CN110071306B - 燃料电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够避免薄板状的隔板的输送不良，且能够减少将一对隔板接合的粘合剂的涂覆量的燃料电池的制造方法。使用在周缘部具有屈曲部(13)，利用该屈曲部(13)在一个面形成有凹部(14)且在相反面形成有凸部(15)的隔板(10)。在输送工序(S7)中，利用把持工具(F)对隔板(10)的长边方向的两端部的屈曲部(13)进行把持。在密封部形成工序(S8)中，在由一方的隔板(10A)的屈曲部(13)形成的凹部(14)，配置粘合剂(16)而使由另一方的隔板(10B)的屈曲部(13)形成的凸部(15)与该凹部(14)嵌合。

Description

燃料电池的制造方法
技术领域
本公开涉及燃料电池的制造方法。
背景技术
以往以来，公知有与燃料电池用的金属隔板的输送装置、燃料电池用的金属隔板的输送方法、以及燃料电池用的金属隔板有关的发明(参照下述专利文献1)。
专利文献1所记载的发明鉴于如下需求而作出：要求使输送中的金属隔板既不因迎风而掀起的方式进行把持，又能够对金属隔板进行高速输送来提高生产性的技术。专利文献1所记载的发明的一个目的在于，提供一种能够对金属隔板进行高速输送的燃料电池用的金属隔板的输送装置。
为了实现上述目的，专利文献1公开了如下结构的输送装置。输送装置具有拉伸部和输送部。拉伸部利用把持部件对由薄板状构成的燃料电池用的金属隔板的对置的两端所具备的把持部进行把持，使把持部件彼此相互分离而将金属隔板向外侧拉动。输送部对被拉伸部拉动的状态下的金属隔板进行输送。
根据专利文献1所涉及的输送装置，对金属隔板的对置的两端边进行拉动边输送，因此能够不使输送中的金属隔板掀起变形或者脱离地进行高速输送。通过金属隔板的高速输送，能够提高燃料电池的生产性。
并且，专利文献1公开了一种金属隔板的把持部具备供把持部件卡止的凸形状的结构(同一文献，参照图8(A)以及第0058段落等)。根据该结构，通过使夹具等把持部件钩住金属隔板的把持部来对其进行把持，从而与把持平面形状的把持部的情况相比，能够更加稳固地对把持部进行把持。
专利文献1：日本特开2015-118810号公报
一般地，燃料电池的制造方法例如具有在阳极侧与阴极侧的一对金属隔板之间配置膜电极接合体，经由粘合剂将上述一对金属隔板接合的工序。在该工序中，粘合剂例如在一对金属隔板的相互对置的面的周缘部，形成以包围膜电极接合体的方式配置成框状，且密封一对金属隔板的周缘部的密封部。
对于上述专利文献1所记载的金属隔板而言，经由粘合剂接合的周缘部为平坦。在该情况下，在一对金属隔板的接合时，粘合剂沿着金属隔板的周缘部的平坦的面流动。因此，存在用于形成将一对金属隔板的周缘部密封的密封部的粘合剂的涂覆量变得过度的担忧。
发明内容
因此，本公开提供一种既能够避免薄板状的隔板的输送不良，又能够减少用于在一对隔板的周缘部形成密封部的粘合剂的涂覆量的燃料电池的制造方法。
本公开的一个方式的燃料电池的制造方法具有：利用把持工具对薄板状的隔板的长边方向的两端部进行把持来输送该隔板的输送工序；和经由粘合剂将一对上述隔板接合来形成密封部的密封部形成工序，上述燃料电池的制造方法的特征在于，作为上述隔板，使用在周缘部具有屈曲部，利用该屈曲部在一个面形成有凹部，在相反面形成有凸部的隔板，在上述输送工序中，利用上述把持工具对上述两端部的上述屈曲部进行把持，在上述密封部形成工序中，在一方的上述隔板的上述凹部配置上述粘合剂而使另一方的上述隔板的上述凸部与该凹部嵌合。
根据该方式，在利用把持工具对薄板状的隔板的长边方向的两端部进行把持来输送隔板的输送工序中，能够利用把持工具对隔板的长边方向的两端部的屈曲部进行把持。更详细而言，利用屈曲部在隔板的一个面的周缘部形成有凹部，在隔板的另一个面的周缘部形成有凸部。利用该凸部与凹部，增大把持工具与隔板之间的摩擦阻力，能够防止隔板相对于把持工具的滑动。由此，能够在薄板状的隔板的长边方向上施加了张力的状态下对隔板进行输送，能够避免隔板的输送时的掀起等输送不良。
并且，根据上述方式，在经由粘合剂将一对隔板接合而形成密封部的密封部形成工序中，能够在一方的隔板的凹部配置粘合剂而使另一方的隔板的凸部与该凹部嵌合，从而形成密封部。更详细而言，一对隔板中的一方的隔板在与另一方的隔板对置的面，利用屈曲部而形成有凹部，另一方的隔板在与一方的隔板对置的面，利用屈曲部而形成有凸部。
这样，通过在一方的隔板的凹部配置粘合剂，而使另一方的隔板的凸部与一方的隔板的凹部嵌合，从而使粘合剂留在一方的隔板的凹部内，防止粘合剂的流动。因此，能够减少粘合剂的涂覆量。另外，利用相互嵌合的一方的隔板的凹部以及另一方的隔板的凸部、和配置在它们之间的粘合剂而形成密封部，从而能够减少用于形成密封部的粘合剂的涂覆量。
上述方式的燃料电池的制造方法也可以构成为，作为上述隔板，使用上述屈曲部沿着上述周缘部的周向连续地形成的隔板。由此，在密封部形成工序中，能够利用由于屈曲部而沿着隔板的周向连续地形成的凹部以及凸部、和配置在它们之间的粘合剂，在隔板的周缘部形成密封部。
上述方式的燃料电池的制造方法也可以构成为，作为上述隔板，使用上述屈曲部沿着上述周缘部的周向断续地形成的隔板。由此，在密封部形成工序中，能够利用由于屈曲部而沿着隔板的周向断续地形成的凹部以及凸部、配置在它们之间的粘合剂、以及紧贴在屈曲部之间的一对隔板的相互对置的面，在隔板的周缘部形成密封部。
上述方式的燃料电池的制造方法也可以构成为，作为上述隔板，使用上述屈曲部遍及上述周缘部的整周地形成的隔板。由此，在密封部形成工序中，能够遍及隔板的周缘部的整周地形成密封部。
上述方式的燃料电池的制造方法也可以构成为，作为上述隔板，使用上述屈曲部以多重的方式形成的隔板。由此，在输送工序中，能够利用把持工具对形成为多重的框状或者环状的屈曲部进行把持，能够更加可靠地把持隔板的长边方向的端部。另外，在密封部形成工序中，在隔板的周缘部多重地形成密封部，从而提高密封部的密封性。
根据本公开的上述任一个方式，可提供一种既能够避免薄板状的隔板的输送不良，又能够减少用于在一对隔板之间形成密封部的粘合剂的涂覆量的燃料电池的制造方法。
附图说明
图1是对本公开所涉及的燃料电池的制造方法的一个实施方式进行说明的示意图。
图2是沿着图1的II-II线的燃料电池用隔板的示意的放大剖视图。
图3是表示通过图1的屈曲部形成工序成型的隔板的一个例子的示意剖视图。
图4是表示通过图1的屈曲部形成工序成型的隔板的一个例子的示意剖视图。
图5A是表示以往的燃料电池用隔板的输送工序的示意的俯视图。
图5B是表示以往的燃料电池用隔板的输送工序的示意的主视图。
图5C是表示以往的燃料电池用隔板的输送工序的示意的主视图。
附图标记的说明
10...隔板；10A...一方的隔板；10B...另一方的隔板；13...屈曲部；14...凹部；15...凸部；16...粘合剂；17...密封部；F...把持工具；S7...输送工序；S8...密封部形成工序；S100…燃料电池的制造方法。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开所涉及的燃料电池的制造方法的一个实施方式进行说明。
图1是对本公开所涉及的燃料电池的制造方法S100的一个实施方式进行说明示意图。通过本实施方式的燃料电池的制造方法S100制造的燃料电池例如通过供给氢气等燃料气体与包含氧的空气等氧化剂气体并使它们反应来发电。燃料电池例如通过将在一对金属制的薄板状的隔板10之间配置有膜电极接合体的多个单电池层叠而构成。
本实施方式的燃料电池的制造方法S100例如具有母材准备工序S1、切断工序S2、流路形成工序S3、孔形成工序S4、屈曲部形成工序S5、清洗/检查工序S6、输送工序S7、密封部形成工序S8、以及组装工序S9。
本实施方式的燃料电池的制造方法S100在输送工序S7以及密封部形成工序S8中具有主要的特征，对此在后面进行详述。因此，在本实施方式的燃料电池的制造方法S100中，对于输送工序S7以及密封部形成工序S8以外的工序，能够应用公知的工序。
母材准备工序S1例如是准备作为燃料电池用的隔板10的母材的金属薄板的卷筒R，将金属薄板设置为能够连续地供给的工序。作为母材，例如能够使用不锈钢等金属薄板。切断工序S2例如是将从金属薄板的卷筒R卷出的带状的金属薄板通过冲裁加工而裁断为多个长方形的金属薄板P的工序。
流路形成工序S3例如是在通过切断工序S2得到的长方形的金属薄板P，通过冲压加工而形成作为燃料气体或者氧化剂气体的流路的凹槽状的反应气体流路11的工序。另外，反应气体流路11例如成型为压花状，在隔板10的表背的一个面形成凹部，在其相反面形成凸部。另外，反应气体流路11例如成型为在隔板10的表背两面形成凹凸的波板状。
孔形成工序S4例如是通过冲裁加工而在长方形的金属薄板P的长边方向的一方的端部与另一方的端部，分别形成流体的供给用和排出用的多个歧管孔12的工序。更具体而言，孔形成工序S4例如是形成燃料气体的供给用与排出用的一对歧管孔12、氧化剂气体的供给用与排出用的一对歧管孔12、体积冷却水等制冷剂的供给用与排出用的一对歧管孔12的工序。
图2是沿着图1所示的II-II线的隔板10的示意的放大剖视图。屈曲部形成工序S5例如是通过冲压加工而在金属薄板P的周缘部形成屈曲部13的工序。通过该工序，得到在周缘部具有屈曲部13的隔板10。屈曲部13例如成型为压花状，在隔板10的一个面形成凹部14，在其相反面形成凸部15。
更详细而言，燃料电池的单电池具有相互对置的一对隔板10。该一对隔板10中的一方的隔板10A成型为将形成屈曲部13的部分的隔板10A的表背面相比与该部分邻接的隔板10A的表背面而言，朝向与对置的另一方的隔板10B相反的方向压出。利用这样成型的一方的隔板10A的屈曲部13，在一方的隔板10A的表背面中的与另一方的隔板10B对置的对置面形成凹部14，在与另一方的隔板10B相反的背面形成凸部15。
另外，与一方的隔板10A对置的另一方的隔板10B成型为将形成屈曲部13的部分的隔板10B的表背面相比与该部分邻接的隔板10B的表背面而言，朝向对置的一方的隔板10A压出。利用这样成型的另一方的隔板10B的屈曲部13，在另一方的隔板10B的表背面中的与一方的隔板10A对置的对置面形成凸部15，在与一方的隔板10A相反的相反面形成凹部14。
即，在屈曲部形成工序S5中，例如使在单电池中相互对置的一对隔板10以在各个隔板10的周缘部向同一方向压出隔板10的表背面的方式成型并屈曲，从而形成屈曲部13。此外，在上述一方的隔板10A为阳极侧的隔板10的情况下，上述另一方的隔板10B为阴极侧的隔板10。另外，在上述一方的隔板10A为阴极侧的隔板10的情况下，上述另一方的隔板10B为阳极侧的隔板10。
另外，能够决定隔板10的屈曲部13的尺寸，以使得例如在一方的隔板10A的屈曲部13的凹部14嵌合了另一方的隔板10B的屈曲部13的凸部15时，一对隔板10的周缘部的对置面紧贴，并且在凸部15与凹部14之间形成有收容粘合剂16的空间。
另外，在屈曲部形成工序S5中，例如能够沿着隔板10的周缘部的周向连续地形成屈曲部13。这里，沿着隔板10的周缘部的周向连续地形成是指形成至少沿着隔板10的一侧缘延伸的直线状或者曲线状的屈曲部13。
另外，在屈曲部形成工序S5中，例如也可以遍及隔板10的周缘部的整周地形成屈曲部13。在图1所示的例子中，屈曲部13遍及平面形状为大致长方形的隔板10的周缘部的整周地连续地形成，且形成为将配置膜电极接合体的区域亦即反应部包围的矩形框状或者矩形环状。
图3是表示通过屈曲部形成工序S5成型的隔板10的一个例子的示意的俯视图。在屈曲部形成工序S5中，例如也可以在隔板10的周缘部多重地形成屈曲部13。更具体而言，在图3所示的例子中，在隔板10的周缘部，例如形成有同心并且呈相似形状的外侧的屈曲部13与内侧的屈曲部13的二重的屈曲部13。另外，屈曲部13也可以设置成三重以上的多重。相互邻接的屈曲部13形成凸部15的面可以是隔板10的表背的相同面，也可以是隔板10的表背的相反面。
图4是表示通过屈曲部形成工序S5成型的隔板10的另一个例子的示意的俯视图。在屈曲部形成工序S5中，例如也可以沿着隔板10的周缘部的周向断续地形成屈曲部13。在图4所示的例子中，屈曲部13遍及隔板10的周缘部的整周地隔着间隔而断续地形成，并多重地形成于隔板10的周缘部。更详细而言，屈曲部13遍及隔板10的周缘部的整周地形成为沿着周缘部的虚线状，并在隔板10的周缘部的外侧与内侧形成为二重的矩形框状。
此外，屈曲部形成工序S5例如可以在孔形成工序S4之前进行，也可以与流路形成工序S3同时进行。
如图1所示，在屈曲部形成工序S5中在周缘部形成了屈曲部13的隔板10被送至清洗/检查工序S6。在清洗/检查工序S6中，例如在将隔板10通过清洗液、纯水而清洗后干燥，然后进行基于目视观察或者图像的外观检查等隔板10的检查。
输送工序S7是借助把持工具F对薄板状的隔板10的长边方向的两端部进行把持来输送隔板10的工序。作为把持工具F，例如能够使用从厚度方向的两侧夹持隔板10的端部的指或者卡盘。通过该输送工序S7输送的隔板10在周缘部具有屈曲部13，利用该屈曲部13在一个面形成有凹部14，在其相反面形成有凸部15。
本实施方式的燃料电池的制造方法S100在输送工序S7中，利用把持工具F来把持隔板10的长边方向的两端部的屈曲部13。此外，在输送工序S7中，也可以使把持工具F的凸部或者凹部相对于由隔板10的屈曲部13形成的凹部14或者凸部15卡合。
密封部形成工序S8是经由粘合剂16将一对隔板接合来形成密封部17的工序。本实施方式的燃料电池的制造方法S100在密封部形成工序S8中，在由一方的隔板10A的屈曲部13形成的凹部14配置粘合剂16，并使由另一方的隔板10B的屈曲部13形成的凸部15与该凹部14嵌合。更详细而言，密封部形成工序S8例如具有粘合剂涂覆工序S81与层叠/固化工序S82。
粘合剂涂覆工序S81例如是在构成燃料电池单元的单电池时具有相互对置的对置面的一对隔板10中的、由于屈曲部13而在对置面形成有凹部14的隔板10A涂覆粘合剂16，在该对置面的凹部14配置粘合剂16的工序。粘合剂16并没有特别的限定，但例如能够使用加热固化型粘合剂。
层叠/固化工序S82例如是在一方的隔板10A的对置面配置膜电极接合体以及树脂框，使另一方的隔板10B的对置面与一方的隔板10A的对置面对置而层叠，并在一对隔板10之间配置膜电极接合体的工序。另外，层叠/固化工序S82是在由于一方的隔板10A的屈曲部13而形成于一方的隔板10A的对置面并配置有粘合剂16的凹部14，嵌合由于另一方的隔板10B的屈曲部13而形成于另一方的隔板10B的对置面的凸部15，并通过加热等使粘合剂16固化而形成密封部17的工序。
密封部17例如以将一对隔板10之间的配置有膜电极接合体的区域亦即反应部包围的方式形成，将一对隔板10之间密封，防止流体从反应部向外部泄漏，并防止流体从外部向反应部侵入。通过密封部形成工序S8，能够得到构成燃料电池的多个单电池。
组装工序S9例如是将多个单电池层叠并且组装其他的部件而构成燃料电池的工序。此外，也能够同时进行组装工序S9与层叠/固化工序S82。通过以上的工序，能够制造燃料电池。
以下，基于与现有技术的对比而对本实施方式的燃料电池的制造方法S100的作用进行说明。图5A是表示以往的燃料电池用隔板的输送工序的示意的俯视图。图5B以及图5C是表示以往的燃料电池用隔板的输送工序的示意的主视图。
如图5A所示，在以往的燃料电池用隔板的输送工序中，对在周缘部不具有屈曲部13的隔板10X进行输送，因此即便利用把持工具F对隔板10X的长边方向的两端部进行把持，也存在难以对薄板状的隔板10X施加充分的张力的情况。若无法对薄板状的隔板10X施加充分的张力，则如图5B所示，存在隔板10X因自重而翘曲，在输送时掀起而产生输送不良的担忧。
另外，在以往的燃料电池用隔板的输送工序中，对周缘部平坦且不具有屈曲部13的隔板10X进行输送，因此存在隔板10X与把持工具F之间的摩擦阻力不充分的情况。在该情况下，当利用把持工具F对隔板10X的长边方向的两端部进行把持而对隔板10X施加张力时，存在隔板10X相对于把持工具F滑动，从而如图5C所示地隔板10X从把持工具F脱落而产生输送不良的担忧。特别是，在隔板10X的高速输送时，容易产生由隔板10X的滑动引起的输送不良。
另外，在以往的燃料电池的制造方法中，使用周缘部为平坦且不具有屈曲部的隔板10X，因此在隔板10X的周缘部涂覆粘合剂而在一对隔板10X之间形成密封部的工序中，存在涂覆于周缘部的粘合剂流动而扩张的担忧。因此，担心用于形成希望的密封部的粘合剂的涂覆量变得过度。
与此相对地，本实施方式的燃料电池的制造方法S100具有：利用把持工具F对薄板状的隔板10的长边方向的两端部进行把持来输送隔板10的输送工序S7；和经由粘合剂16将一对隔板10接合来形成密封部17的密封部形成工序S8。但是，本实施方式的燃料电池的制造方法S100如上述那样使用在周缘部具有屈曲部13，利用屈曲部13在一个面形成有凹部14，在相反面形成有凸部15的隔板10。而且，在输送工序S7中，利用把持工具F对隔板10的长边方向的两端部的屈曲部13进行把持，在密封部形成工序S8中，在一方的隔板10A的凹部14配置粘合剂16而使另一方的隔板10B的凸部15与该凹部14嵌合。
这样，在输送工序S7中，利用把持工具F对隔板10的长边方向的两端部的屈曲部13进行把持，从而借助在隔板10的周缘部的表背由屈曲部13形成的凹部14和凸部15，使得把持工具F与隔板10之间的摩擦阻力增大。由此，能够防止隔板10相对于把持工具F的滑动，能够在薄板状的隔板10的长边方向上施加了充分的张力的状态下对隔板10进行输送，从而避免隔板10的翘曲、掀起等输送不良。
另外，在密封部形成工序S8中，在一方的隔板10A的由于屈曲部13形成的凹部14配置粘合剂16，从而能够使粘合剂16留在一方的隔板10A的凹部14内，防止粘合剂16的流动。由此，能够使粘合剂16的涂覆量与以往相比减少。
另外，在密封部形成工序S8中，在一方的隔板10A的由于屈曲部13形成的凹部14配置粘合剂16，从而使另一方的隔板10B的由于屈曲部13形成的凸部15与该凹部14嵌合，从而能够由一对隔板10的凹部14与凸部15构成密封部17的一部分。由此，能够减少用于形成密封部17的粘合剂16的涂覆量。
另外，本实施方式的燃料电池的制造方法S100使用屈曲部13沿着周缘部的周向而连续形成的隔板10。由此，在密封部形成工序S8中，能够利用由于屈曲部13而沿着隔板10的周向连续地形成的凹部14以及凸部15、和配置在它们之间的粘合剂16，沿着隔板10的周缘部连续地形成密封部17。
另外，如图4所示，本实施方式的燃料电池的制造方法S100也能够使用屈曲部13沿着周缘部的周向断续地形成的隔板10。由此，在密封部形成工序S8中，能够利用由于屈曲部13而沿着隔板10的周向断续形成的凹部14以及凸部15、配置在它们之间的粘合剂16、紧贴在屈曲部13之间的一对隔板10的对置面，沿隔板10的周缘部形成密封部17。
另外，在本实施方式的燃料电池的制造方法S100中，使用屈曲部13遍及周缘部的整周地形成的隔板10。由此，在密封部形成工序S8中，能够遍及隔板10的周缘部的整周地形成密封部17。
另外，如图3以及图4所示，本实施方式的燃料电池的制造方法S100也能够使用形成多重屈曲部13的隔板10。由此，在输送工序S7中，能够利用把持工具F对形成多重的屈曲部13进行把持，从而更加可靠地把持隔板10的长边方向的端部。另外，在密封部形成工序S8中，能够在隔板10的周缘部多重地形成密封部17，能够提高隔板10的周缘部的密封性。
以上，使用附图对本发明的实施方式进行了详述，但具体的结构并不限定于本实施方式，即便是不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等，它们也包含在本发明中。

Claims (5)

1.一种燃料电池的制造方法，具有：利用把持工具对薄板状的隔板的长边方向的两端部进行把持来输送该隔板的输送工序；和经由粘合剂将一对所述隔板接合而形成密封部的密封部形成工序，
所述燃料电池的制造方法的特征在于，
作为所述隔板，使用在周缘部具有屈曲部，且利用该屈曲部在一个面形成有凹部，在相反面形成有凸部的隔板，
在所述输送工序中，利用所述把持工具对所述两端部的所述屈曲部进行把持，
在所述密封部形成工序中，在一方的所述隔板的所述凹部配置所述粘合剂而使另一方的所述隔板的所述凸部与该凹部嵌合。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的制造方法，其特征在于，
作为所述隔板，使用所述屈曲部沿着所述周缘部的周向连续地形成的隔板。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的制造方法，其特征在于，
作为所述隔板，使用所述屈曲部沿着所述周缘部的周向断续地形成的隔板。
4.根据权利要求2或3所述的燃料电池的制造方法，其特征在于，
作为所述隔板，使用所述屈曲部遍及所述周缘部的整周地形成的隔板。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的燃料电池的制造方法，其特征在于，
作为所述隔板，使用形成多重所述屈曲部的隔板。
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