CN109390608B - 用于燃料电池的分离器的制造方法 - Google Patents

用于燃料电池的分离器的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109390608B
CN109390608B CN201810835413.XA CN201810835413A CN109390608B CN 109390608 B CN109390608 B CN 109390608B CN 201810835413 A CN201810835413 A CN 201810835413A CN 109390608 B CN109390608 B CN 109390608B
Authority
CN
China
Prior art keywords
convex
convex surface
metal plate
separator
concave surface
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
CN201810835413.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109390608A (zh
Inventor
田中秀明
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 CN109390608A publication Critical patent/CN109390608A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109390608B publication Critical patent/CN109390608B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01M8/0223—Composites
    • H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C51/00—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor
    • B29C51/14—Shaping by thermoforming, i.e. shaping sheets or sheet like preforms after heating, e.g. shaping sheets in matched moulds or by deep-drawing; Apparatus therefor using multilayered preforms or sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C59/00—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor
    • B29C59/02—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing
    • B29C59/022—Surface shaping of articles, e.g. embossing; Apparatus therefor by mechanical means, e.g. pressing characterised by the disposition or the configuration, e.g. dimensions, of the embossments or the shaping tools therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08—Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/06—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the heating method
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/0036—Heat treatment
    • B32B38/004—Heat treatment by physically contacting the layers, e.g. by the use of heated platens or rollers
    • 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
    • H01M8/0221—Organic resins; Organic polymers
    • 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
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • 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
    • H01M8/0269—Separators, collectors or interconnectors including a printed circuit board
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/755—Membranes, diaphragms
    • 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
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • 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

Landscapes

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

Abstract

用于燃料电池的分离器的制造方法包括：制备包括第一凸表面和第一凹表面和第一凸表面和第一凹表面之间连接的第一侧表面的第一模具；制备第二模具，其包括：分别面对第一凸表面和第一凹表面的第二凹表面和第二凸表面；面对第一侧表面且连接在第二凹表面和第二凸表面之间的第二侧表面；制备平板形状的金属板和两个导电树脂片；通过在导电树脂片之一设在金属板一侧且另一个导电树脂片设在金属板的另一侧的状态下用第一和第二模具热挤压在金属板和两个导电树脂片中形成流动通道，第一凸表面包括第一部分，其设在布置第一凸表面和第一凹表面的方向上的第一凸表面的两个端部之间，向第二凹表面突出并有比第一凸表面的两个端部每个高度高的突出高度。

Description

用于燃料电池的分离器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于燃料电池的分离器的制造方法。
背景技术
已知一种燃料电池，该燃料电池包括夹持膜电极气体扩散层组件的一对分离器。这种分离器形成有在截面中具有波形的流动通道。反应气体在膜电极气体扩散层组件侧上沿着流动通道流动。冷却剂在与流动通道相反的一侧上流动。膜电极气体扩散层组件被分离器的流动通道夹持。另外，已知一种分离器，该分离器包括金属板和设置在金属板的相应的表面上的导电树脂层。至于流动通道，金属板和导电树脂层被形成为在截面中具有波形(例如，见日本未审专利申请公报No.2003-297383)。
