CN105378998A - 变形吸收构件和燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的冷却水的体积变动并且使流通良好的变形吸收构件。变形吸收构件(30)层叠在成对组装的阳极侧分隔件(11)和阴极侧分隔件(12)之间来使用，用于吸收燃料电池(1)的层叠构件(例如，由阳极侧分隔件和阴极侧分隔件构成的分隔件单元(10)、膜电极接合体(20))各自的变形。变形吸收构件具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向(X)的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。

Description

变形吸收构件和燃料电池

技术领域

本发明涉及一种变形吸收构件以及设置有该变形吸收构件的燃料电池。

背景技术

以往，燃料电池是由膜电极接合体和分隔件交替地层叠多层而成的。存在有如下的燃料电池：层叠于膜电极接合体的至少单面的分隔件利用由阳极侧分隔件和阴极侧分隔件组成的分隔件单元构成，并且在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间配设有变形吸收构件。变形吸收构件用于吸收膜电极接合体、分隔件的沿着层叠方向的变形。存在有如下的燃料电池：通过在燃料电池堆的内部配设弹簧状的变形吸收构件来吸收层叠构件的变形(例如，参照专利文献1。)。

燃料电池构成为将交替地层叠多层的膜电极接合体和分隔件收纳于壳体的结构。因为燃料电池对应于膜电极接合体的层叠数而获得高输出，所以希望增加该膜电极接合体的层叠数。

然而，因为膜电极接合体伴随着发电而发热，所以使冷却水在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间流通。当变形吸收构件引起流通的冷却水的体积变动时，例如膜电极接合体不能被充分冷却，所以该冷却水的流通所需的送水系统变得复杂。因此，需要配设在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的变形吸收构件在吸收膜电极接合体、分隔件的沿着层叠方向的变形的同时，还不能阻碍冷却水的流通。

专利文献1：日本特开2012-129108号公报

发明内容

发明要解决的问题

这样一来，需要一种能够抑制阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的冷却水的体积的变动并且使该冷却水的流通不失衡地良好进行的变形吸收构件和设置有该变形吸收构件的燃料电池。

本发明为了解决上述课题而做成，其目的在于提供一种抑制阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的冷却介质(例如冷却水)的体积变动且使冷却水良好地流通的变形吸收构件。而且，其目的在于提供一种设置有该变形吸收构件的燃料电池。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的的本发明的变形吸收构件是层叠在成对组装的阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间来使用，用于吸收燃料电池的层叠构件各自的变形。变形吸收构件具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。

为了达成上述目的的本发明的燃料电池具有：变形吸收构件、分隔件单元、膜电极接合体以及壳体。变形吸收构件由上述记载的结构构成。分隔件单元将变形吸收构件层叠在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间。膜电极接合体层叠于分隔件单元，并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体用于将变形吸收构件、分隔件单元以及膜电极接合体保持为一体。

附图说明

图1是表示设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的立体图。

图2是将设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的局部分解成每个结构构件来示出的分解立体图。

图3是从侧面表示设置有第1实施方式的变形吸收构件的燃料电池的主要部件的剖视图。

图4是表示第1实施方式的变形吸收构件的局部的立体图。

图5是表示第1实施方式的变形吸收构件的局部的俯视图。

图6是示意性地表示第1实施方式的变形吸收构件的局部的侧视图。

图7是表示第1实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的立体图。

图8是表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的立体图。

图9是表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的俯视图。

图10是示意性地表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的侧视图。

图11是示意性地表示第1实施方式的变形例2的变形吸收构件的立起片的弹簧特性的侧视图。

图12是表示第2实施方式的变形吸收构件的局部的立体图。

图13是表示第2实施方式的变形吸收构件的局部的俯视图。

图14是示意性地表示第2实施方式的变形吸收构件的局部的侧视图。

图15是表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的立体图。

图16是表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的俯视图。

图17是示意性地表示第2实施方式的变形例1的变形吸收构件的局部的侧视图。

图18是表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的立体图。

图19是表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的俯视图。

图20是示意性地表示第2实施方式的变形例2的变形吸收构件的局部的侧视图。

图21是表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的立体图。

图22是表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的俯视图。

图23是示意性地表示第2实施方式的变形例3的变形吸收构件的局部的侧视图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边说明本发明的第1和第2实施方式。在附图的说明中，对于相同的要素标注相同的附图标记，而省略重复说明。为了便于说明，有时将附图中构件的大小、比例进行夸大而与实际的大小、比例不同。

(第1实施方式)

参照图1～图6，说明第1实施方式的变形吸收构件30和设置有该变形吸收构件30的燃料电池1。

图1是表示设置有变形吸收构件30的燃料电池1的立体图。图2是将设置有变形吸收构件30的燃料电池1的局部分解成每个结构构件来示出的分解立体图。图3是从侧面表示设置有变形吸收构件30的燃料电池1的主要部件的剖视图。图4是表示变形吸收构件30的局部的立体图。图5是表示图4中的区域A的变形吸收构件30的局部的俯视图。图6是示意性地表示图4中的B-B’线处的变形吸收构件30的局部的侧视图。

