CN112864412A - 制造燃料电池的隔板的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制造燃料电池的隔板的方法，具有：隔板本体布置过程，其用于在形成加强肋之前通过使用配备有具有密封构件凹陷部的第一模具和具有肋突出部的第二模具的成型模具，将隔板本体布置在所述第二模具中；模具夹紧过程，其用于在所述第一模具叠置在所述第二模具上的情况下夹紧所述第一模具和所述第二模具；以及密封构件成型过程，其用于通过将弹性体材料注射到所述密封构件凹陷部中并且加热所述成型模具而将所述弹性体材料交联到密封构件中并且使所述密封构件和所述隔板本体的第一表面一体化。在所述模具夹紧过程与所述密封构件成型过程之间，所述加强肋沿着所述肋突出部的形状形成在所述隔板本体上。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造作为燃料电池的组成部分的隔板的方法。
背景技术
在燃料电池中，通过由隔板将包括膜电极组件(MEA)的电极构件夹在中间获得每个电池，每个电池用作发电单元。通过对电池的堆叠体从其两外侧沿堆叠方向以预定力进行紧固来构造燃料电池。诸如氢气的燃料气体或者诸如空气的氧化剂在每个隔板的厚度方向(堆叠方向)的一侧流动，并且诸如水的冷却剂在每个隔板的厚度方向的另一表面侧流动。每个隔板具有沿其厚度方向贯穿的通孔，并且该通孔用作反应气体和冷却剂流过的流动通道。由橡胶制成的框架状的密封构件(橡胶垫圈)在电极构件周围并且在相邻的隔板之间布置。密封构件粘合至隔板，并且从堆叠方向两侧通过紧固力而被压缩。因此，禁止流体移动到密封构件中以及从密封构件流出。
作为将每个隔板与密封构件彼此一体化的方法，能够提及每个隔板布置在成形模具中并且将橡胶材料注射成型所根据的方法，或者将密封构件的预成型体和每个隔板布置在成形模具中、加热并且压缩，从而通过交联粘合预成型体所根据的方法。
发明内容
在密封构件与隔板通过注射成型而一体化的情况下，存在隔板翘曲的问题。图11和图12为注射成型过程的示意图。图11示出了成形模具的模具夹紧状态，而图12示出了橡胶材料注射之后的状态。首先，如图11所示，隔板90布置在上模91与下模92之间。填充有橡胶材料的腔体910形成在上模91中。通过如图11中的空白箭头所示对上模91和下模92施加高压来将上模91和下模92夹紧，使得橡胶材料不会由于注射压力而泄漏。因此，隔板90的加压部塑性变形，并且隔板90的材料如图11中的箭头所示流向非加压部。结果，隔板90以在腔体910中向上偏斜的方式弯曲。随后，如图12所示，橡胶材料93被注射到腔体910中。于是，如图12中的箭头所示，隔板90由于橡胶材料93的注射压力而被向下挤压，并且返回其原始的平坦状态。于是，注射的橡胶材料93通过交联粘合至隔板90，并且因此完成隔板与密封构件的一体化。
然而，当从成形模具取出隔板时，隔板像弓一样弯曲并且由于反弹而翘曲。在翘曲的隔板的情况下，当堆叠隔板与电极构件以组装电池的堆叠体时，难以执行处理和定位。另外，密封构件的接触表面压力分布不均匀，所以可能会劣化密封构件的密封性能。
例如，在日本未审查专利申请公布第2002-175818号(JP 2002-175818 A)中，描述了在通过挤压单个金属板来成型具有不规则截面的电力收集部以及布置在所述电力收集部周围的边缘部而获得的燃料电池的隔板中，在所述边缘部处形成肋(权利要求书)。在JP2002-175818 A中，肋形成在边缘部处以抑制在通过挤压隔板来形成电力收集部的过程中引起的应力的传递。在JP2002-175818 A的[0014]段和图4中公开了以覆盖肋21的方式布置的密封构件35。然而，在JP 2002-175818 A中没有提及注射成型密封构件，或者使密封构件与隔板一体成型的过程以及形成肋的过程彼此相关。相反地，描述了肋优选在挤压成型隔板中与电力收集部同时形成(JP 2002-175818 A的[0010]段)。例如，在密封构件与隔板在形成肋之后一体化的情况下，需要根据肋来堆叠密封构件，难以实施其定位。此外，当在与密封构件的一体化分开的过程中形成肋时，因此增加了工作量，延长了制造所需的时间，并且成本增加。
