3优选地比从第一接合部154到投影部153的高度H2高，并且比从第一接合部154到密封线形成突出部152的顶部的高度H1低(参见图4)。从第二接合部164到倾斜抑制突出部168的高度H5可以与从第二接合部164到接收部162的高度H4相同(参见图4)。结果，当燃料电池100被堆叠在一起时，首先第一隔板150的密封线形成突出部152接触相邻的燃料电池的第二隔板160的接收部162，并且然后倾斜抑制突出部158接触倾斜抑制突出部168，从而力矩能够被抵消。以上所描述的高度H1至H5之间的关系是堆叠燃料电池100之前的关系，并且当在堆叠方向上压缩燃料电池时，高度H1至H5之间的关系根据压缩力而改变。
图8A至图8D是燃料电池100的密封线形成突出部152附近的区域的另一配置示例的视图。图8中所示的示例中的结构与图4中所示的结构的不同在于，倾斜抑制部420的倾斜抑制突出部158和加固框架140之间的间隔、以及倾斜抑制部420的倾斜抑制突出部168和加固框架140之间的间隔未填满树脂。第一隔板150和第二隔板160由例如金属制成，并且倾斜抑制突出部158和168是刚性的。因此，即使倾斜抑制突出部158和加固框架140之间的间隔、以及倾斜抑制突出部168和加固框架140之间的间隔未填满树脂，仍由接触倾斜抑制突出部168的倾斜抑制突出部158产生阻力，从而力矩可被抵消。当如图4中所示那样这些间隔填满树脂时，刚性变得甚至更高，从而更容易抵消来自压力的倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168的形变。此外，在图8A中所示的示例中，在接收部162和加固框架140之间提供可形变的间隔165，从而也能够使接收部162用作弹性形变部。
在图8B中所示的示例中，第一隔板150的加固框架140和倾斜抑制突出部158之间的间隔以及图8A中的倾斜抑制突出部168和加固框架140之间的间隔填满树脂，但是该树脂并不延伸通向第一隔板150的倾斜抑制突出部158的右端的所有方向，也不延伸通向第二隔板160的倾斜抑制突出部168的右端的所有方向。即使以该方式树脂不延伸一直通向第一隔板150的右端的所有方向，也不延伸一直通向第二隔板160的右端的所有方向，仍能够抵消在堆叠期间由于压力而导致的倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168的形变。
在图8C中所示的示例中，除了小的间隙之外，第一隔板150的倾斜抑制突出部158和加固框架140之间的间隔填满树脂。类似地，除了小的间隙之外，第二隔板160的倾斜抑制突出部168和加固框架140之间的间隔填满树脂。在该情况下，即使倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168在堆叠期间由于压力而略微形变，仍能够抑制加固框架140再形变。
图8D是以下结构的视图，在该结构中，从接收部162的左侧上的第二接合部164a到接收部162的高度、从第二接合部164a到倾斜抑制突出部168的高度、以及从第二接合部164a到接收部162和倾斜抑制突出部168之间的第二接合部164b的高度全部相同，并且此外，接收部162、第二接合部164b、倾斜抑制突出部168和加固框架140全部填满树脂。同样地利用这种结构，在堆叠期间，首先，密封线形成突出部152接触相邻的单个电池(燃料电池100)的接收部162，并且然后倾斜抑制突出部158接触相邻的单个电池(燃料电池100)的倾斜抑制突出部168，从而力矩能够被抵消。以该方式，第二隔板160的倾斜抑制部的形状不需要是突出的形状。
图9A至图9C是燃料电池100的密封线形成突出部152附近的区域的其他配置示例的视图。在图9A中所示的结构中，在密封线形成突出部152、投影部153的和接收部162的左侧上也设置了与图8D所示的倾斜抑制部420的结构类似的结构。第二隔板160是平坦的。以该方式，在密封线形成突出部152和投影部153的两侧上也可以设置倾斜抑制部420。在图9B中所示的结构是其中图8A中的倾斜抑制部420的结构已经被添加到图8D中的结构的左侧的结构。如图9B中所示，所提供的将密封线形成突出部152和投影部153的夹在之间的两个倾斜抑制部420的结构不一定是相同的。在图9C中，省略了左侧上的倾斜抑制突出部158，代替地，加固框架140被形成为厚度与右侧上的倾斜抑制突出部158的高度相同。通过以该方式使加固框架140变厚来代替提供倾斜抑制突出部158，可以使加固框架140用作倾斜抑制部420。在图9A至图9C中所示的模式中，只需要使用两个倾斜抑制部420中的至少一个来抵消力矩，从而燃料电池100能够甚至更少地受倾斜的影响。利用图9C中所示的结构，通过使左侧上的加固框架140变厚，能够使左侧上的加固框架140用作倾斜抑制部420，但是也可以通过将另一构件(倾斜抑制构件)布置在加固框架140上而不是改变加固框架140的厚度来形成倾斜抑制部420。