通过挤压，金属板被形成为在截面中具有波形。因此，金属板的曲率可能局部地增大，并且刚度可能根据流动通道的深度而进一步降低。另外，如果流动通道的深度被形成为是浅的以便抑制金属板的刚度的这种降低，则沿着流动通道流动的反应气体和冷却剂的压力损失可以增大。此外，如果在确保其深度的同时增大流动通道的宽度以便抑制如上所述的金属板的刚度的减小，则膜电极气体扩散层组件可能不被以适当间隔夹持。这可能减少施加足够的夹持力的膜电极组件的区域，使得膜电极组件可能在施加小的夹持力的区域中反复隆起和膨胀，并且其强度可能减小。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，在不影响流动通道的宽度和深度的情况下，金属板的刚度的降低受到抑制。
通过一种用于燃料电池的分离器的制造方法实现了以上目的，该方法包括：制备第一模具，所述第一模具包括：第一凸表面和第一凹表面；和第一侧表面，所述第一侧表面连接在所述第一凸表面和所述第一凹表面之间；制备第二模具，所述第二模具包括：第二凹表面和第二凸表面，所述第二凹表面和所述第二凸表面分别面对所述第一凸表面和所述第一凹表面；和第二侧表面，所述第二侧表面面对所述第一侧表面并且连接在所述第二凹表面和所述第二凸表面之间；制备具有平板形状的金属板和两个导电树脂片；以及通过在所述导电树脂片中的一个导电树脂片被设定在所述金属板的一侧处并且所述导电树脂片中的另一个导电树脂片被设定在所述金属板的另一侧处的状态下利用所述第一模具和所述第二模具进行热挤压而在所述金属板和所述两个导电树脂片中形成流动通道，其中，所述第一凸表面包括第一部分，所述第一部分被设置在布置所述第一凸表面和所述第一凹表面的方向上的所述第一凸表面的两个端部之间，向所述第二凹表面突出并且具有比所述第一凸表面的两个端部每一个的高度高的突出高度。
在热挤压中，所述第一凸表面的所述第一部分引起金属板在所述第一凸表面和所述第二凹表面之间的部分弯曲并且向所述第二凹表面突出。因此，金属板的在第一凸表面和第二凹表面之间的部分与金属板的在第一侧表面和第二侧表面之间的部分连续地弯曲。这抑制了金属板的曲率的局部增大和金属板的刚度的降低。
第一部分可以从第一凸表面的一部分向第二凹表面突出。
第一部分可以定位在第一凸表面的在布置第一凸表面和第一凹表面的方向上的中心处。
可以在第一凸表面上设置多个第一部分，并且在布置第一凸表面和第一凹表面的方向上布置所述第一部分。
第一部分可以被弯曲，使得突出高度比所述两个端部每一个的高度高。
第一侧表面可以向第一部分连续地弯曲。
第一部分的在布置第一凸表面和第一凹表面的方向上的第一凸表面的中心可以向第二凹表面突出最多。
第二凸表面可以包括第二部分，该第二部分被设置在布置第二凸表面和第二凹表面的方向上的第二凸表面的两个端部之间，向第一凹表面突出并且具有比第二凸表面的两个端部每一个的高度高的突出高度。
本发明的效果
根据本发明，能够提供一种用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，在不影响流动通道的宽度和深度的情况下，金属板的刚度的降低受到抑制。
附图说明
图1是燃料电池的单体电池的分解透视图；
图2A是单体电池被堆叠的燃料电池的部分截面视图，并且图2B是分离器的部分放大截面视图；
图3是示意分离器的制造方法的流程图；
图4A至图4C是在制造分离器中使用的模具的解释性视图；
图5A和图5B是分离器的解释性视图；
图6是比较示例的分离器的部分放大截面视图；
图7A是根据第一变型的模具的部分截面透视图，图7B是根据第二变型的模具的部分截面透视图，并且图7C是图7B的部分放大视图；
图8是由根据第三变型的模具制造的分离器的部分放大截面视图；
图9A和图9B是根据第三变型的模具的部分放大视图；并且
图10A和图10B是通过使用根据第三变型的模具来制造分离器的方法的解释性视图。
具体实施方式
图1是燃料电池1的单体电池2的分解透视图。通过堆叠单体电池2来构造燃料电池1。图1示意了仅一个单体电池2，并且省略其它单体电池。单体电池2在图1中示意的Z方向上与其它单体电池堆叠。单体电池2具有大体矩形形状。单体电池2的纵向方向和短方向分别对应于图1中示意的Y方向和X方向。
燃料电池1是聚合物电解质燃料电池，其利用燃料气体(例如，氢气)和氧化气体(例如，氧气)作为反应气体来发电。单体电池2包括：膜电极气体扩散层组件10(在下文中称作MEGA(膜电极气体扩散层组件))；支撑MEGA 10的支撑框架18；夹持MEGA 10的阴极分离器20和阳极分离器40(在下文中称作分离器)。MEGA 10具有阴极气体扩散层16c和阳极气体扩散层16a(在下文中称作扩散层)。支撑框架18具有大体框架形状，并且其内周侧被结合到MEGA 10的周边区域。
孔c1至c3沿着分离器20的两个短边中的一个形成，并且孔c4至c6沿着另一边形成。类似地，孔s1至s3沿着支撑框架18的两个短边中的一边形成，并且孔s4至s6沿着另一边形成。类似地，孔a1至a3沿着分离器40的两个短边中的一边形成，并且孔a4至a6沿着另一边形成。孔c1、s1和a1相互连通以限定阴极进口歧管。类似地，孔c2、s2和a2限定冷却剂进口歧管。孔c3、s3和a3限定阳极出口歧管。孔c4、s4和a4限定阳极进口歧管。孔c5、s5和a5限定冷却剂出口歧管。孔c6、s6和a6限定阴极出口歧管。在根据本实施例的燃料电池1中，液体冷却水被用作冷却剂。
分离器40的面对MEGA 10的表面形成有阳极流动通道40A(在下文中称作流动通道)，阳极流动通道40A将阳极进口歧管与阳极出口歧管连通，并且燃料气体沿着阳极流动通道40A流动。分离器20的面对MEGA 10的表面形成有阴极流动通道20A(在下文中称作流动通道)，阴极流动通道20A将阴极进口歧管与阴极出口歧管连通，并且氧化气体沿着阴极流动通道20A流动。分离器40的与流动通道40A相反的表面和分离器20的与流动通道20A相反的表面分别形成有冷却剂流动通道20B和40B(在下文中称作流动通道)，冷却剂流动通道20B和40B将冷却剂进口歧管与冷却剂出口歧管连通，并且冷却剂沿着冷却剂流动通道20B和40B流动。流动通道20A和20B在分离器20的纵向方向(Y方向)上延伸。类似地，流动通道40A和40B在分离器40的纵向方向(Y方向)上延伸。
图2A是单体电池2被堆叠的燃料电池1的部分截面视图。图2A示意仅一个单体电池2，并且省略其它单体电池。图2A示意与Y方向正交的截面。
MEGA 10包括扩散层16a和16c以及膜电极组件(在下文中称作MEA(膜电极组件))11。MEA 11包括电解质膜12以及分别形成在电解质膜12的一个表面和另一个表面上的阳极催化剂层14a和阴极催化剂层14c(在下文中称作催化剂层)。电解质膜12是固体聚合物薄膜，诸如氟基离子交换隔膜，其在湿态中带有高质子传导性。通过将含有携带铂(Pt)等的碳载体的催化剂墨和具有质子传导性的离聚物涂覆在电解质膜12上来制成催化剂层14a和14c。扩散层16a和16c由具有气体渗透性和传导性的材料制成，例如，多孔纤维基础材料，诸如碳纤维或石墨纤维。扩散层16a和16c分别被结合到催化剂层14a和14c。