变形吸收构件30层叠在成对组装的阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间来使用，用于吸收燃料电池1的层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)各自的变形。变形吸收构件30具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。

特别是，第1实施方式的变形吸收构件30的吸收部具有多个从基材31的一个面31a沿着层叠方向X突出成格子状的、自由变形的突出部(例如立起片32)。一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)配设为，一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)于在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间流通的冷却介质(例如冷却水)的一个流通方向Y的上游侧和下游侧相邻，并且一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)在与一个流通方向Y交叉的另一个流通方向Z上使彼此的位置局部错开。

燃料电池1具有变形吸收构件30、分隔件单元10、膜电极接合体20以及壳体100。变形吸收构件30由上述结构构成。分隔件单元10将变形吸收构件30层叠在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间。膜电极接合体20层叠于分隔件单元10，并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体100将变形吸收构件30、分隔件单元10以及膜电极接合体20保持为一体。

燃料电池1包含分隔件单元10、膜电极接合体20、变形吸收构件30以及壳体100。以下，一边参照图1～图6，一边按顺序说明燃料电池1的各结构。

如图2和图3所示，分隔件单元10与膜电极接合体20交替地层叠，用于使相邻的膜电极接合体20分隔开。

具体而言，分隔件单元10使相邻的膜电极接合体20分隔开并且使由膜电极接合体20产生的电力沿着层叠方向X通电，而且分别使燃料介质和冷却介质(例如冷却水)流通。分隔件单元10具有阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12。

阳极侧分隔件11与膜电极接合体20所具有的阳极22抵接。阳极侧分隔件11由具有导电性材料的金属构成，且形成为比阳极22大的薄板状。阳极侧分隔件11在其长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口11a、冷却流体供给口11b以及阴极气体供给口11c相当的贯通孔。同样，阳极侧分隔件11在其长度方向的另一端开设有与阴极气体排出口11d、冷却流体排出口11e以及阳极气体排出口11f相当的贯通孔。

如图3所示，在阳极侧分隔件11的中央以规定的间隔形成有多个凹凸形状，以构成使燃料气体(氢气)和冷却水分开流动的流路部11g。阳极侧分隔件11将凹凸形状中的与阳极22接触而形成的闭合空间作为向阳极22供给氢的阳极气体流路13来使用。另一方面，阳极侧分隔件11将凹凸状的形状中的隔着变形吸收构件30而在阳极侧分隔件11与阴极侧分隔件12之间形成的闭合空间作为供给冷却水的冷却水流路14来使用。

使阴极侧分隔件12与膜电极接合体20所具有的阴极23抵接。阴极侧分隔件12由具有导电性材料的金属构成，且形成为比阴极23大的薄板状。阴极侧分隔件12在其长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口12a、冷却流体供给口12b以及阴极气体供给口12c相当的贯通孔。同样，阴极侧分隔件12在其长度方向的另一端开设有分别与阴极气体排出口12d、冷却流体排出口12e以及阳极气体排出口12f相当的贯通孔。

如图3所示，在阴极侧分隔件12的中央以规定的间隔形成有多个凹凸形状，以构成使氧化剂气体(含有氧的空气或者纯氧)和冷却水分开流动的流路部12g。阴极侧分隔件12将凹凸状的形状中的与阴极23接触而形成的闭合空间作为向阴极23供给氧化剂气体的阴极气体流路15来使用。另一方面，阴极侧分隔件12将凹凸状的形状中的隔着变形吸收构件30而在阴极侧分隔件12与阳极侧分隔件11之间形成的闭合空间作为供给冷却水的冷却水流路14来使用。阳极侧分隔件11的冷却水流路14和设置于阴极侧分隔件12的冷却水流路14形成为一条冷却水用的流路。

如图2和图3所示，膜电极接合体20与分隔件单元10交替地层叠，并且使用所供给的燃料介质来发电。

具体而言，膜电极接合体20通过使供给来的氢和氧发生化学反应而产生电力。膜电极接合体20是在以隔着电解质膜21相对的方式将阳极22和阴极23接合在一起的状态下利用框体24保持为一体而形成的。膜电极接合体20通常被称为MEA(membraneelectrodeassembly)。电解质膜21例如由固体的高分子材料构成，且形成为薄板状。固体高分子材料例如使用能够传导氢离子并且在湿润状态下具有良好的导电性的氟系树脂。