第二示例实施例：图10是根据本发明的第二示例实施例的密封线形成突出部152附近的区域的视图。利用第一示例实施例的第一隔板150，倾斜抑制部420被设置在接合部410的与弹性形变部400相比的相对侧上，使得接合部410被夹在弹性形变部400和倾斜抑制部420之间。在第二示例实施例中，接合部410也用作倾斜抑制部420。即，在接合部410处从第二隔板160到第一隔板150的高度与在倾斜抑制部420处从第二隔板160到第一隔板150的高度相同，并且在接合部410和倾斜抑制部420处第一隔板150和第二隔板160之间的间隔被加固框架140占用。在接收部162和第二接合部164之间没有台阶。此外，在弹性形变部400处，在加固框架140中设置凹部141，使得在第一隔板150和加固框架140的凹部141之间提供可形变的间隔，以形成弹簧结构。在第二示例实施例中，倾斜抑制部420也用作接合部410，从而燃料电池100的面积能够更小。
第三示例实施例：图11A至11D是根据本发明的第三示例实施例的密封线形成突出部152附近的结构的视图。图11A是燃料电池100的密封线形成突出部152附近的结构的、从堆叠方向的视图，并且图11B至图11D是当分别沿着线11B-11B、线11C-11C和线11D-11D截取图11A中所示的燃料电池100时的截面的视图。第三示例实施例的燃料电池100包括以波浪形形状曲折前进或弯曲前进的密封线形成突出部152，如图11A中所示。沿着曲折前进的线或波浪形弯曲前进的线从一侧到另一侧交替地布置倾斜抑制突出部158。在图11B和图11C中的截面中，倾斜抑制部420看上去只存在于密封线形成突出部152的一侧上，但是在图11D示出的截面中，倾斜抑制部420存在于密封线形成突出部152的两侧上。因此，只需要通过两个倾斜抑制部420中的至少一个来抵消力矩，从而燃料电池100甚至更少地受倾斜的影响。此处，图11A中的竖直方向上的密封宽度Z与当倾斜抑制部420只存在于密封线形成突出部152的一侧上时几乎相同。当倾斜抑制部420被设置在密封线形成突出部152的两侧上时，密封宽度Z更大，但是通过采用第三示例实施例中所示的结构，在不增大密封宽度Z的情况下能够获得与通过在密封线形成突出部152的两侧上设置倾斜抑制部420所获得的效果类似的效果。
第四示例实施例：图12A至图12D是两条密封线被排成一行的区域中的结构的视图。例如，两条密封线被排成一行的区域存在于围绕图3中的开口1501至1506的部分处。在该情况下，如图12A和图12B中所示，倾斜抑制突出部158(158a至158c)可以被设置在三个位置中，即，在形成密封线的两个密封线形成突出部152的每侧上(使得两个密封线形成突出部152被夹在中间)，以及在两个密封线形成突出部152之间。在该情况下，通过使用倾斜抑制突出部158(158a和158b)来产生对抗试图使燃料电池100倾斜的力矩的阻力，能够抑制燃料电池100的倾斜。因此，两个密封线形成突出部152之间的倾斜抑制突出部158(158c)不一定必须是刚性的。例如，倾斜抑制突出部158c可以填充有加固框架140，如图12A中所示，或者倾斜抑制突出部158c可以未填充有加固框架140，如图12B中所示。进一步地，倾斜抑制突出部158c不一定被设置在两个密封线形成突出部152之间，如图12C中所示。使用图12C中的结构，树脂构件144可以被布置在两个投影部153之间的第一接合部154上，并且使树脂构件144用作倾斜抑制部420。即，树脂构件144可被视作本发明的倾斜抑制构件。以该方式，通过在两条密封线被排成一行的区域中也设置倾斜抑制突出部158(倾斜抑制部)，能够抑制燃料电池100的倾斜。
第五示例实施例：图13是根据本发明的第五示例实施例的燃料电池组10的视图。燃料电池组10被容纳在壳20中并且被安装在车辆中。在燃料电池组10和壳20之间设置外限制构件30。外限制构件30起缓冲构件和限制构件的作用，从而当设置有燃料电池组10的车辆从外部接收到碰撞时，燃料电池组10的燃料电池100不会变得不良对准。使用由绝缘材料制成的具有小平均直径的小物体(例如，沙子、树脂珠或玻璃珠)来形成外限制构件30。从设置在壳20的上部上的小物体供应部222将形成外限制构件30的小物体供应在壳20和燃料电池组20之间。