分离器20包括：金属板20c；形成在金属板20c的扩散层16c侧上的导电树脂层20a(在下文中，简单地称作树脂层)；和形成在金属板20c的与扩散层16c相反的一侧上的导电树脂层20b(在下文中简单地称作树脂层)。金属板20c的材料不受特别限制，但能够是不锈钢、钛、铝、铁、铜等。树脂层20a和20b通过将导电颗粒分散在树脂粘结剂中来制成。导电颗粒能够从例如碳、具有导电性的金属颗粒诸如不锈钢、钛和金以及它们的组合适当选择。树脂粘结剂能够从热固性树脂诸如环氧树脂和苯酚、热塑性树脂诸如聚丙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯以及它们的组合适当选择。树脂层20a和20b中的至少一个能够进一步包含促硬剂或者脱模剂诸如氟。金属板20c被这样的树脂层20a和20b覆盖。这确保了分离器20的整体传导性并且抑制了金属板20c的耐腐蚀性的降低。而且，使用金属板20c确保了在分离器20的一个表面上流动的氧化气体和在另一个表面上流动的冷却剂之间的气密性。
类似地，分离器40包括：金属板40c；形成在金属板40c的扩散层16a侧上的导电树脂层10a(在下文中，简单地称作树脂层)；和形成在金属板40c的与扩散层16a相反的一侧上的导电树脂层40b(在下文中，简单地称作树脂层)。将在下面详细地描述分离器20。分离器40的详细描述将被省略，这是因为分离器40与分离器20基本相同。
流动通道20A、20B、40A和40B在Y方向上的截面视图中具有波形。而且，树脂层20a、20b、40a和40b与金属板20c和40c在截面中具有波形。流动通道20A和20B由在X方向上，即，在布置流动通道20A和20B的方向上连续重复的凸部21、侧部23、凸部25、侧部27和凸部21…限定。凸部21向扩散层16c突出以便接触扩散层16c。凸部25不接触扩散层16c并且向与扩散层16c相反的一侧突出。侧部23在凸部21和在+X方向从凸部21离开的凸部25之间连续并且倾斜。侧部27在凸部25和在+X方向从凸部25离开的凸部21之间连续并且倾斜。
由侧部23、凸部25和侧部27包围的空间被限定为分离器20的在扩散层16c侧上的流动通道20A。此外，凸部25接触与在图2A中示意的单体电池2的上侧相邻的未示意的另一个单体电池的阳极分离器。在该未示意的阳极分离器侧上，由凸部21以及侧部23和27包围的空间被限定为分离器20的流动通道20B。以此方式，流动通道20A和20B分别被一体地形成在分离器20的一侧和另一侧上。流动通道20A和20B是通过挤压金属板20c与树脂层20a和20b而形成的流动通道的示例。
类似地，流动通道40A和40B由在X方向上连续重复的凸部41、侧部43、凸部45、侧部47和凸部41…限定。凸部41向扩散层16a突出以便接触扩散层16a。凸部45不接触扩散层16a并且向与扩散层16a相反的一侧突出。侧部43在凸部41和在+X方向上从凸部41离开的凸部45之间连续并且倾斜。侧部47在凸部45和在+X方向上从凸部45离开的凸部41之间连续并且倾斜。
由侧部43、凸部45和侧部47包围的空间被限定为分离器40的在扩散层16a侧上的流动通道40A。此外，凸部45接触与在图2中示意的单体电池2的下侧相邻的未示意的另一个单体电池的阴极分离器。在该未示意的阴极分离器侧上，由凸部41以及侧部43和47包围的空间被限定为分离器40的流动通道40B。以此方式，流动通道40A和40B分别被一体地形成在分离器40的一侧和另一侧上。
图2B是分离器20的部分放大视图。金属板20c包括表面20c1和与其相反的表面20c2。表面20c1和20c2分别涂覆有树脂层20a和20b。另外地，分离器20包括在图2A中无附图标记的弯曲部22、24、26和28。弯曲部22在凸部21和侧部23之间弯曲。类似地，弯曲部24在侧部23和凸部25之间弯曲。弯曲部26在凸部25和侧部27之间弯曲。弯曲部28在侧部27和凸部21之间弯曲。分离器20的整体厚度在任何位置处是大体上均匀的。凸部21和25大体上平行于X方向，并且每一个均具有大体上线性形状。侧部23在+X方向上从凸部21在+X方向和+Z方向之间倾斜，并且具有大体上线性形状。侧部27在+X方向上从凸部25在+X方向和-Z方向之间倾斜，并且具有大体上线性形状。
在这里，凸部21包括凸表面21a和凹表面21b。凸部21a是树脂层20a的外表面，并且凹表面21b是树脂层20b的外表面。侧部23包括侧表面23a和23b。侧表面23a是树脂层20a的外表面，并且侧表面23b是树脂层20b的外表面。凸部25包括凹表面25a和凸表面25b。凹表面25a是树脂层20a的外表面，并且凸表面25b是树脂层20b的外表面。侧部27包括侧表面27a和27b。侧表面27a是树脂层20a的外表面，并且侧表面27b是树脂层20b的外表面。凸部21还包括凸部21c，凸部21c是金属板20c的区域。弯曲部22包括弯曲区域22c，弯曲区域22c是金属板20c的区域。侧部23还包括侧区域23c，侧区域23c是金属板20c的区域。弯曲部24包括弯曲区域24c，弯曲区域24c是金属板20c的区域。凸部25还包括凸区域25c，凸区域25c是金属板20c的区域。弯曲部26包括弯曲区域26c，弯曲区域26c是金属板20c的区域。侧部27还包括侧区域27c，侧区域27c是金属板20c的区域。弯曲部28包括弯曲区域28c，弯曲区域28c是金属板20c的区域。
凸表面21a和25b以及凹表面21b和25a大体上平行于X方向。侧表面23a和23b大体上相互平行。侧表面27a和27b大体上相互平行。侧表面23a和23b与侧表面27a和27b大体上关于垂直于X轴线并且穿过凸部25的平面对称。凸表面21a和25b以及凹表面21b和25a是平坦的。然而，位于凸表面21a和凹表面21b之间的凸区域21c弯曲以便在-Z方向上，换言之，向表面20c1稍微突出。在另一方面，位于凹表面25a和凸表面25b之间的凸区域25c弯曲以便在+Z方向上，换言之，向表面20c2稍微突出。侧表面23a、23b、27a和27b也是平坦的，但是不限于此。
凹部25d大体上形成在凹表面25a的在X方向上的中心处。类似地，凹部21d大体上形成在凹表面21b的在X方向上的中心处。凸区域25c弯曲以便稍微向凸表面25b并且离开凹部25d地突出。凸区域21c也被弯曲以便稍微向凸表面21a并且离开凹部21d地突出。在这里，如与在图2B中示意的情形相比较，假设没有形成凹部21d和25d，凸区域21c靠近凹表面21b，并且凸区域25c靠近凹表面25a。如将在以后详细描述地，如在图6中示意地，弯曲区域22c、24c、26c和28c等显著地弯曲，并且与在图2B中示意的情形相比较，其每一个的曲率均增大。作为对照，在这个实施例中，凸区域21c和25c弯曲以便分别向凸表面21a和25b稍微突出。这抑制了弯曲区域22c、24c、26c和28c中的每一个曲率的增大。
如将在以后详细描述地，分离器20通过上述热挤压来形成，并且平坦金属板被模具被压缩并且在热挤压中变形，使得还形成了在图2B中示意的金属板20c。因此，在图6中示意的曲率的局部增大可能减小金属板20c的一部分的刚度。然而，在本实施例中曲率的局部增大受到抑制，由此抑制金属板20c的刚度的降低。
而且，这消除了使流动通道20A和20B是浅的以便抑制弯曲区域22c、24c、26c和28c每一个的曲率增大的必要性。这抑制了分别沿着流动通道20A和20B流动的氧化气体和冷却剂的压力损失的增大。这还抑制了燃料电池1的发电效率的降低并且抑制了冷却效率的降低。此外，这消除了在确保其深度的同时加宽流动通道20A和20B以便抑制弯曲区域22c、24c、26c和28c每一个的曲率增大的必要性。因此能够以适当的间隔夹持MEGA 10。这还抑制了MEA 11的强度由于其重复的隆起、膨胀和收缩而降低。另外地，凹部21d和25d是浅的，使得分别沿着流动通道20A和20B流动的氧化气体和冷却剂的压力损失不增大。