阳极22是层叠电极催化剂层、防水层以及气体扩散层而构成的，并且形成为比电解质膜21稍小的薄板状。阴极23是层叠电极催化剂层、防水层以及气体扩散层而构成的，并且形成为与阳极22同样的大小的薄板状。阳极22和阴极23的电极催化剂层包含在导电性的载体上承载有催化剂成分的电极催化剂和高分子电解质。阳极22和阴极23的气体扩散层例如是由丝编制而成的交叉形状碳纤维、碳纤维纸、或者碳纤维毡所形成，该丝由具有充分的气体扩散性和导电性的碳纤维构成。

框体24将层叠在一起的电解质膜21、阳极22以及阴极23的外周保持为一体。框体24例如由具有电绝缘性的树脂构成，形成为与分隔件单元10的外周部分的外形形状相同的外形形状。框体24在其长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口24a、冷却流体供给口24b以及阴极气体供给口24c相当的贯通孔。同样，框体24在其长度方向的另一端开设有分别与阴极气体排出口24d、冷却流体排出口24e以及阳极气体排出口24f相当的贯通孔。

膜电极接合体20和分隔件单元10需要在彼此密封的状态下交替地层叠多层。因此，利用密封构件将相邻的膜电极接合体20和分隔件单元10的外周密封起来。密封构件例如使用热固化性树脂。热固化性树脂例如从酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等中选择。

如图2～图6所示，变形吸收构件30层叠在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间，用于吸收燃料电池1的层叠构件各自的变形。

具体而言，在组装燃料电池1时，变形吸收构件30通过自身变形来吸收阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12的构成燃料气体和冷却水的流路的凹凸形状的制造误差。而且，在燃料电池1工作中，变形吸收构件30通过自身变形来吸收由分隔件单元10发生热膨胀所引起的层叠方向X的变形和由膜电极接合体20吸收所供给的介质并发生膨胀所引起的层叠方向X的变形。因此，对交替地层叠多层的分隔件单元10和膜电极接合体20施加较大压力，来使分隔件单元10和膜电极接合体20彼此紧密接触。在交替地层叠多层而成的分隔件单元10和膜电极接合体20彼此越紧密接触，越降低了这些构件的电阻，能够使发电效率提高。

变形吸收构件30由基材31和多个立起片32形成，该基材31相当于具有导电性的金属制的薄板，该多个立起片32在该基材31的一个面31a上形成为锯齿状。立起片32是在将基材31的一个面31a冲裁为U字形状后、从该冲裁孔31b立起而形成的。立起片32相对于基材31具有悬臂梁状的结构，因此，具有能够弹性变形的弹簧功能。如图3所示，立起片32使从设置于基材31的一个面31a的基端侧的固定端部32a延伸出来的顶端侧的自由端部32b与阳极侧分隔件11抵接。如图4和图5所示，立起片32形成为例如基端侧的固定端部32a的宽度与从固定端部32a沿着一个流通方向Y延伸出来的顶端侧的自由端部32b的宽度相同的矩形状。多个立起片32以使自由端部32b的朝向相同的方式形成。图4所示的W是供冷却水流通的路径。冷却水以绕着立起片32的方式沿着一个流通方向Y和另一个流通方向Z流通。

在这里，一个立起片32M以与在一个流通方向Y和另一个流通方向Z上相邻的另一个立起片32N使彼此的位置错开半个齿距的方式配设。即、多个立起片32在基材31的一个面31a上形成为锯齿状。这样的结构相当于用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部的突出部。

如图1和图2所示，壳体100用于将层叠有多组的分隔件单元10、膜电极接合体20以及变形吸收构件30保持为一体。

壳体100包含一对端板101、102、一对集电板103、104、一对连结板106、一对加强板107以及螺钉108。

如图2所示，一对端板101、102用于夹持一对集电板103、104并进行施力。一对集电板103、104配设在借助一对集电板103、104而层叠有多组的分隔件单元10、膜电极接合体20以及变形吸收构件30的两端。除了局部形状以外，一对端板101和102的外形形状与层厚增加的膜电极接合体20的外形形状相同。一对端板101和102例如由金属构成，并且在与一对集电板103和104抵接的部分设置有绝缘体。在一对端板101、102中，只在端板101的长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口101a、冷却流体供给口101b以及阴极气体供给口101c相当的贯通孔。同样，只在端板101的长度方向的另一端开设有分别与阴极气体排出口101d、冷却流体排出口101e以及阳极气体排出口101f相当的贯通孔。一对端板101、102开设有供上述一对集电板103、104的突起部103i、104i贯通的贯通孔101j、102j。

一对集电板103、104借助分隔件单元10和变形吸收构件30将由膜电极接合体20产生的电力取出到外部。如图2所示，一对集电板103、104配设在层叠了多组的分隔件单元10、膜电极接合体20以及变形吸收构件30的两端。即、一对集电板103、104以一对集电板103、104的内侧邻接的方式配设。除了局部形状以外，一对集电板103、104的外形形状与层厚稍厚的膜电极接合体20的外形形状相同。在一对集电板103、104中，只在集电板103的长度方向的一端开设有分别与阳极气体供给口103a、冷却流体供给口103b以及阴极气体供给口103c相当的贯通孔。同样，只在集电板103的长度方向的另一端开设有分别与阴极气体排出口103d、冷却流体排出口103e以及阳极气体排出口103f相当的贯通孔。