图14是具有外限制构件30的燃料电池组10的外边缘部的视图。在图14中，存在五个燃料电池100(100a至100e)。在该示例实施例中，外限制构件30被布置在倾斜抑制突出部158和168的外边缘上。然而，燃料电池100a的第二隔板160的倾斜抑制突出部168还可以基本上接触燃料电池100b的第一隔板150的倾斜抑制突出部158。例如，通过使用不断地压缩的并且紧密接触的状态下的倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168，倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168可以接触外限制构件30。燃料电池100a的倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168之间的间隔被填充有加固框架140，并且该加固框架140延伸到外限制构件30。同样也适用于其他燃料电池100b至100e。当设置有燃料电池组10的车辆由于来自外部的碰撞等而接收到力时，燃料电池100a至100e从外限制构件30接收到力，并且燃料电池100a至100e的隔板150和160可以形变。例如，如果隔板150和160轻微形变，则燃料电池100a的第二隔板160的倾斜抑制突出部168将接触燃料电池100b的第一隔板150的倾斜抑制突出部158，或者燃料电池100b的第二隔板160的倾斜抑制突出部168将接触燃料电池100c的第一隔板150的倾斜抑制突出部158，并且将抑制任何进一步的形变。即，通过在相邻的燃料电池100之间使倾斜抑制突出部158接触倾斜抑制突出部168，能够使隔板150和160的形变的量保持较小。因此，即使燃料电池100(100a至100e)偶然变得不良对准并且隔板150和160形变，隔板150和160的形变的量能够被保持较小并且隔板150和160的倾斜能够被抑制。加固框架140还可以延伸到设置在燃料电池100的外部上的外限制构件30，以当燃料电池100从外部接收到力时抑制燃料电池100变得不良对准。
图15是具有外限制构件30的比较示例的燃料电池组10的外边缘部的视图。该比较示例的燃料电池组10未设置有倾斜抑制突出部158或倾斜抑制突出部168。因此，在接触外限制构件30的位置中，燃料电池100a的第二隔板160不接触燃料电池100b的第一隔板150，并且燃料电池100b的第二隔板160不接触燃料电池100c的第一隔板150。因此，例如，当设置有燃料电池组10的车辆从外部接收到碰撞时，燃料电池100a至100c从外限制构件30接收到力，并且结果，燃料电池100a可以在逆时针方向上形变，并且燃料电池100b和100c可以在顺时针方向上形变。
图16是具有外限制构件30的另一比较示例的燃料电池组10的外边缘部的视图。燃料电池组10和外限制构件30的结构与图15中所示的示例中的那些相同。当设置有燃料电池组10的车辆从外部接收到碰撞时，即使燃料电池100a至100c不形变，外限制构件30的小物体仍可以到达(get)两个燃料电池100a和100b之间以及两个燃料电池100b和100c之间，并且因而阻碍在密封线形成突出部152和接收部162之间产生充足的反作用力，或者减少密封线形成突出部152和接收部162之间的密封。然而，在该示例实施例中(图14)，燃料电池100a的第二隔板160的倾斜抑制突出部168正在接触燃料电池100b的第一隔板150的倾斜抑制突出部158。此外，倾斜抑制突出部158和倾斜抑制突出部168之间的间隔被填充有加固框架140，并且加固框架140达到通向外限制构件30的所有方向，从而能够抑制外限制构件30的小物体到达两个燃料电池100a和100b之间以及两个燃料电池100b和100c之间。
图17A和图17B是第五示例实施例的修改示例的视图。在该修改示例中，使用加固框架140代替设置第一隔板150的外限制构件30侧上的倾斜抑制突出部158，来形成突出部142。类似于在图9A中所示出的，第二隔板160是平坦的。如图17A所示，可以在突出部142的顶部上布置橡胶片172，或者如图17B所示，可以在突出部142的顶部上形成图案化的锯齿状部143。在这些模式中，突出部142代替倾斜抑制突出部158用作倾斜抑制部420。而且，即使设置有燃料电池组10的车辆从外部接收到碰撞并且燃料电池100a至100c从外限制构件30接收到力，突出部142仍正在接触相邻的燃料电池的第二隔板160，从而抑制燃料电池100的形变，并且抑制外限制构件30的小物体到达燃料电池100之间。