凸表面25b如上所述是平坦的，由此确保在分离器20的凸表面25b和与该分离器20相邻的其它单体电池的分离器之间的接触面积。这抑制了在分离器20和其它相邻的单体电池的分离器之间的电阻的增大。
类似地，凸表面21a是平坦的。这能够确保在分离器20的凸表面21a和扩散层16c之间的接触面积。因此能够稳定地在分离器20和40之间保持MEGA 10。这能够以足够的夹持力来保持MEA 11。因此能够抑制MEA 11的强度由于在MEA 11的被施加不足夹持力的区域中的隆起、膨胀和收缩的重复而降低。
金属板20c的厚度对树脂层20a和20b以及金属板20c的总厚度的比优选地被设定为50％或之下。因为金属板20c的厚度相对于树脂层20a和20b以及金属板20c的总厚度较小，所以例如弯曲区域22c和弯曲区域24c每一个的曲率的增大能够进一步受到抑制。
接着，将描述制造分离器20的方法。图3是示意制造分离器20的方法的流程图。图4A至图4C是在制造分离器20中使用的模具70和80的解释性视图。图4A示意模具70和80的外部视图，并且图4B和图4C分别是模具80和70的部分放大视图。图5A和图5B是制造分离器20的方法的解释性视图。如上所述，分离器20通过热挤压来制造。图4B、图5A和图5B在截面中示意模具的部分放大视图。首先，制备模具70和80(步骤S10)。
如在图4A中示意地，在Y方向上延伸并且在X方向上具有波形的凹槽70A形成在模具70的与模具80相对的表面上。类似地，在Y方向上延伸并且在X方向上具有波形的凹槽80A形成在模具80的与模具70相对的表面上。凹进部70c1至70c3和凹进部70c4至70c6形成在模具70的与模具80相对的表面上以便在Y方向上夹着凹槽70A。凹进部80c1至80c3和凹进部80c4至80c6形成在模具80的与模具70相对的表面上以便在Y方向上夹着凹槽80A。凹槽70A和80A是用于形成分离器20的流动通道20A和20B的部分。凹进部70c1至70c6分别与凹进部80c1至80c6相对，并且它们是用于形成孔c1至c6的部分。
如在图4B中示意地，凹槽80A由在X方向上按顺序形成的凸表面81、侧表面83、凹表面85、侧表面87、凸表面81…限定。凹表面85相对于凸表面81从模具70退避，并且凸表面81从凹表面85向模具70突出。凸表面81的一部分和凹表面85大体上平行于X方向并且被形成为是平坦的。侧表面83倾斜并且位于凸表面81和定位在该凸表面81的+X方向上的凹面85之间，并且连接该两个表面。侧表面87倾斜并且位于凹表面85和定位在该凹表面85的+X方向上的凸表面81之间，并且连接该两个表面。在凸表面81上，部分地从凸表面81向模具70突出的突出部81d被形成为在Y方向，即，凹槽80A延伸的方向上延伸。突出部81d形成在整个凸表面81上。凸表面81具有端部811和位于该端部811的+X方向上的端部812。端部811是在侧表面87和凸表面81之间的边界部，并且端部812是在凸表面81和侧表面83之间的边界部。
突出部81d不受特别限制，但是大体上被设置在凸表面81的在X方向上的中心处。突出部81d从凸表面81的突出高度不受特别限制，但是在Y方向上是恒定的。突出部81d具有锥形形状，使得顶表面是平坦的，并且两个侧表面倾斜并且在垂直于Y方向的截面视图中随着在-Z方向上离凸表面81越远就更靠近彼此。然而，突出部81d的形状不被特别地限制于此。如在将在以后描述的图5A中示意地，突出部81d从凸表面81的突出高度与在图2B中示意的凹部21d的深度相同。
如在图4C中示意地，凹槽70A由在X方向上按顺序形成的凹表面71、侧表面73、凸表面75、侧表面77、凹表面71…限定。凸表面75相对于凹表面71向模具80突出，并且凹表面71相对于凸表面75从模具80退避。凹表面71和凸表面75的一部分大体上平行于X方向并且是平坦的。侧表面73在凹表面71和定位在该凹表面71的+X方向上的凸表面75之间倾斜，并且连接这两个表面。侧表面77位于凸表面75和定位在该凸表面75的+X方向上的凹表面71之间，并且连接这两个表面。在凸表面75上，从凸表面75向模具80部分地突出的突出部75d被形成为在Y方向，即，凹槽70A延伸的方向上延伸。突出部75d形成在整个凸表面75上。凸表面75包括端部751和定位在该端部751的+X方向上的端部752。端部751是在侧表面73和凸表面75之间的边界部，并且端部752是在凸表面75和侧表面77之间的边界部。
突出部75d不受特别限制，但是大体上被设置在凸表面75的在X方向上的中心处。突出部75d从凸表面75的突出高度不受特别限制，但是在Y方向上是恒定的。突出部75d具有锥形形状，使得顶表面是平坦的并且两个侧表面倾斜并且在垂直于Y方向的截面视图中随着在+Z方向上离凸表面75越远就更靠近彼此。然而，突出部75d的形状不被特别地限制于此。如在将在以后描述的图5A中示意地，突出部75d的突出高度与突出部81d的突出高度并且与在图2B中示意的凹部25d的深度相同。
凹表面71、侧表面73、凸表面75和侧表面77分别与凸表面81、侧表面83、凹表面85和侧表面87互补。模具70和80被预先设定为使得凹表面71、侧表面73、凸表面75、和侧表面77分别面对凸表面81、侧表面83、凹表面85、和侧表面87。因此，模具70的突出部75d部分地从凸表面75向模具80的凹表面85突出，并且模具80的突出部81d部分地从凸表面81向模具70的凹表面71突出。即，凸表面75包括作为被设置在布置凸表面75和凹表面71的方向上的凸表面75的端部751和752之间，向凹表面85突出并且具有比端部751和752每一个的高度高的突出高度的部分的示例的突出部75d。此外，凸表面81包括作为被设置在布置凸表面81和凹表面85的方向上的凸表面81的端部811和812之间，向凹表面71突出并且具有比端部811和812每一个的高度高的突出高度的部分的示例的突出部81d。另外地，在分离器20中，在侧表面23a和凹表面25a之间的位置、在凹表面25a和侧表面27a之间的位置、在凹表面21b和侧表面23b之间的位置、和在凹表面21b和侧表面27b之间的位置中的任一位置处设置圆角部，并且圆角部用于平稳地连接这些表面。当设置圆角部时，模具70和80中的每一个在其对应的位置处设置有具有弯曲表面的圆角部。例如，当圆角部被设置在侧表面73和凸表面75之间时，圆角部不被包括在凸表面75中，而是被包括在侧表面73中。因此，凸表面75的端部751不被包括在圆角部中，而是对应于在平坦的凸表面75和弯曲的圆角部之间的边界部。这同样适用于圆角部被设置在凸表面75和侧表面77之间、侧表面87和凸表面81之间、或者侧表面83和凸表面81之间的情形。即，端部752、811和812不被包括在圆角部中。
上述表面的每一个的角度被如下地设定为与上述分离器20的每一个外表面对应。具体地，在凹表面71和侧表面73之间的模具70的外角、在侧表面77和凹表面71之间的模具70的外角、在侧表面83和凹表面85之间的模具80的外角、和模具80在凹表面85和侧表面87之间的外角中的每一个均被设定为90度或之上，但是小于180度。在侧表面73和凸表面75之间的模具70的外角、在凸表面75和侧表面77之间的模具70的外角、在凸表面81和侧表面83之间的模具80的外角、在侧端面87和凸形端面81之间的模具80的外角中每一个均被设定为大于180度，但是不超过270度。