一对集电板103、104在其中央具有集电部103h、104h。集电部103h、104h例如由不使气体透过的致密碳那样的导电性材料构成，形成为外形比阳极22和阴极23的外形稍小的薄板状。集电部103h、104h与层叠有多层的最外层的膜电极接合体20抵接。从集电部103h、104h的一个面突出设置有具有导电性的圆柱形状的突起部103i、104i。如图2所示，突起部103i、104i贯通一对端板101、102的贯通孔101j、102j，并来到外部。

一对连结板106例如由金属构成且形成为板状。一对连结板106从一对端板101、102的长度方向的两侧相面对地保持一对端板101、102。一对加强板107例如由金属构成，形成为比一对连结板106细长的板状。一对加强板107从一对端板101、102的短边方向的两侧相面对地保持一对端板101、102。多个螺钉108将一对连结板106和一对加强板107固定于一对端板101、102。

采用上述第1实施方式，利用以下结构发挥作用效果。

变形吸收构件30层叠在成对组装的阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间来使用，用于吸收燃料电池1的层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)各自的变形。变形吸收构件30具有用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。

采用这样的结构，利用变形吸收构件30的吸收部吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差，使得阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12在与层叠构件的层叠方向X交叉的面内均匀变形。即、能够使设置于阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量在与层叠构件的层叠方向X交叉的面内变得均匀。因此，利用变形吸收构件30的吸收部能够抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水的体积变动且使流通良好。

燃料电池1具有：变形吸收构件30、分隔件单元10、膜电极接合体20以及壳体100。变形吸收构件30由上述结构构成。分隔件单元10将变形吸收构件30层叠在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间。膜电极接合体20层叠于分隔件单元10，并且使用所供给的燃料介质来发电。壳体100将变形吸收构件30、分隔件单元10以及膜电极接合体20保持为一体。

采用这样的燃料电池1，因为设置有具有吸收部的变形吸收构件30，该吸收部用于吸收与层叠构件的沿着层叠方向X的变形相伴的应力的面内分布的偏差，所以能够获得所希望的输出而不产生由膜电极接合体20的冷却不足引起的电池特性的降低等。

第1实施方式的变形吸收构件30的吸收部具有从基材31的一个面31a沿着层叠方向X突出成格子状的、自由变形的突出部(例如，立起片32)。一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)配设为，一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)于在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间流通的冷却介质的一个流通方向Y的上游侧和下游侧相邻，并且一个突出部(相当于一个立起片32M)和另一个突出部(相当于另一个立起片32N)在与一个流通方向Y交叉的另一个流通方向Z上使彼此的位置局部错开。

采用这样的结构，能够在从流体供给口沿着冷却流体排出口的一个流通方向Y和与一个流通方向Y正交的其他流通方向Z上抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的、变形吸收构件30的层叠方向X上的疏密的偏差。即、因为在一个流通方向Y和另一个流通方向Z上将多个突出部(例如立起片32)配设为锯齿状，所以能够抑制变形吸收构件30在层叠方向X上的疏密的偏差。其结果，多个突出部(例如立起片32)能够使阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12在由一个流通方向Y和另一个流通方向Z构成的平面内均匀变形而不发生局部歪斜。因此，能够使设置在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量在由一个流通方向Y和另一个流通方向Z构成的平面内变得均匀。

而且，在变形吸收构件30中，突出部能够由从基材31的一个面31a立起的悬臂梁状的立起片32构成。

采用这样的结构，由于立起片32与基材31一体形成，因此很难从基材31脱落，可靠度较高。而且，立起片32能够通过在将基材31的一个面31a冲裁为U字形状等后、从该冲裁孔31b立起那样的简便结构而形成。另外，立起片32的形状、在基材31的一个面31a上的配设位置等能够任意设定。同样，立起片32能够通过对基材31的材质进行适合地选择而获得所需的弯曲强度。

(第1实施方式的变形例1)

参照图7说明第1实施方式的变形例1的变形吸收构件40。

图7是表示变形吸收构件40的局部的立体图。

对于第1实施方式的变形例1的变形吸收构件40而言，使由板状构成的保持构件41抵接于基材31的另一个面的结构与上述第1实施方式不同。

在第1实施方式的变形例1中，对于由与上述第1实施方式相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记并省略上述说明。