图18是图17A中的加固框架140的平面视图。在该模式中，外限制构件30只设置在加固框架140的四个角处，未设置在壳20的整个区域中。在该情况下，例如，只需要在与外限制构件30相邻的部分中设置布置在加固框架140的突出部142上的橡胶片172。当形成在图17B中所示的图案化的锯齿状部143时，同样也适用。
图19是用于仅在加固框架140的四个角处设置外限制构件30的结构的视图。加固框架140包括突出构件145，突出构件145用于抑制形成外限制构件30的小物体在四个角附近的侧上到处走。当将形成外限制构件30的小物体供应到壳20中时，这些突出构件145使得小物体能够只被供应到加固框架140的四个角，而不被供应到加固框架140的每侧的中央附近的区域。以该方式在加固框架140上设置突出构件145使得形成外限制构件30的小物体能够只被形成在加固框架140的四个角处。
第六示例实施例：图20是根据本发明的第六示例实施例的第一隔板150的视图。沿着第一隔板150的长边的(由密封线形成突出部152形成的)第一密封线182在长边的中央部分中通向形成倾斜抑制部420的倾斜抑制突出部158的内部，并且在将长边的中央部分夹在之间的区域中通向形成倾斜抑制部420的倾斜抑制突出部158的外部。此外，在将长边的中央部分夹在之间的区域中，在密封线形成突出部152和倾斜抑制突出部158之间设置堰堤190。
图21A和图21B是当沿着图20的线20A-20A和线20B-20B截取燃料电池100时的截面的视图。图21A是当沿着线20中的线20A-20A截取燃料电池100时的截面的视图，并且图21B是当沿着图20中的线20B-20B截取燃料电池100时的截面的视图。图21B中所示的截面具有与图4中所示的结构相同的结构。
燃料电池100包括在第一接合部154的相比于加固框架140的相对侧上的、在密封线形成突出部152和倾斜抑制突出部158之间的堰堤190，如图21A中所示。当布置堰堤190时，第一接合部154的相比于加固框架140的相对侧通向由密封线形成突出部152形成的第一密封线182的内部(MEA110侧)，并且冷却剂在此处流动。当冷却剂在此处流动时，流过流路径形成部156的冷却剂的量减小，从而MEA110(图2)不再能够被充分冷却。根据该示例实施例，在密封线形成突出部152的MEA110侧上的第一接合部154上、在密封线形成突出部152和倾斜抑制突出部158之间设置堰堤190，从而抑制冷却剂在第一接合部154上分流和流动。结果，MEA110能够被充分冷却。此外，除了用作堰堤之外，堰堤190还承担作为倾斜抑制构件的倾斜抑制部420的功能。
图22A至图22C是堰堤形状的示例的视图。在图22A中所示的示例中，堰堤190a的形状是半椭圆形的，并且与流体的优选地抑制流动的流动方向正交。在图22B中所示的示例中，堰堤190b的形状是圆形的，其中沿着密封线形成突出部152设置多个圆形堰堤190b。在图22C中所示的示例中，堰堤190c的形状是椭圆形的，并且与流体的优选地抑制流动的流动方向平行。以该方式，堰堤190的方向可以正交于或平行于流体的优选地抑制流动的流动方向，或者堰堤190可以是圆形的并且不建立方向。此外，堰堤190a至190c不一定完全停止流体的流动，只要它们减少分流到第一接合部154的流体的量就行。例如，能够通过将诸如聚氨酯泡沫的树脂或橡胶粘附到第一接合部154的与加固框架140相比的相对侧来容易地形成堰堤190。
图23是第六示例实施例的修改示例的视图。在该修改示例中，类似于图11A至11D中所示的示例，沿着第一隔板150的长边的区域中的密封线形成突出部152以曲折的或波浪形的形状弯曲前进。此外，倾斜抑制突出部158和堰堤190被交替地设置。如果第一密封线182(即，密封线形成突出部152)具有线性形状，则由于平面内的位置而导致反作用力可能减小，但是如果第一密封线182(即，密封线形成突出部152)具有曲折的或波浪形的形状，则能够减轻反作用力的平面内偏离。此外，除了使第一密封线182(即，密封线形成突出部152)以曲折的或波浪形的形状弯曲前进之外，倾斜抑制突出部158和堰堤190还被交替地设置，从而能够减少密封宽度Z，而且，能够减少流体的分流流动速率。
如上所述，可以使用隔板的倾斜抑制突出部158和168来形成倾斜抑制部420，或通过使加固框架140的厚度较厚来形成倾斜抑制部420。还可以通过在第一接合部154上布置聚氨酯泡沫的树脂构件或橡胶来形成倾斜抑制部420。进一步地，可以在第一接合部154的与加固框架相比的相对侧上布置堰堤190，并且可以使该堰堤190用作倾斜抑制部420。可以使用隔板的倾斜抑制突出部158和168来形成倾斜抑制部420，并且还可以在第一接合部154的与加固框架相比的相对侧上设置堰堤190。