接着，制备金属板20c'与树脂片20a'和20b'(步骤S20)。金属板20c'对应于完成的分离器20的金属板20c。树脂片20a'和20b'分别对应于完成的分离器20的树脂层20a和20b。作为示例，当热固性树脂被用作树脂粘结剂时，树脂片20a'和20b'被加热到比热固性树脂的固化温度低的温度，以进入半固化状态并且每一个均具有片形状。接着，在如在图5A和5B中示意的树脂片20a'被设定为较靠近在金属板20c'的一侧中的模具70并且树脂片20b'被设定为靠近在金属板20c'的另一侧中的模具80的状态下，树脂片20a'和20b'以及金属板20c'被加热并且被模具70和80挤压(步骤S30)。另外，在图5B中省略了附图标记。
当在树脂片20a'和20b'以及金属板20c'被层叠的状态下开始热挤压时，凸表面75向模具80挤压树脂片20a'，并且凸表面81向模具70挤压树脂片20b'。然后，树脂片20a'和20b'以及金属板20c'沿着模具70和80的形状一体地弯曲。在这里，处于上述半固化状态中的树脂片20a'和20b'比金属板20c'更加柔软。因此，树脂片20a'和20b'分别沿着模具70和80的形状变形，并且金属板20c'的变形量小于树脂片20a'和20b'的变形量。另外，利用突出部75d，金属板20c'被弯曲以向凹表面85突出。类似地，利用突出部81d，金属板20c'被弯曲以向凹表面71突出。结果，类似在图2B中示意的金属板20c，凸区域21c、侧区域23c、凸区域25c、和侧区域27c连续地弯曲，并且抑制了曲率局部地增大。此外，树脂片20a'和20b'变形并且被压缩以形成在图5B中示意的树脂层20a和20b。因此，制造了具有金属板20c的分离器20，该金属板20c曲率的局部增大受到抑制。另外，当模具70和80最相互靠近时，在Z方向上在凸表面75和凹表面85之间的距离被调节成在图2中示意的凸部21和25每一个的厚度。
考虑到在热挤压时树脂片20a'和20b'的粘度，树脂片20a'和20b'的加热温度被调节，以便在树脂片20a'和20b'完全热固化之前每一个均具有期望的形状。在热挤压时，树脂片20a'在模具70和金属板20c之间被压缩。另外，在热挤压之后，树脂层20a和20b与金属板20c被冷却并且成一体。此外，能够通过改变树脂片20a'和20b'每一个的粘度来调节金属板20c'的变形量。树脂片20a'和20b'相对低的粘度引起金属板20c'的小的变形量。树脂片20a'和20b'相对高的粘度引起金属板20c'的大的变形量。
在形成流动通道20A和20B之后，在成一体的树脂层20a和20b以及金属板20c的与凹进部70c1至70c6和80c1至80c6对应的位置处形成孔，以便形成在图1中示意的孔c1至c6(步骤S40)。以如此方式，制造了分离器20。还通过相同的方法制造了分离器40。
能够通过对树脂片20a'和20b'以及平板形的金属板20c'进行一次热挤压来形成流动通道20A和20B。因此，制造方法被简化。为了提高在树脂片20a'和20b'与金属板20c'之间的结合力，可以在热挤压之前预先在金属板20c'的两个表面上施加底漆。这能够确保完成的分离器20的刚度。另外，树脂片20a'和20b'的表面部分可以在热挤压之前被事先结合到金属板20c'。这便于在热挤压中处理金属板20c'和树脂片20a'和20b'。
凹表面71和85是平坦的，从而分离器20的凸表面21a和25b也是平坦的。如上所述，这能够确保在分离器20和与该分离器20相邻的另一个单体电池的分离器之间的接触面积，并且确保在分离器20和扩散层16c之间的接触面积。
接着，将描述比较示例的分离器20x。图6是比较示例的分离器20x的部分放大截面视图。分离器20x是通过与根据本实施例的分离器20相同的制造方法制造的，但是其是由未设置有突出部75d和81d的两个模具制造的。因此，不同于分离器20，分离器20x未形成有凹部21d和25d。分离器20x的金属板20cx包括凸区域21cx、弯曲区域22cx、侧区域23cx、弯曲区域24cx、凸区域25cx、弯曲区域26cx、侧区域27cx、和弯曲区域28cx，但是形状不同于分离器20的金属板20c。具体地，与在图2B中示意的本实施例中的分离器20相比较，凸区域21cx靠近凹表面21b定位，并且凸区域25cx靠近凹表面25a定位。这是因为如上所述使用了不带有突出部75d和81d的两个模具。因此，与在本实施例中的金属板20c相比较，在弯曲区域22cx、24cx、26cx和28cx处的曲率增大。就由未设置有突出部75d和81d的两个模具制造的分离器20x而言，金属板20cx的曲率局部地增大。因为在本实施例中使用了分别设置有突出部75d和81d的模具70和80，所以分别抑制了金属板20c的凸区域21c和凸区域25c太靠近凹表面21b和25a。因此，凸区域21c和25c被适当地弯曲以抑制金属板20c的曲率局部地增加。
在以上实施例中，突出部75d和81d分别形成在模具70和80中，但是这种突出部可以形成在模具70和80中的仅一个模具中。例如，即使当突出部75d被设置在模具70中并且突出部81d不被设置在模具80中时，金属板20c的凸区域25c也被突出部75d弯曲以向模具80突出，由此抑制了与凸区域25c相邻的弯曲区域24c和26c每一个的曲率增大。此外，突出部75d的位置不限于凸表面75的在X方向上的中心。突出部75d的尺寸不限于以上尺寸，而是可以根据金属板20c的曲率的极限值等适当地设定。突出部75d的形状不限于以上形状，并且例如其顶表面可以以弯曲形状向凹表面85突出，并且突出部75d的两个侧表面中的至少一个侧表面可以垂直于凸表面75。类似地，突出部81d的位置、尺寸和形状不限于以上示例。此外，突出部75d形成在模具70的凸表面75中的每一个上不是必要的，并且突出部75d可以形成在凸表面75中的至少一个上。这同样适用于设置在模具80中的突出部81d。
以上制造方法已经描述了热固性树脂作为树脂片20a'和20b'的树脂粘结剂的示例。在热塑性树脂作为树脂粘结剂的情形中，树脂片在热挤压之前被加热到特定温度以进入半固化状态，并且树脂片被挤压并且被加热到粘度不降低太多的温度，并且然后树脂片可以被冷却。在步骤S10和S20中，制备模具70、模具80、金属板20c'、树脂片20a'和树脂片20b'的顺序不受限制。
接着，将描述模具的变型。另外地，相同的构件由相同的附图标记表示，并且省略了重复的解释。图7A是根据第一变型的模具70a的部分截面透视图。作为上述部分的示例的突出部75da形成在模具70a的凸表面75a上。具体地，突出部75da在凸表面75a上被形成为圆锥形。在凹槽70A延伸的方向上设置突出部75da，并且全部突出部75da从凸表面75a突出的高度在Y方向上不是恒定的。这种模具70a和80能够抑制金属板20c的曲率局部地增大。替代模具80，可以类似模具70a地使用设置有突出部75da的模具。
突出部75da的形状不限于圆锥形，并且可以例如是金字塔形、圆柱形或者棱柱形。突出部75da可以被设置成在Y方向相互接触，或者可以被以预定间隔设置。在突出部被在Y方向上以预定间隔设置的情形中，突出部优选地被以特定间隔设置，使得在热挤压时与在Y方向上的位置无关地，金属板20c的凸区域25c的形状是恒定的。突出部75da的数目和尺寸不受特别限制。