变形吸收构件40与变形吸收构件30一样，具有基材31和多个立起片32，该基材31与带有导电性的金属制的薄板相当，该多个立起片32在该基材31的一个面31a上形成为锯齿状。而且，变形吸收构件40与变形吸收构件30不同，具有板状的保持构件41。保持构件41由具有导电性的金属制的薄板构成，形成为与基材31的外形形状相同的大小。保持构件41与基材31的同一个面31a相对的另一面侧抵接。保持构件41能够通过激光焊接等与基材31接合。

采用上述第1实施方式的变形例1，利用以下结构发挥作用效果。

变形吸收构件40除了具有基材31和从基材的一个面31a突出的立起片32以外，还具有保持构件41。保持构件41与基材31的同一个面31a相对的另一面抵接，并且构成为板状。

采用这样的结构，基材31的另一面侧借助保持构件41与阴极侧分隔件12、阳极侧分隔件11抵接。即、基材31即使形成有开设成格子状的冲裁孔31b，也能够利用保持构件41使自阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11受到的荷重均匀地分散。因此，变形吸收构件40能够不受开设的冲裁孔31影响而有效地吸收与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11的沿着层叠方向的变形相伴的应力的面内分布的偏差。

对于在上述变形吸收构件中具有保持构件41的结构而言，也能够应用在后述的全部实施方式中。

(第1实施方式的变形例2)

参照图8～图11，说明第1实施方式的变形例2的变形吸收构件50。

图8是表示变形吸收构件50的局部的立体图。图9是表示图8中的区域C内的变形吸收构件50的局部的俯视图。图10是示意性地表示图8中的D-D’线处的变形吸收构件50的局部的侧视图。图11是示意性地表示变形吸收构件50的立起片52的弹簧特性的侧视图。

对于第1实施方式的变形例2的变形吸收构件50而言，与上述第1实施方式的不同点在于，在立起片52的变形超过规定的范围的情况下使该立起片52的自由端部52b与例如阴极侧分隔件12接触的结构。

在第1实施方式的变形例2中，针对由与上述第1实施方式相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记并省略上述说明。

变形吸收构件50与变形吸收构件30一样，由与具有导电性的金属制的薄板相当的基材31和在该基材31的一个面31a形成为锯齿状的多个立起片52构成。立起片52与立起片32一样，是在将基材31的一个面31a冲裁为U字形状后自该冲裁孔31c立起而形成的。但是，立起片52与立起片32相比在一个流通方向Y上冲裁成长条。立起片52相对于基材31具有悬臂梁状的结构，并且具有能够弹性变形的弹簧功能。立起片52使从基材31的基端侧的固定端部52a延伸出来的顶端侧的自由端部52b弯折为L字状。图8所示的W是供冷却水流通的流通路径。冷却水以绕着立起片52的方式沿着一个流通方向Y和另一个流通方向Z流通。

如图11的(a)所示，立起片52在沿着层叠方向X与层叠构件抵接的状态下，自由端部52b与邻接于固定端部52a一侧的阴极侧分隔件12离得较远。另外，如图11的(b)所示，虽然立起片52在被层叠构件沿着层叠方向X在规定的范围内按压的状态下弯折且变形，但是自由端部52b还是与阴极侧分隔件12分开。在这里，如图11的(c)所示，立起片52在被层叠构件沿着层叠方向X超过规定的范围地强力按压的状态下，发生较大弯折并变形，从而使自由端部52b与阴极侧分隔件12接触。

采用上述第1实施方式的变形例2，利用以下结构发挥作用效果。

在变形吸收构件50中，当立起片52被层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)按压而超过规定的范围地变形时，使从位于基材31的一个面31a的固定端部52a沿着一个流通方向Y延伸的自由端部52b与阴极侧分隔件12或者阳极侧分隔件11接触。

采用这样的结构，即使立起片52被层叠构件超过规定的范围地过度按压，也会使以弯折的方式变形的自由端部52b与阳极侧分隔件11或者阴极侧分隔件12接触，从而能够抑制层叠构件的过度移动。

(第2实施方式)

参照图12～图14，说明第2实施方式的变形吸收构件60。

图12是表示变形吸收构件60的局部的立体图。图13是表示图12中的区域E内的变形吸收构件60的局部的俯视图。图14是示意性地表示图12中的F-F’线处的变形吸收构件60的局部的侧视图。

对于第2实施方式的变形吸收构件60而言，利用限制部(例如止挡件63)将层叠构件的变形限制在规定的范围内的结构与上述第1实施方式不同。

在第2实施方式中，对于由与上述第1实施方式相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记而省略上述说明。

变形吸收构件60与变形吸收构件30一样，具有多个从基材31的一个面31a沿着层叠方向X突出成格子状且自由变形的立起片32。变形吸收构件60与变形吸收构件30不同，将多个立起片32配设为在一个流通方向Y上呈直线状对齐。在这里，变形吸收构件60与变形吸收构件30不同，具有将层叠构件的变形限制在规定的范围内的限制部。限制部例如相当于止挡件63。层叠构件例如相当于由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20。