在以上所描述的示例实施例中，形成密封层的橡胶片170被布置在接收部162上，但是橡胶片170还可以被设置在密封线形成突出部152的顶部上。此外，形成密封层的材料不限于橡胶。即，可以使用由树脂制成的密封层代替橡胶片170。不一定提供密封层(橡胶片170)。即使在没有密封层的情况下仍能够抑制隔板150和160的倾斜。
尽管已经参照本发明的各个示例实施例描述了本发明，但是这些示例实施例旨在于促进对本发明的理解。要理解到，本发明不限于所描述的实施例或构造，而是在不背离本发明的范围的情况下可以利用各个改变、修改或改进来实现本发明。

Claims (12)

1.一种燃料电池，包括：
膜电极组件；
加固框架(140)，所述加固框架支撑所述膜电极组件的外边缘部；以及
第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板将所述膜电极组件和所述加固框架夹在之间，
其中，
所述第一隔板(150)包括：
密封线形成突出部(152)，当堆叠所述燃料电池时，所述密封线形成突出部(152)被按压靠着相邻地布置的燃料电池的所述第二隔板，使得形成密封线；以及
第一接合部(154)，所述第一接合部设置在所述密封线形成突出部的两侧上；
所述第二隔板(160)包括：
接收部(162)，所述接收部被按压靠着相邻地布置的燃料电池的所述第一隔板的所述密封线形成突出部，使得形成所述密封线；以及
第二接合部(164)，所述第二接合部设置在所述接收部的两侧上；以及
所述燃料电池包括倾斜抑制部(158，168)，所述倾斜抑制部(158，168)设置在所述密封线形成突出部(152)和所述接收部(162)的两侧中的至少一侧上。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，
所述第一隔板(150)包括投影部(153)，所述投影部(153)设置在所述密封线形成突出部(152)和所述第一接合部(154)之间。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，
在堆叠所述燃料电池之前，在堆叠方向上，所述密封线形成突出部(152)的顶部和所述接收部(162)之间的距离大于所述倾斜抑制部(158)的厚度。
4.根据权利要求3所述的燃料电池，其中，
在堆叠所述燃料电池之前，在所述堆叠方向上，从所述第一接合部(154)到所述密封线形成突出部(152)的所述顶部的高度(H1)比从所述第一接合部(154)到所述倾斜抑制部(158)的高度(H3)高。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料电池，其中，
所述倾斜抑制部(158)是所述第一隔板的在与所述密封线形成突出部(152)的突出方向相同的方向上相对于所述第一接合部(154)突出的部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的燃料电池，其中，
所述倾斜抑制部(168)是所述第二隔板的在与所述密封线形成突出部(152)的突出方向相反的方向上相对于所述第二接合部(164)突出的部分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的燃料电池，其中，
所述倾斜抑制部的在所述第一隔板(150)和所述第二隔板(160)之间的间隔被所述加固框架占用。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池，其中，
所述加固框架(140)延伸到设置在所述燃料电池的外部上的外限制构件(30)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的燃料电池，其中，
所述倾斜抑制部由所述加固框架(140)形成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的燃料电池，其中，
所述倾斜抑制部设置在所述第一接合部(154)的与所述加固框架相比的相对侧上、或设置在所述第二接合部(164)的与所述加固框架相比的相对侧上。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的燃料电池，还包括：
堰堤(190)，所述堰堤(190)设置在所述第一接合部的与所述加固框架相比的相对侧上、或设置在所述第二接合部的与所述加固框架相比的相对侧上。
12.根据权利要求11所述的燃料电池，其中，
所述堰堤(190)被布置成与所述密封线形成突出部相比更靠近所述膜电极组件侧。
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