图7B是根据第二变型的模具70b的部分截面透视图。图7C是图7B的部分放大视图。在模具70b的凸表面75b上，除了突出部75d之外，还形成了作为上述部分的示例的突出部75ds。具体地，两个突出部75ds被设置成大体上平行于突出部75d延伸并且夹着突出部75d。即，设置在单个凸表面75b上的突出部75d和75ds被布置在如下方向上：凹表面71和凸表面75b在所述方向上布置。突出部75ds从凸表面75b突出的高度低于突出部75d的突出高度。在X方向上在该两个突出部75ds中的一个突出部分与突出部75d之间的间隔被设定为与在X方向上在该两个突出部75ds中的另一个突出部分与突出部75d之间的间隔相同。除了突出部75d之外，突出部75ds也能够在金属板20c的凸区域25c中在弯曲区域24c和26c周围精细地处理在Z方向上的高度位置，由此以期望形状形成金属板20c'并且抑制金属板20c的曲率局部地增大。这种模具70b和80能够抑制金属板20c的曲率局部地增大。替代模具80地，可以类似模具70b地使用设置有突出部75d和75ds的模具，或者可以类似模具70a地使用设置有突出部75da的模具。
突出部75ds在从凸表面75b突出的高度方面可以与突出部75d大体上相同，或者可以高于突出部75d。在以上变型中，包括突出部75d和两个突出部75ds的总共三个突出部被设置在单个凸表面75b上，但是突出部的数目不受限制。突出部75ds的位置不限于以上位置。此外，在X方向上在突出部之间的间隔可以不是均匀的。
在描述模具70c和80c之前，将描述由根据第三变型的模具70c和80c制造的分离器30。图8是由根据第三变型的模具70c和80c制造的分离器30的部分放大截面视图。金属板30c具有表面30c1和与表面30c1相反的表面30c2。表面30c1和30c2分别被树脂层30a和30b覆盖。树脂层30a和30b的材料与上述树脂层20a和20b的材料相同。流动通道30A和30B在Y方向上延伸。流动通道30A和30B由在X方向，即，布置流动通道30A和30B的方向上连续重复的凸部31、侧部33、凸部35、侧部37、凸部31…限定。在替代在图2A中示意的分离器20地使用分离器30的情形中，凸部31接触扩散层16c，并且凸部35接触相邻的其它单体电池的分离器。侧部33在凸部31和定位在该凸部31的+X方向上的凸部35之间倾斜并且连续。侧部37在凸部35和定位在该凸部35的+X方向上的凸部31之间倾斜并且连续。
这里，凸部31包括凸表面31a和凹表面31b。凸部31a是树脂层30a的外表面，并且凹表面31b是树脂层30b的外表面。侧部33包括侧表面33a和33b。侧表面33a是树脂层30a的外表面，并且侧表面33b是树脂层30b的外表面。凸部35包括凹表面35a和凸表面35b。凹表面35a是树脂层30a的外表面，并且凸表面35b是树脂层30b的外表面。侧部37包括侧表面37a和37b。侧表面37a是树脂层30a的外表面，并且侧表面37b是树脂层30b的外表面。凸部31还包括凸部31c，凸部31c是金属板20c的区域。侧部33还包括侧区域33c，侧区域33c是金属板20c的区域。凸部35还包括凸区域35c，凸区域35c是金属板20c的区域。侧部37还包括侧区域37c，侧区域37c是金属板20c的区域。
凸表面31a和35b大体上平行于X方向，并且是平坦的。凹表面35a被弯曲以使得流动通道30A在凸部35的范围内越靠近在X方向上的中心就越深。即，与在Z方向上在凹表面35a和凸表面35b之间的距离对应的凸部35的厚度离凸部35在X方向上的中心越远就逐渐地变厚。类似地，凹表面31b被弯曲以使得流动通道30B在凸部31的范围内越靠近在X方向上的中心就越深。与在Z方向上在凸表面31a和凹表面31b之间的距离对应的凸部31的厚度离凸部31在X方向上的中心越远就逐渐地变厚。侧表面33a和37a在凹表面35a定位在其间的情况下连续地弯曲。类似地，侧表面33b和37b在凹表面31b定位在其间的情况下连续地弯曲。
接着，将描述分离器30的制造方法。分离器30的制造步骤的顺序与在图3中示意的顺序相同，并且说明被省略。图9A和图9B是根据第三变型的模具80c和70c的部分放大视图。图10A和图10B是通过使用根据第三变型的模具80c和70c来制造分离器30的方法的解释性视图。
如在图9A中示意地，凹槽80Ac由在X方向上按顺序形成的凸表面81c、侧表面83c、凹表面85c、侧表面87c、凸表面81c…限定。凸表面81c和位于凸表面81c的两侧上的侧表面83c和87c连续地弯曲。凸表面81c向以后描述的模具70c的凹表面71c突出最多。类似地，如在图9B中示意地，凹槽70Ac由在X方向上按顺序形成的凹表面71c、侧表面73c、凸表面75c、侧表面77c、凹表面71c…限定。凸表面75c和位于凸表面75c的两侧上的侧表面73c和77c连续地弯曲。凸表面75c向模具80c的凹表面85c突出最多。另外，凹表面71c和85c大体上平行于X方向并且是平坦的。凸表面81c包括端部811c和定位在端部811c的+X方向上的端部812c。端部811c是在侧表面87c和凸表面81c之间的边界部。端部812c是在凸表面81c和侧表面83c之间的边界部。凸表面75c包括端部751c和定位在端部751c的+X方向上的端部752c。端部751c是在侧表面73c和凸表面75c之间的边界部。端部752c是在凸表面75c和侧表面77c之间的边界部。在这个变型中，凸表面81c和位于凸表面81c的两侧上的侧表面83c和87c如上所述连续地弯曲。然而，端部811c形成在连续弯曲表面上的任意位置处。例如，当侧表面87c和凸表面81c在曲率方面相互不同时，曲率改变的边界部可以是端部811c。这同样适用于端部812c、751c和752c。
如上所述，凸表面75c和81c分别向凹表面85c和71c突出以便被弯曲，并且大体上在X方向上的中心处突出高度是最高的。换言之，凸表面75c是被设置在布置凸表面75c和凹表面71c的方向上的凸表面75c的端部751c和752c之间，向凹表面85c突出并且具有比凸表面75c的端部751c和752c每一个的高度高的突出高度的部分的示例。此外，凸表面81c是被设置在布置凸表面81c和凹表面85c的方向上的凸表面81c的端部811c和812c之间，向凹表面71c突出并且具有比凸表面81c的端部811c和812c每一个的高度高的突出高度的部分的示例。
当在树脂片20a'和20b'以及金属板20c'被层叠的状态下如在图10A和图10B中示意地开始热挤压时，凸表面75c向模具80c挤压树脂片20a'，并且凸表面81c向模具70挤压树脂片20b'。树脂片20a'和20b'以及金属板20c'沿着模具70c和80c的形状一体地弯曲。此时，树脂片20a'在金属板20c'和模具70c之间被压缩，并且树脂片20b'在金属板20c'和模具80c之间被压缩。此外，与树脂片20a'和20b'相比较，难以使金属板20c'变形。因此，金属板20c'在金属模具70c和80c之间被弯曲以使得变形量尽可能小。
当模具70c和80c进一步相互靠近时，在Z方向上的在凹表面71c和金属板20c'之间的间隙变窄之前，在Z方向上的在凸表面75c和金属板20c'之间的间隙变窄，并且树脂片20a'的一部分优先地被凸表面75c和金属板20c'压缩。树脂片20a'的被压缩的部分通过在侧表面73c和金属板20c'之间的间隙从凸表面75c在-X方向上流动到在凹表面71c和金属板20c'之间的大的间隙，并且通过在侧表面77c和金属板20c'之间的间隙从凸表面75c在+X方向上流动到在凹表面71c和金属板20c'之间的大的间隙。这引起金属板20c'沿着侧表面73c、凸表面75c和侧表面77c平缓地弯曲。