止挡件63是在将基材31的一个面31a冲裁为矩形状后、从该冲裁孔31d立起而形成的。止挡件63与立起片32一样，相对于基材31具有悬臂梁状的结构。另一方面，止挡件63与立起片32不同，以相对于一个流通方向Y和另一个流通方向Z正交的方式沿着层叠方向X垂直地立起。止挡件63与变形前的立起片32相比，在层叠方向X上较短。止挡件63以沿着一个流通方向Y与立起片32相邻的方式设置于基材31。止挡件63通过将使立起片32变形的同时不断按压的层叠构件卡固，而将层叠构件沿着层叠方向X的变形限制在规定的范围内。因为止挡件63能够沿着层叠方向X垂直地立起，所以在被层叠构件沿着层叠方向X按压的情况下，能够防止止挡件63自身发生弹性变形。

采用上述第2实施方式，利用以下的结构发挥作用效果。

在变形吸收构件60中，吸收部具有突出部(例如立起片32)和限制部(例如止挡件63)。突出部(例如立起片32)从基材31的一个面31a沿着层叠方向X突出成格子状且自由变形。限制部(例如止挡件63)从一个面31a沿着层叠方向X突出，并且与变形前的突出部(例如立起片32)相比，层叠方向X上的尺寸较短。在这里，限制部(例如止挡件63)将层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)沿着层叠方向X的变形限制在规定的范围内。

采用这样的结构，当被层叠构件按压而变形的突出部(例如立起片32)的变形量为规定值时，通过使层叠构件与限制部(例如止挡件63)抵接，能够将层叠构件的变形限制在规定的范围内。因此，即使立起片32被层叠构件过度按压，也能够利用止挡件63将层叠构件的变形抑制在规定的范围内。即、止挡件63能够减少设置于阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量而不使阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12发生所需以上的变形。

而且，限制部(例如止挡件63)能够在被层叠构件(例如，由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)按压时不发生变形地限制这些层叠构件的变形。

采用这样的结构，例如，通过使止挡件63沿着层叠方向X垂直地立起，在被层叠构件沿着层叠方向X按压的情况下，能够抑制该层叠构件的过度变形，并且防止层叠构件的损伤。

(第2实施方式的变形例1)

参照图15～图17，说明第2实施方式的变形例1的变形吸收构件70。

图15是表示变形吸收构件70的局部的立体图。图16是表示图15中的区域G内的变形吸收构件70的局部的俯视图。图17是示意性地表示图15中的H-H’线处的变形吸收构件70的局部的侧视图。

对于第2实施方式的变形例1的变形吸收构件70而言，限制部(例如止挡件73)沿着一个流通方向Y不与突出部(例如立起片32)重叠的结构与上述第2实施方式不同。

在第2实施方式的变形例1中，对于由与上述第2实施方式相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记而省略上述说明。

止挡件73与止挡件63一样，是在将基材31的一个面31a冲裁为矩形状后从该冲裁孔31e立起而形成的。止挡件73与止挡件63一样，相对于基材31具有悬臂梁状的结构，并且沿着层叠方向X垂直地立起。止挡件73与止挡件63一样，与变形前的立起片32相比，层叠方向X上的尺寸较短。在这里，止挡件73与止挡件63不同，止挡件73以沿着一个流通方向Y不与立起片32重叠的方式设置于基材31。止挡件73通过将使立起片32变形的同时不断按压的层叠构件卡固，将层叠构件的沿着层叠方向X的变形限制在规定的范围内。因为止挡件73沿着层叠方向X垂直地立起，所以在被层叠构件沿着层叠方向X按压的情况下，能够防止止挡件73自身发生弹性变形。

采用上述第2实施方式的变形例1，利用以下结构发挥作用效果。

在变形吸收构件70中，限制部(例如止挡件73)沿着一个流通方向Y不与突出部(例如立起片32)重叠。

采用这样的结构，能够在从流体供给口沿着冷却流体排出口的一个流通方向Y上抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的、变形吸收构件70在层叠方向X上的疏密的偏差。即、在一个流通方向Y上将止挡件73和立起片32以在倾斜方向上相邻的方式交替地配设，因此能够抑制一个流通方向Y和另一个流通方向Z上的变形吸收构件70在层叠方向X上的疏密的偏差。

(第2实施方式的变形例2)

参照图18～图20，说明第2实施方式的变形例2的变形吸收构件80。

图18是表示变形吸收构件80的局部的立体图。图19是表示图18中的区域J内的变形吸收构件80的局部的俯视图。图20是示意性地表示图18中的K-K’线处的变形吸收构件80的局部的侧视图。

对于第2实施方式的变形例2的变形吸收构件80而言，将止挡件63和止挡件73配设成锯齿状的结构与上述第2实施方式和第2实施方式的变形例1不同。

在第2实施方式的变形例2中，针对由与上述第2实施方式或者第2实施方式的变形例1相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记而省略上述说明。

变形吸收构件80相当于将变形吸收构件60和变形吸收构件70组合而成的结构，该变形吸收构件60处于将沿着一个流通方向Y配设的多个止挡件63减少而隔排设置的状态，该变形吸收构件70处于将沿着一个流通方向Y配设的多个止挡件73减少而隔排设置的状态。变形吸收构件80将止挡件63和止挡件73沿着一个流通方向Y交替地配设。

采用上述第2实施方式的变形例2，利用以下结构发挥作用效果。

变形吸收构件80将沿着一个流通方向Y与突出部(例如立起片32)重叠的限制部(例如止挡件63)和沿着一个流通方向Y不与突出部(例如立起片32)重叠的限制部(例如止挡件73)沿着一个流通方向Y交替地形成。

采用这样的结构，在从流体供给口沿着冷却流体排出口的一个流通方向Y和与一个流通方向Y正交的另一个流通方向Z上，能够抑制阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的、变形吸收构件80在层叠方向X上的疏密的偏差而使其均匀。即、因为在一个流通方向Y和另一个流通方向Z上，止挡件73和立起片32均交替地配设为锯齿状，能够有效地抑制变形吸收构件70的层叠方向X上的疏密的偏差。

(第2实施方式的变形例3)

参照图21～图23，说明第2实施方式的变形例3的变形吸收构件90。

图21是表示变形吸收构件90的局部的立体图。图22是表示图21中的区域L内的变形吸收构件90的局部的俯视图。图23是示意性地表示图21中的M-M’线处的变形吸收构件90的局部的侧视图。

对于第2实施方式的变形例3的变形吸收构件90而言，限制部(例如止挡件93)被层叠构件按压时发生变形的结构与上述第2实施方式不同。

在第2实施方式的变形例3中，针对由与上述第2实施方式相同的结构构成的构件，使用相同的附图标记而省略上述说明。

变形吸收构件90的止挡件93与变形吸收构件60的止挡件63一样，是在将基材31的一个面31a冲裁为矩形状后从该冲裁孔31d立起而形成的。止挡件93与止挡件63一样，相对于基材31具有悬臂梁状的结构。另一方面，止挡件93与止挡件63不同，止挡件93以与一个流通方向Y交叉并且沿着层叠方向X倾斜的方式立起。止挡件93相对于层叠方向X沿着与立起片32相同的方向倾斜。止挡件93与变形前的立起片32相比，层叠方向X上的尺寸较短。止挡件93通过将使立起片32变形的同时不断按压的层叠构件卡固，将层叠构件沿着层叠方向X的变形限制在规定的范围内。因为止挡件93沿着层叠方向X倾斜地立起，所以在被层叠构件沿着层叠方向X按压的情况下，止挡件93自身发生弹性变形。

采用上述第2实施方式的变形例3，利用以下结构发挥作用效果。

在变形吸收构件90中，限制部(例如止挡件93)在被层叠构件(例如由阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12构成的分隔件单元10、膜电极接合体20)按压时至少发生弹性变形来限制这些层叠构件的变形。

采用这样的结构，例如，通过使止挡件93沿着层叠方向X倾斜地立起，止挡件93在被层叠构件沿着层叠方向X按压的情况下，能够发生弹性变形。因此，在利用止挡件93将层叠构件的变形限制在规定的范围内的同时，能够不使进行按压的层叠构件和被按压的止挡件93彼此过度施力而防止各自的损伤。即、止挡件93能够在减轻阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12的变形的同时，减少设置在阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12之间的冷却水流路14的体积的变化量。

此外，本发明基于权利要求书所记载的结构能够进行各种改变，这些也是本发明的范畴。

例如，能够在膜电极接合体20的一面侧配设用于夹持变形吸收构件30的分隔件单元10(阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件)，并且在膜电极接合体20的另一面侧配设不夹持变形吸收构件30的单独的分隔件。即、只要仅在膜电极接合体20的沿着层叠方向X的两个面中的任一个单面上配设夹持有变形吸收构件30的分隔件单元10(阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件)即可。

而且，变形吸收构件30并不限于将具有能够弹性变形的弹簧功能的立起片32设置于基材31的结构，例如，能够利用将具有伸缩性的凸部与基材31接合而成的结构来吸收层叠构件的变形。

而且，能够使用第1实施方式和第2实施方式组合起来的结构。即、例如，能够在基材31上将多个立起片32形成为锯齿状，并且在基材31上形成止挡件63。

同样，例如，能够将第2实施方式的变形例1的变形吸收构件70的止挡件73设为如下结构：与第2实施方式的变形例3的变形吸收构件90的止挡件93同样地沿着层叠方向X倾斜，被层叠构件按压时发生变形。

而且，立起片32并不限于矩形状，例如，通过使从固定端部32a沿着一个流通方向Y延伸的自由端部32b的宽度越向顶端越细，而能够构成为舌状。

而且，变形吸收构件30并不限于使立起片32与阳极侧分隔件11抵接的结构，也能够设为使立起片32与阴极侧分隔件12抵接的结构。

本申请基于在2013年8月5日提出申请的日本特许出愿番号2013-162542号，将该日本特许出愿的公开内容作为参照而整体编入本申请中。

附图标记说明

1燃料电池、

10分隔件单元、

11阳极侧分隔件、

12阴极侧分隔件、

13阳极气体流路、

14冷却水流路、

15阴极气体流路、

20膜电极接合体、

21电解质膜、

22阳极、

23阴极、

24框体、

30、40、50、60、70、80、90变形吸收构件、

31基材、

31a一个面、

31b、31c、31d、31e冲裁孔、

32、52立起片(相当于突出部)、

32M一个立起片(相当于突出部)、

32N另一个立起片(相当于突出部)、

32a、52a固定端部、

32b、52b自由端部、

41保持构件、

63、73、93止挡件(相当于限制部)、

100壳体、

101、102端板、

103、104集电板、

106连结板、

107加强板、

108螺钉、

11a、12a、24a、101a、103a阳极气体供给口、

11b、12b、24b、101b、103b冷却流体供给口、

11c、12c、24c、101c、103c阴极气体供给口、

11d、12d、24d、101d、103d阴极气体排出口、

11e、12e、24e、101e、103e冷却流体排出口、

11f、12f、24f、101f、103f阳极气体排出口、

11g、12g流路部、

101j、102j贯通孔、

103h、104h集电部、

103i、104i突起部、

A、C、E、G、J、L区域、

W流通路径、

X层叠方向、

Y一个流通方向、

Z另一个流通方向。

Claims (11)

1.一种变形吸收构件，其层叠在成对组装的阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间来使用，用于吸收燃料电池的层叠构件各自的变形，其中，

该变形吸收构件具有用于吸收与沿着所述层叠构件的层叠方向的变形相伴的应力的面内分布的偏差的吸收部。

2.根据权利要求1所述的变形吸收构件，其中，

所述吸收部具有从基材的一个面沿着所述层叠方向突出成格子状且自由变形的突出部，

一个突出部和另一个突出部配设为，一个突出部和另一个突出部于在所述阳极侧分隔件和所述阴极侧分隔件之间流通的冷却介质的一个流通方向的上游侧和下游侧相邻，并且一个突出部和另一个突出部在与所述一个流通方向交叉的另一个流通方向上使彼此的位置局部错开。

3.根据权利要求2所述的变形吸收构件，其中，

所述突出部由从所述基材的所述一个面立起的悬臂梁状的立起片形成。

4.根据权利要求3所述的变形吸收构件，其中，

所述立起片在被所述层叠构件按压而变形超过规定的范围时，使从位于所述基材的所述一个面的固定端部沿着所述一个流通方向延伸的自由端部与所述阳极侧分隔件或者所述阴极侧分隔件接触。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的变形吸收构件，其中，

该变形吸收构件还具有由板状构成的保持构件，该保持构件抵接于所述基材的与所述一个面相对的另一个面。

6.根据权利要求1所述的变形吸收构件，其中，

所述吸收部具有：

从所述基材的所述一个面沿着所述层叠方向突出成格子状且自由变形的突出部；

限制部，其从所述一个面沿着所述层叠方向突出，并且与变形前的所述突出部相比，其所述层叠方向上的尺寸较短、且用于将所述层叠构件的沿着所述层叠方向的变形限制在规定的范围内。

7.根据权利要求6所述的变形吸收构件，其中，

所述限制部沿着一个流通方向不与所述突出部重叠。

8.根据权利要求6所述的变形吸收构件，其中，

沿着一个流通方向交替地形成有沿着一个流通方向与所述突出部重叠的所述限制部和沿着一个流通方向不与所述突出部重叠的所述限制部。

9.根据权利要求6～8中任一项所述的变形吸收构件，其中，

所述限制部在被所述层叠构件按压时不变形地限制所述层叠构件的变形。

10.根据权利要求6～8中任一项所述的变形吸收构件，其中，

所述限制部在被所述层叠构件按压时至少发生弹性变形并限制所述层叠构件的变形。

11.一种燃料电池，其特征在于，其具有：

权利要求1所述的变形吸收构件；

分隔件单元，其将所述变形吸收构件层叠在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间；

膜电极接合体，其层叠于所述分隔件单元，并且使用所供给的燃料介质来发电；以及

壳体，其将所述变形吸收构件、所述分隔件单元以及所述膜电极接合体保持为一体。