已经鉴于这些情况做出了本发明。本发明的目的在于提供一种制造燃料电池的隔板的方法，其能够容易地制造与密封构件一体化的燃料电池的隔板，同时抑制隔板翘曲。
为了解决前述问题，本发明提供一种制造燃料电池的隔板的方法，所述隔板具有隔板本体和密封构件，所述隔板本体具有加强肋，所述加强肋从作为所述隔板本体的一对表面(即，第一表面和第二表面)之一的所述第一表面沿厚度方向突出，所述密封构件由弹性体制成并且布置在所述隔板本体的所述第一表面上。该方法包括：隔板本体布置过程，通过使用配备有第一模具和第二模具的成型模具，所述第一模具具有用于成型所述密封构件的密封构件凹陷部，所述第二模具具有用于形成所述加强肋的肋突出部，所述隔板本体布置过程用于在所述隔板本体的所述第二表面在形成所述加强肋之前位于所述第二模具侧的情况下，并且在所述弹性体的非交联材料用作弹性体材料的情况下，将所述隔板本体布置在所述第二模具中；模具夹紧过程，其用于在所述第一模具叠置在所述第二模具上的情况下夹紧所述第一模具和所述第二模具；以及密封构件成型过程，其用于通过将所述弹性体材料注射到所述密封构件凹陷部中并且加热所述成型模具而将所述弹性体材料交联到所述密封构件中并且使所述密封构件和所述隔板本体的所述第一表面一体化。在所述模具夹紧过程与所述密封构件成型过程之间，所述加强肋沿着所述肋突出部的形状形成在所述隔板本体上。
通过根据本发明的制造燃料电池的隔板的方法，在使密封构件与隔板本体一体化的一系列过程期间同时形成加强肋。通过形成加强肋而提高隔板本体的刚性。因此，当从成型模具取出隔板本体时，隔板本体不太可能经受反弹，并且抑制其翘曲。结果，当隔板本体与电极构件堆叠在彼此之上来组装电池堆叠体时容易执行处理和定位。另外，还解决了密封构件的密封性能劣化的问题。此外，通过根据本发明的制造燃料电池的隔板的方法，相比于由独立于使密封构件与隔板本体一体化的一系列过程来形成加强肋所根据的方法的情况，能够使制造过程的数量更少，能够使制造时间更短，并且能够使成本更低。因此，提高了燃料电池的隔板的生产率。
附图说明
将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业方面的重要性，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1为第一实施例的阳极侧隔板的俯视图；
图2为沿着图1的线II-II的剖面图；
图3为作为制造阳极侧隔板的过程之一的隔板本体布置过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图4为模具夹紧过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图5为密封构件成型过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图6为第二实施例的阳极侧隔板的俯视图；
图7为沿着图6的线VII-VII的剖面图；
图8为作为制造阳极侧隔板的过程之一的隔板本体布置过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图9为模具夹紧过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图10为密封构件成型过程中的成型模具的一部分的剖面图；
图11为示出传统的注射成型过程中的成型模具的模具夹紧状态的剖视示意图；以及
图12为示出传统的注射成型过程中的成型模具在橡胶材料注射之后的状态的剖视示意图。
具体实施方式
在下文中将描述根据本发明的制造燃料电池的隔板的方法的实施例。
(第一实施例)
(燃料电池的隔板的构造)
首先，将描述本实施例的燃料电池的隔板的构造。在本实施例中，燃料电池的隔板被具体化为作为燃料电池组的组成部分的阳极侧隔板。图1为第一实施例的阳极侧隔板的俯视图。图2为沿着图1的线II-II的剖面图。在附图中的多个方向中，纵向和横向方向指示隔板的平面方向，而竖直方向指示隔板的厚度方向。如图1所示，阳极侧隔板1具有隔板本体10和密封构件20。为了便于说明，在图1中，密封构件20由细线填充，并且布置在密封构件20下方的加强肋16a和16b以透明的方式示出。
隔板本体10由钛制成，并且呈现矩形薄板的形状。隔板本体10具有0.1mm的厚度。隔板本体10具有沿其厚度方向贯穿其的六个通孔。即，在隔板本体10的左侧，空气供给孔11a、冷却剂供给孔12a以及氢气供给孔13a从后侧依次开口穿过隔板本体10，而在隔板本体10的右侧，氢气排放孔13b、冷却剂排放孔12b以及空气排放孔11b从后侧依次开口穿过隔板本体10。
隔板本体10具有上表面14、下表面15以及成对的加强肋16a和16b。上表面14落入本发明的“第一表面”的概念内，而下表面15落入本发明的“第二表面”的概念。矩形的发电区域21限定在上表面14的中央部中。在通过使用阳极侧的隔板1构造燃料电池组的情况下，发电区域21对应于堆叠在下表面15侧的电极构件(MEA等)的布置区域。在发电区域21中，形成冷却剂流过的冷却剂流动通道17。
在隔板本体10的后边缘部处，加强肋16a沿着图1中的左右方向(纵向方向)直线形地布置。加强肋16a布置在沿横向方向延伸的密封构件20下方，并且还布置在隔板本体10的后边缘部处。在隔板本体10的前边缘部处，加强肋16b沿着图1中的左右方向(纵向方向)直线形地布置。加强肋16b布置在沿横向方向延伸的密封构件20下方，并且还布置在隔板本体10的前边缘部处。加强肋16a和16b形状和尺寸相同。因此，在下文中将描述加强肋16a。
如从示出隔板本体10的后边缘部沿厚度方向的截面的图2明显看出的，加强肋16a以突出的方式布置在上表面14侧，并且具有呈现梯形形状的截面。在隔板本体10的下表面15中，沟槽部18a形成在与加强肋16a相同的位置。沟槽部18a呈现为以与将稍后描述的肋突出部53互补的方式对称的形状。加强肋16a具有0.05mm的高度(从上表面14突出的长度)，并且加强肋16a的高度与隔板本体10的厚度的比例为0.5。加强肋16a覆盖有密封构件20。加强肋16a的宽度(沿横向方向的长度或者沿图2的前后方向的长度)小于密封构件20。
在隔板本体10的上表面14的周缘部上以及六个通孔(空气供给孔11a、空气排放孔11b、冷却剂供给孔12a、冷却剂排放孔12b、氢气供给孔13a以及氢气排放孔13b)周围布置有密封构件20。密封构件20由三元乙丙橡胶(EPDM)制成，并且呈现矩形框架的形状。密封构件20具有呈现平板形状的台座部200以及从其向上突出的山部201。山部201的山顶部在其厚度方向上具有呈现大致半圆形弯曲表面的形状的截面。密封构件20与堆叠在隔板本体10(阳极侧隔板1)的上表面14上的搭档构件(其他电池的阴极侧隔板)弹性地接触。
(制造燃料电池的隔板的方法)
接下来，将描述本实施例的制造燃料电池的隔板的方法。制造阳极侧隔板1的方法具有隔板本体布置过程、模具夹紧过程以及密封构件成型过程。
(1)隔板本体布置过程
在本过程中，在隔板本体的第二表面在形成加强肋之前位于第二模具侧的情况下，隔板本体被布置在第二模具中。图3为本过程中的成型模具的一部分的剖面图。图3所示的成型模具的一部分的剖面图对应于图1所示的阳极侧隔板1的沿着线II-II的剖面图(其同样适用于将稍后描述的图4和图5)。如图3所示，成型模具5配备有第一模具50和第二模具51。第一模具50具有密封构件凹陷部52。密封构件凹陷部52为用于成型密封构件20的腔体。第二模具51具有用于形成加强肋16a的肋突出部53。在成型模具5的模具夹紧状态中，肋突出部53布置在与密封构件凹陷部52相对的位置处。在本过程中，没有形成加强肋的隔板本体10布置在第二模具51的上表面上，使得下表面15与肋突出部53接触。
(2)模具夹紧过程
在本过程中，第一模具叠置在第二模具上，并且被夹紧。图4为模具夹紧过程中的成型模具的一部分的剖面图。如图4所示，第一模具50叠置在第二模具51上，并且如图4中的空白箭头所指示地从上方被加压。因此，以等于或者高于隔板本体10的屈服应力的模具夹紧压力来夹紧成型模具5。在该情况下，由于加压部的塑性变形以及材料向非加压部的流动，隔板本体10在密封构件凹陷部52中弯曲。
(3)密封构件成型过程
在本过程中，作为弹性体的非交联材料的弹性体材料被注射到密封构件凹陷部中，并且对成型模具进行加热。因此，弹性体材料交联到密封构件中，并且密封构件与隔板本体的第一表面一体化。图5为密封构件成型过程中的成型模具的一部分的剖面图。如图5所示，首先，包含作为橡胶成分的EPDM的固态橡胶的非交联材料(弹性体材料54)被从注射成型机(未示出)的喷嘴经由第一模具50的流道和浇口注射到密封构件凹陷部52中。成型模具5被加热至等于或者高于150℃的温度，从而交联弹性体材料54。
当注射弹性体材料54时，由于弹性体材料54的注射压力以及由成型模具5的加热导致的弹性体材料54的膨胀压力，隔板本体10的上表面14在密封构件凹陷部52中被向下挤压，并且将返回其原始的平坦状态。在该状态下，隔板本体10沿着肋突出部53的形状变形，所以形成加强肋16a和沟槽部18a。即，在模具夹紧过程以及密封构件成型过程中，隔板本体10在密封构件凹陷部52中被肋突出部53和弹性体材料54两者挤压，所以形成加强肋16a和沟槽部18a。此外，填充密封构件凹陷部52所使用的弹性体材料54交联到密封构件20中，并且粘合至隔板本体10的上表面14。以该方式，完成隔板本体10的加强肋16a的形成以及密封构件20与隔板本体10的一体化。
(作用及效果)
接下来，将描述根据本实施例的制造燃料电池的隔板的方法的作用及效果。根据制造阳极侧隔板1的方法，加强肋16a和16b在用于使密封构件20与隔板本体10一体化的一系列过程中同时形成。隔板本体10的刚性通过加强肋16a和16b的形成而增加。因此，当在成型密封构件20之后打开成型模具5并且取出隔板本体10时，隔板本体10不太可能经受反弹，并且抑制其翘曲。特别地，沿着阳极侧隔板1的纵向方向布置加强肋16a和16b。因此，有效地抑制隔板本体10翘曲成像弓一样弯曲的程度。
当阳极侧隔板1的翘曲量小时，在阳极侧隔板1与电极构件堆叠在彼此之上来组装电池堆叠体时容易执行处理和定位。另外，使密封构件20与搭档构件(其他电池的阴极侧隔板)之间的接触表面压力均匀，所以也不太可能劣化密封性能。此外，根据制造阳极侧隔板1的方法，相比于由独立于使密封构件20与隔板本体10一体化的一系列过程来形成加强肋16a和16b的情况，能够使制造过程的数量更少，能够使制造时间更短，并且能够使成本更低。因此，提高了阳极侧隔板1的生产率。
在制造阳极侧隔板1的方法中，通过使用注射成型方法来成型密封构件20，并且加强肋16a和16b形成在密封构件20下方。因此，在密封构件成型过程中，能够通过使用注射压力和弹性体材料54的膨胀压力来挤压隔板本体10的上表面14。因此，能够容易地形成呈现与第二模具51的肋突出部53形状相同的加强肋16a和16b。传统上，在一体成型密封构件的情况下，在模具夹紧过程中，隔板本体10滚动会引起材料过量，所以引起尺寸偏差。然而，根据制造阳极侧隔板1的方法，过量的材料被加强肋16a和16b吸收，所以能够确保尺寸准确。加强肋16a和16b的高度为隔板本体的厚度的一半。因此，即使在隔板本体10厚度小的情况下，也能够不破坏隔板本体10地形成加强肋16a和16b。在阳极侧隔板1中，加强肋16a和16b的宽度小于密封构件20。因此，对密封构件20的密封性能的影响小。
(第二实施例)
根据本实施例的制造燃料电池的隔板的方法不同于根据第一实施例的制造燃料电池的隔板的方法之处在于，加强肋形成在不同的位置处，并且加强肋在模具夹紧过程中通过挤压成型而形成。在下文中将主要描述区别。
(燃料电池的隔板的构造)
首先，将描述本实施例的燃料电池的隔板的构造。图6为第二实施例的阳极侧隔板的俯视图。图7为沿着图6的线VII-VII的剖面图。图6对应于之前提及的图1。在图6中，与图1的构件相同的构件分别由相同的附图标记表示。如图6所示，阳极侧隔板3具有隔板本体30和密封构件20。
隔板本体30具有上表面31、下表面32以及一对加强肋33a和33b。上表面31落入本发明的“第一表面”的概念内，而下表面32落入本发明的“第二表面”的概念内。隔板本体30由钛制成，并且具有0.1mm的厚度。在隔板本体30的后边缘部处，加强肋33a沿着图6中的左右方向(纵向方向)直线形地布置。加强肋33a布置在密封构件22外侧(后侧)且平行于密封构件20而布置，密封构件20也在隔板本体30的后边缘部处沿横向方向延伸。在隔板本体30的前边缘部处，加强肋33b沿着图6中的左右方向(纵向方向)直线形地布置。加强肋33b布置在密封构件22外侧(前侧)且平行于密封构件20而布置，密封构件20也在隔板本体30的前边缘部处沿横向方向延伸。加强肋33a和33b形状和尺寸相同。因此，在下文中将描述加强肋33a。
如从示出隔板本体30的后边缘部沿厚度方向的截面的图7明显看出的，加强肋33a以突出的方式布置在上表面31侧，并且具有呈现梯形形状的截面。加强肋33a布置在密封构件20外侧(后侧)，并且没有被密封构件20覆盖。在隔板本体30的下表面32上，沟槽部34a形成在与加强肋33a相同的位置处。沟槽部34a呈现为以与将稍后描述的肋突出部64互补的方式对称的形状。加强肋33a具有0.05mm的高度(从上表面31突出的长度)，并且加强肋33a的高度与隔板本体30的厚度的比例为0.5。
(制造燃料电池的隔板的方法)
接下来，将描述根据本实施例的制造燃料电池的隔板的方法。像第一实施例的情况那样，制造阳极侧隔板3的方法具有隔板本体布置过程、模具夹紧过程以及密封构件成型过程。
(1)隔板本体布置过程
图8为本过程中的成型模具的一部分的剖面图。图8所示的成型模具的一部分的剖面图对应于图6所示的阳极侧隔板3的沿着线VII-VII的剖面图(其同样适用于将稍后描述的图9和图10)。如图8所示，成型模具6配备有第一模具60和第二模具61。第一模具60具有密封构件凹陷部62和肋凹陷部63。密封构件凹陷部62为用于成型密封构件20的腔体。第二模具61具有肋突出部64。在成型模具6的模具夹紧状态中，肋突出部64布置在不同于与第一模具60的密封构件凹陷部62相对的位置的位置处。肋突出部64和肋凹陷部63组成用于形成加强肋33a的结构。肋凹陷部63布置在与肋突出部64相对的位置处，并且呈现为以与肋突出部64互补的方式对称的形状。在本过程中，没有形成加强肋的隔板本体30布置在第二模具61的上表面上，使得下表面32与肋突出部64接触。
(2)模具夹紧过程
图9为模具夹紧过程中的成型模具的一部分的剖面图。如图9所示，第二模具61叠置在第一模具60上，并且如图9中的空白箭头所指示地从上方被加压。因此，以等于或者高于隔板本体30的屈服应力的模具夹紧压力来夹紧成型模具6。在该情况下，由于加压部的塑性变形以及材料向非加压部的流动，隔板本体30在密封构件凹陷部62中弯曲。同时，隔板本体30在被夹在肋突出部64与肋凹陷部63之间的同时被挤压。因此，形成加强肋33a和沟槽部34a。
(3)密封构件成型模具
图10为密封构件成型过程中的成型模具的一部分的剖面图。如图10所示，首先，弹性体材料54被从注射成型机(未示出)的喷嘴经由第一模具60的流道和浇口注射到密封构件凹陷部62中。成型模具6被加热至等于或者高于150℃的温度，从而交联弹性体材料54。当注射弹性体材料54时，由于弹性体材料54的注射压力以及由成型模具6的加热导致的弹性体材料54的膨胀压力，隔板本体30的上表面31在密封构件凹陷部62中被向下挤压，并且将返回其原始的平坦状态。填充密封构件凹陷部62所使用的弹性体材料54交联到密封构件20中，并且粘合至隔板本体30的上表面31。以该方式，完成隔板本体30的加强肋33a的形成以及密封构件20与隔板本体30的一体化。
(作用及效果)
接下来，将描述根据本实施例的制造燃料电池的隔板的方法的作用及效果。只要关系到共同的部件，根据本实施例的制造燃料电池的隔板的方法具有与根据第一实施例的制造燃料电池的隔板的方法相同的作用及效果。即，根据制造阳极侧隔板3的方法，加强肋33a和33b在用于使密封构件20与隔板本体30一体化的一系列过程期间同时形成。加强肋33a和33b中的每个沿着阳极侧隔板3的纵向方向布置。因此，当在成型密封构件20之后打开成型模具6并且取出隔板本体30时，隔板本体30不太可能经受反弹，并且有效地抑制隔板本体30翘曲到像弓一样弯曲的程度。此外，根据制造阳极侧隔板3的方法，在模具夹紧过程中，通过第一模具60的肋凹陷部63和第二模具61的肋突出部64将隔板本体30挤压成型，从而形成加强肋33a和33b。因此，不论密封构件20的位置如何，都能够容易地制造加强肋33a和33b。此外，加强肋没有形成在用于成型密封构件20的腔体(密封构件凹陷部62)中。因此，加强肋33a和33b的宽度不受密封构件20的宽度的限制。
(其他)
以上已经描述了根据本发明的制造燃料电池的隔板的方法的实施例。然而，本发明并不特别地限于前述的实施例。本发明也能够以本领域技术人员能够实现的各种修改的或者改进的模式实施。
在前述的每个实施例中，燃料电池的隔板被具体化为阳极侧隔板，但应用根据本发明的制造方法的燃料电池的隔板可以应用于阴极侧隔板。在前述的每个实施例中，隔板本体的第一表面为在构造燃料电池组的情况下堆叠有其他电池的阳极侧隔板的表面。然而，第一表面和第二表面可以互换。即，第一表面可以为与电极构件接触的表面。隔板本体的材料并不限于前述实施例的材料。能够提及铁、不锈钢、铝等作为隔板本体的材料来代替钛。此外，在隔板本体中形成的流动通道、通孔等也不限于所述构造。从发电性能的角度，期望隔板本体的厚度等于或者大于0.1mm并且等于或者小于0.3mm。
密封构件并不限于材料、形状、布置模式等。除了橡胶成分以外，密封构件还可以包含交联剂、共交联剂、加工助剂、软化剂、加强材料等。作为优选的橡胶成分，能够提及硅橡胶、含氟橡胶、丁基橡胶(IIR)、乙丙二元橡胶(EPR)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丙烯酸丁腈橡胶(H-NBR)、丁苯橡胶(SBR)、聚丁橡胶(BR)等，来代替EPDM。
虽然没有限制形成加强肋的位置，但从通过减小隔板本体与电极构件之间的接触阻抗来提高发电性能的角度，期望将加强肋布置在发电区域外部的位置处。虽然可以只设置单个的加强构件，当也能够设置两个以上的加强肋。加强肋可以是直线形的或者弯曲的，并且可以散布在多个位置处。例如，可以沿着隔板本体的外周缘环形地布置加强肋。当沿着隔板本体的纵向方向布置加强肋时，能够有效地抑制隔板本体翘曲。
不对加强肋的截面形状进行限制。作为加强肋的截面形状，能够提及诸如梯形或者长方形的四边形形状，诸如半圆形或者椭圆形的弯曲形状，V形等。加强肋的高度(从第一表面突出的长度)可以根据隔板本体的厚度、形成隔板本体的位置、隔板本体的形状等适当地确定。当加强肋的高度对于隔板本体的厚度过高时，可能损坏隔板。因此，期望加强肋的高度与隔板本体的厚度的比例(加强肋的高度/隔板本体的厚度)等于或者小于0.6。
例如，在每个加强肋以叠置在密封构件上的方式形成的情况下，每个加强肋在其宽度方向上的中心与密封构件在其宽度方向上的中心可以彼此一致或者彼此不一致。像在前述的第一实施例中那样，在宽度方向上的中心彼此不一致的情况下，能够减小对密封性能的影响。此外，为了通过在密封构件成型过程中使用弹性体材料的注射压力以及弹性体材料在加热时的膨胀压力来形成加强肋，可以使加强肋的宽度小于密封构件的宽度。
在前述的实施例中，通过注射成型而成型密封构件。然而，压缩成型、传递模塑等可以代替注射成型用作成型密封构件的方法。此外，考虑到弹性体材料的交联反应以及交联时间，可以适当地确定将成型模具加热到何种温度。可以适当地确定成型模具的模具夹紧压力，使得注射的弹性体材料不会泄漏。模具夹紧压力可以等于或者高于隔板本体的屈服应力或者隔板本体的弹性极限应力的0.2％。“弹性极限应力的0.2％”对应于引起永久扭曲的0.2％的点，并且用作隔板本体的塑性变形的指标。可以根据在JIS Z2241:2011中规定的残余变形法测量“弹性极限应力的0.2％”。
可以在模具夹紧过程与密封构件成型过程之间的某处形成加强肋。即，可以在两个过程中形成加强肋。或者，可以只在密封构件成型过程中形成加强肋，或者可以像在挤压成型的情况中那样只在模具夹紧过程中形成加强肋。
Claims (10)
1.一种制造燃料电池的隔板的方法，所述隔板具有隔板本体和密封构件，所述隔板本体具有加强肋，所述加强肋从作为所述隔板本体的第一表面和第二表面之一的所述第一表面沿厚度方向突出，所述密封构件由弹性体制成并且布置在所述隔板本体的所述第一表面上，所述方法包括：
隔板本体布置过程，通过使用配备有第一模具和第二模具的成型模具，所述第一模具具有用于成型所述密封构件的密封构件凹陷部，所述第二模具具有用于形成所述加强肋的肋突出部，所述隔板本体布置过程用于在所述隔板本体的所述第二表面在形成所述加强肋之前位于所述第二模具侧的情况下，并且在所述弹性体的非交联材料用作弹性体材料的情况下，将所述隔板本体布置在所述第二模具中；
模具夹紧过程，其用于在所述第一模具叠置在所述第二模具上的情况下夹紧所述第一模具和所述第二模具；以及
密封构件成型过程，其用于通过将所述弹性体材料注射到所述密封构件凹陷部中并且加热所述成型模具而将所述弹性体材料交联到所述密封构件中并且使所述密封构件和所述隔板本体的所述第一表面一体化，其中
在所述模具夹紧过程与所述密封构件成型过程之间，所述加强肋沿着所述肋突出部的形状形成在所述隔板本体上。
2.根据权利要求1所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
在所述成型模具的模具夹紧状态下，所述第二模具的所述肋突出部与所述第一模具的所述密封构件凹陷部相对地布置，并且
在所述密封构件成型过程中，由于通过所述弹性体材料的注射压力以及所述弹性体材料加热时的膨胀压力进行的所述隔板本体的所述第一表面的挤压，沿着所述肋突出部的所述形状形成所述加强肋。
3.根据权利要求2所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述加强肋在宽度上小于所述密封构件。
4.根据权利要求1所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
在所述成型模具的模具夹紧状态下，所述第二模具的所述肋突出部布置在不同于与所述第一模具的所述密封构件凹陷部相对的位置的位置处，
所述第一模具具有肋凹陷部，所述肋凹陷部布置在与所述肋突出部相对的位置处，并且呈现为以与所述肋突出部互补的方式对称的形状，并且
在所述模具夹紧过程中通过挤压所述隔板本体而形成所述加强肋。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述隔板本体由铁、不锈钢、钛或者铝制成。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述模具夹紧过程中的模具夹紧压力等于或者高于所述隔板本体的屈服应力，或者等于或者高于所述隔板本体的弹性极限应力的0.2％。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述加强肋沿着所述隔板本体的纵向方向布置。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
通过所述弹性体材料的注射成型来实施所述密封构件成型过程。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述隔板本体具有等于或者大于0.1mm并且等于或者小于0.3mm的厚度。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的制造燃料电池的隔板的方法，其中
所述加强肋的高度与所述隔板本体的厚度的比例等于或者小于0.6。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020086196A1 (en) * | 2000-12-05 | 2002-07-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell and fuel cell |
| JP2003211484A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-29 | Yazaki Corp | 合成樹脂成形品の製造方法 |
| JP2005268077A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
| JP2006127948A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP2012243570A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池と燃料電池用のエキスパンドメタル、およびその製造装置と製造方法 |
| CN205915423U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 江苏亚邦新材股份有限公司 | 间隔板冲压模具 |
| WO2017159172A1 (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 林テレンプ株式会社 | 車両用内装材の製造方法、及び、車両用内装材 |
| CN109119652A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池用隔板的制造方法 |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020086196A1 (en) * | 2000-12-05 | 2002-07-04 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Separator for fuel cell and fuel cell |
| JP2003211484A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-29 | Yazaki Corp | 合成樹脂成形品の製造方法 |
| JP2005268077A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池用セパレータの製造方法 |
| JP2006127948A (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-18 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
| JP2012243570A (ja) * | 2011-05-19 | 2012-12-10 | Toyota Motor Corp | 燃料電池と燃料電池用のエキスパンドメタル、およびその製造装置と製造方法 |
| WO2017159172A1 (ja) * | 2016-03-17 | 2017-09-21 | 林テレンプ株式会社 | 車両用内装材の製造方法、及び、車両用内装材 |
| CN205915423U (zh) * | 2016-08-26 | 2017-02-01 | 江苏亚邦新材股份有限公司 | 间隔板冲压模具 |
| CN109119652A (zh) * | 2017-06-23 | 2019-01-01 | 丰田自动车株式会社 | 燃料电池用隔板的制造方法 |
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| Publication number | Publication date |
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