类似地，在Z方向上的在凹表面85c和金属板20c'之间的间隙变窄之前，在Z方向上的在凸表面81c和金属板20c'之间的间隙变窄，并且树脂片20b'的一部分优先地被凸表面81c和金属板20c'压缩。树脂片20b'的被压缩的部分通过在侧表面83c和金属板20c'之间的间隙在+X方向上流动到在凹表面85c和金属板20c'之间的大的间隙，并且通过在侧表面87c和金属板20c'之间的间隙在-X方向上流动到在凹表面85c和金属板20c'之间的大的间隙。这引起金属板20c'沿着凸表面81c、侧表面83c、凹表面85c和侧表面87c连续地平缓弯曲。整个金属板20c'以此方式平缓地弯曲，并且金属板30c的凸区域31c、侧区域33c、凸区域35c和侧区域37c如在图10B中示意地连续地弯曲。这能够抑制金属板30c的曲率的局部增加及其刚度的降低。此外，树脂片20a'和20b'变形并且被压缩以形成在图10B中示意的树脂层30a和30b。另外，附图标记在图10B中省略。
如上所述，在热挤压时在图8中示意的凸部31和35在侧部33和37之前被压缩，由此增加树脂层30a和30b的凸部31和35中的导电颗粒的密度。在这里，凸部31和35中的一个凸部分别与扩散层和另一个单体电池的另一个分离器形成接触，由此抑制在接触点处电阻的增大。
侧表面73c、77c、83c和87c被弯曲，但是它们中的至少一个可以是平坦的。而且，考虑到沿着流动通道30A和30B流动的流体的压力损失的降低，凸表面75c和81c优选地被平稳地弯曲，但是本发明并非必要地被限制于此，例如，其可以被弯曲成具有多边形形状。
通过以上制造方法制造的分离器不限于使用液体作为冷却剂的水冷却型燃料电池，并且可以在例如使用空气作为冷却剂的空气冷却燃料电池中适用。在以上制造方法中的“制备”步骤仅需要在执行以上制造方法时制备物体。例如，甚至制造物体被包括在“制备”中的情形。该物体可以通过任何过程来制备，诸如从他人购买该物体。
虽然已经详细描述了本发明的一些实施例，但是本发明不限于具体实施例，而是可以在所要求保护的本发明的范围内改动或者改变。

Claims (7)

1.一种用于燃料电池的分离器的制造方法，包括：
制备第一模具，所述第一模具包括：第一凸表面和第一凹表面；以及第一侧表面，所述第一侧表面被连接在所述第一凸表面和所述第一凹表面之间；
制备第二模具，所述第二模具包括：第二凹表面和第二凸表面，所述第二凹表面和所述第二凸表面分别面对所述第一凸表面和所述第一凹表面；以及第二侧表面，所述第二侧表面面对所述第一侧表面并且被连接在所述第二凹表面和所述第二凸表面之间；
制备具有平板形状的金属板和两个导电树脂片；以及
通过在所述导电树脂片中的一个导电树脂片被设定在所述金属板的一侧处并且所述导电树脂片中的另一个导电树脂片被设定在所述金属板的另一侧处的状态下利用所述第一模具和所述第二模具的仅仅一个热挤压步骤，在所述金属板和所述两个导电树脂片中形成流动通道，
其中，所述第一凸表面包括第一部分，所述第一部分被设置在布置所述第一凸表面和所述第一凹表面的方向上的所述第一凸表面的两个端部之间，向所述第二凹表面突出，并且具有比所述第一凸表面的所述两个端部的每一个的高度高的突出高度，
其中，所述第二凸表面包括第二部分，所述第二部分被设置在布置所述第二凸表面和所述第二凹表面的方向上的所述第二凸表面的两个端部之间，向所述第一凹表面突出，并且具有比所述第二凸表面的所述两个端部的每一个的高度高的突出高度。
2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，所述第一部分从所述第一凸表面的一部分向所述第二凹表面突出。
3.根据权利要求2所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，所述第一部分在布置所述第一凸表面和所述第一凹表面的方向上位于所述第一凸表面的中心处。
4.根据权利要求2或3所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，在所述第一凸表面上设置多个所述第一部分，并且在布置所述第一凸表面和所述第一凹表面的方向上布置所述第一部分。
5.根据权利要求1所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，所述第一部分被弯曲，使得所述突出高度比所述两个端部的每一个的高度高。
6.根据权利要求5所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，所述第一侧表面向所述第一部分连续地弯曲。
7.根据权利要求5或6所述的用于燃料电池的分离器的制造方法，其中，所述第一部分的在布置所述第一凸表面和所述第一凹表面的方向上的所述第一凸表面的中心向所述第二凹表面突出最多。
CN201810835413.XA 2017-08-04 2018-07-26 用于燃料电池的分离器的制造方法 Active CN109390608B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017152031A JP6642534B2 (ja) 2017-08-04 2017-08-04 燃料電池用セパレータの製造方法
JP2017-152031 2017-08-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109390608A CN109390608A (zh) 2019-02-26
CN109390608B true CN109390608B (zh) 2021-06-15

Family

ID=62705515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810835413.XA Active CN109390608B (zh) 2017-08-04 2018-07-26 用于燃料电池的分离器的制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10756356B2 (zh)
EP (1) EP3439071A1 (zh)
JP (1) JP6642534B2 (zh)
KR (1) KR102110345B1 (zh)
CN (1) CN109390608B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109962258A (zh) * 2019-04-23 2019-07-02 珠海格力电器股份有限公司 燃料电池极板和燃料电池
CN112928320B (zh) * 2019-12-06 2022-03-15 中国科学院大连化学物理研究所 一种液流电池
JP2022183871A (ja) * 2021-05-31 2022-12-13 トヨタ紡織株式会社 燃料電池用セパレータの製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297383A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 燃料電池用セパレータ
CN1839501A (zh) * 2003-09-10 2006-09-27 三菱树脂株式会社 燃料电池隔板
CN102082282A (zh) * 2009-11-26 2011-06-01 丰田纺织株式会社 燃料电池用分隔体及其制造方法
CN102365158A (zh) * 2009-03-30 2012-02-29 昭和电工株式会社 薄板压制成型方法和燃料电池用隔板的制造方法
JP4975262B2 (ja) * 2005-03-22 2012-07-11 三菱樹脂株式会社 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
CN106463741A (zh) * 2014-06-24 2017-02-22 新日铁住金株式会社 燃料电池隔板成型用微小成型模具、燃料电池隔板的制造方法以及燃料电池隔板

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4019554B2 (ja) * 1998-08-03 2007-12-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セパレータ用多連凹凸板の製造方法
JP3448557B2 (ja) * 2000-09-04 2003-09-22 新日本製鐵株式会社 固体高分子型燃料電池用セパレータ，その製造方法及び固体高分子型燃料電池
JP3956746B2 (ja) 2002-04-09 2007-08-08 株式会社日立製作所 固体高分子型燃料電池，セパレータ及びその製造方法
JP2004119235A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nippon Steel Corp 固体高分子型燃料電池用セパレータ、その製造装置及び製造方法
JP2006012712A (ja) 2004-06-29 2006-01-12 Nitta Ind Corp セパレータの製造方法
US8252475B2 (en) 2003-12-09 2012-08-28 Nitta Corporation Separator comprising a metal sheet and a resin
JP2005293877A (ja) 2004-03-31 2005-10-20 Daido Steel Co Ltd 燃料電池用金属板およびこれを用いた燃料電池用セパレータならびにこれを用いた固体高分子形燃料電池
JP2005322433A (ja) * 2004-05-06 2005-11-17 Toyota Motor Corp 燃料電池用セパレータとその製造方法
JP2006120497A (ja) * 2004-10-22 2006-05-11 Miyoshi Kogyo Kk 金属セパレータの流路成形方法、および金属セパレータ
US8557448B2 (en) * 2005-01-13 2013-10-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell and fuel cell separator
JP4577040B2 (ja) 2005-02-21 2010-11-10 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータの製造方法
JP2008282728A (ja) 2007-05-11 2008-11-20 Hitachi Cable Ltd 燃料電池及びそのセパレータ及びその加工方法
JP4400672B2 (ja) * 2007-11-08 2010-01-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータおよび燃料電池
JP5668565B2 (ja) 2011-03-25 2015-02-12 株式会社豊田中央研究所 セパレータ、燃料電池、セパレータの製造方法
JP2013157093A (ja) 2012-01-27 2013-08-15 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
EP3015182B1 (en) * 2013-06-25 2017-10-04 Nissan Motor Co., Ltd Device and method for forming thin-plate substrate
JP6229203B2 (ja) * 2014-08-29 2017-11-15 トヨタ車体株式会社 燃料電池スタック
JP6639777B2 (ja) 2014-12-02 2020-02-05 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 Ｐｅｆｃセパレータ用カーボン複合材及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003297383A (ja) * 2002-04-05 2003-10-17 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 燃料電池用セパレータ
CN1839501A (zh) * 2003-09-10 2006-09-27 三菱树脂株式会社 燃料电池隔板
JP4975262B2 (ja) * 2005-03-22 2012-07-11 三菱樹脂株式会社 燃料電池用セパレータおよびその製造方法
CN102365158A (zh) * 2009-03-30 2012-02-29 昭和电工株式会社 薄板压制成型方法和燃料电池用隔板的制造方法
CN102082282A (zh) * 2009-11-26 2011-06-01 丰田纺织株式会社 燃料电池用分隔体及其制造方法
CN106463741A (zh) * 2014-06-24 2017-02-22 新日铁住金株式会社 燃料电池隔板成型用微小成型模具、燃料电池隔板的制造方法以及燃料电池隔板

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190015101A (ko) 2019-02-13
KR102110345B1 (ko) 2020-05-14
EP3439071A1 (en) 2019-02-06
CN109390608A (zh) 2019-02-26
US20190044161A1 (en) 2019-02-07
JP6642534B2 (ja) 2020-02-05
JP2019032952A (ja) 2019-02-28
US10756356B2 (en) 2020-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6368807B2 (ja) 燃料電池スタックの製造方法及び燃料電池用金属セパレータの製造方法
CN109390608B (zh) 用于燃料电池的分离器的制造方法
JP4857723B2 (ja) 燃料電池
US10826084B2 (en) Fuel cell
US11145877B2 (en) Fuel cell
CN109390607B (zh) 用于燃料电池的分离器的制造方法
US11283087B2 (en) Fuel cell
US10971737B2 (en) Fuel cell stack, fuel cell stack dummy cell, method of producing dummy cell
US10826097B2 (en) Fuel cell
US10964968B2 (en) Fuel cell stack and method of producing dummy cell
CN109390606B (zh) 用于燃料电池的分离器、燃料电池及其分离器的制造方法
JP2006185667A (ja) 燃料電池用金属セパレータの成形方法および成形装置
JP5810023B2 (ja) 燃料電池
JP5109268B2 (ja) 燃料電池およびその弾性モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant