CN113451606A - 接合结构及燃料电池用隔膜 - Google Patents
接合结构及燃料电池用隔膜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113451606A CN113451606A CN202110312092.7A CN202110312092A CN113451606A CN 113451606 A CN113451606 A CN 113451606A CN 202110312092 A CN202110312092 A CN 202110312092A CN 113451606 A CN113451606 A CN 113451606A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bonding
- separator
- bonding wire
- joining
- fuel cell
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 20
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 35
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 27
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 15
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 12
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 12
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 12
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N (r)-(6-ethoxyquinolin-4-yl)-[(2s,4s,5r)-5-ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]methanol;hydrochloride Chemical compound Cl.C([C@H]([C@H](C1)CC)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OCC)C=C21 QNRATNLHPGXHMA-XZHTYLCXSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001260 Pt alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N fluorosulfonic acid Chemical compound OS(F)(=O)=O UQSQSQZYBQSBJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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
- H01M8/0247—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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- 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
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
- H01M8/0278—O-rings
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0286—Processes for forming seals
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- 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
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供一种接合结构，其可以使泄漏的几率较以往更低。为了解决上述问题，本发明的接合结构是以连续的接合部50将所积层的一对薄板(隔膜)31、32进行接合，藉此将接合部50所围成的的一对薄板之间的空间密封，并且，接合部50具备：至少1条接合线51、52，交叉数次且连续；及，多个空间区域54，由接合线51、52的相邻两个交叉点53、及连接该两个交叉点53的接合线51、52所围成。
Description
技术领域
本发明涉及一种接合结构及燃料电池用隔膜。
背景技术
以往有一种接合结构，其环绕两片薄板的外周部整个周围而将两者相互接合，将接合部分所围成的的两片薄板间的内部密封。例如在专利文献1中，揭示有一种技术，在用于燃料电池的双极型金属隔膜中，利用彼此靠近的两条直线状的外周接合线(焊道,weldbead)将两片金属隔膜的外周部接合。
[先行技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本特开2019-71252号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
上述以往的技术可以说是双重接合线的接合结构，即便内周侧与外周侧中任一者的接合线发生接合不良，仍可利用另一条接合线来防止自内部向外部的泄漏。但是，在各接合线都有一处发生接合不良时，会发生泄漏，因此期望有一种发生泄漏的几率较上述情况更低的接合结构。
本发明是鉴于上述情形而作成，目的在于提供一种接合结构，可以使泄漏的几率较以往更低。
[解决问题的技术手段]
(1)、本发明的接合结构是以连续的接合部将所积层的一对薄板进行接合，藉此将前述接合部所围成的前述一对薄板之间的空间密封，并且，前述接合部具备：至少一条接合线，交叉数次且连续；及，多个空间区域，由前述接合线的相邻两个交叉点、及连接该两个交叉点的前述接合线所围成。
根据上述(1),多个空间区域分别具有藉由内周侧及外周侧的接合线来进行密封的结构。因此，只要形成一个空间区域的内周侧及外周侧两者的接合线没有同时发生接合不良，则接合部整体就不会发生泄漏。因此，可以使接合部的泄漏的几率较以往更低。
(2)、在(1)所述的接合结构中，两条前述接合线以特定间隔相互交叉并延伸。
(3)、在(2)所述的接合结构中，前述接合线是波状。
根据上述(2)及(3)，可以藉由两条接合线容易且可靠地形成多个空间区域。
(4)、在(1)所述的接合结构中，一条前述接合线以具有相互重叠的多个环部的状态延伸。
根据上述(4)，由于接合线为一条，因此可以高效地形成多个空间区域。
(5)、在上述(1)至(4)中任一项所述的接合结构中，前述一对薄板的外周部具有前述接合部。
根据上述(5)，在本发明中，如上所述，泄漏的几率降低，因此可以藉由将本发明应用于外周部的接合部来有效地抑制泄漏。
(6)、本发明的燃料电池用隔膜是积层于膜电极结构体的燃料电池用隔膜，具备：薄板状的第1隔膜；及，薄板状的第2隔膜，积层并接合于前述第1隔膜；前述第1隔膜与第2隔膜藉由如上述(1)至(5)中任一项所述的接合结构而接合。
根据上述(6)，在具备相互接合的第1及第2隔膜的燃料电池用隔膜的接合结构中，可以使泄漏的几率降低。
(发明的效果)
根据本发明，可以提供一种可使泄漏的几率较以往更低的接合结构、及具有这种接合结构的燃料电池用隔膜。
附图说明
图1是示出燃料电池的发电单元的分解立体图，其具备应用了本发明的一实施方式的接合结构的隔膜。
图2是示出上述发电单元的积层结构的一部分纵向剖视图，是图1的Ⅱ-Ⅱ剖视图。
图3是示出上述隔膜的平面图。
图4是图3的Ⅳ所示部分的放大图。
图5是示出接合线的变形例的图。
图6是示出接合线的其他变形例的图。
图7是示出藉由激光焊接形成图6所示的接合线的例子的图。
图8是针对接合线的泄漏的几率将以往技术与本发明进行比较并说明的图。
具体实施方式
以下参照附图，说明将本发明应用于燃料电池堆叠的隔膜的一实施方式。
图1是构成单位燃料电池的发电单元10的分解立体图，图2是示出发电单元10的积层结构的图，示出图1的Ⅱ-Ⅱ剖面。
如图1及图2所示，发电单元10具备：膜电极结构体20；及，接合隔膜30，夹持膜电极结构体20，作为燃料电池用隔膜。多个发电单元10在图1中例如箭头A所示的水平方向、或箭头C所示的重力方向积层并连结，藉此，构成未图示的燃料电池堆叠。本实施方式的发电单元10的积层体也就是燃料电池堆叠，可被用作例如燃料电池电动汽车的车载用燃料电池堆叠，但其用途并非限定于此。
如图2所示，膜电极结构体20具备：电解质膜21、积层于电解质膜21的一侧表面的阴极电极22、及积层于电解质膜21的另一侧表面的阳极电极23。
电解质膜21是例如水含浸于全氟磺酸薄膜而成的长方形的固体高分子电解质膜(阳离子膜)。
阴极电极22及阳极电极23分别具备：气体扩散层22a、23a，由长方形的碳纸构成；及，催化剂层22b、23b，藉由将表面担载有铂合金的多孔碳颗粒涂布于气体扩散层22a、23a上而形成。阴极电极22及阳极电极23分别以催化剂层22b、23b接触电解质膜21的方式，将气体扩散层22a、23a朝向外侧积层于电解质膜21。
接合隔膜30具有：长方形的第1隔膜31，配置于膜电极结构体20两面中的一侧；及，长方形的第2隔膜32，配置于另一侧。第1隔膜31及第2隔膜32是薄板的一例。藉由本实施方式的接合结构，所积层的发电单元10中邻接的发电单元10的一侧的发电单元10的第1隔膜31、与另一侧的第2隔膜32接合为一体。
第1隔膜31及第2隔膜32由例如钢板、不锈钢板、铝板、铝合金板等金属制薄板所构成。第1隔膜31及第2隔膜32是将由此类金属构成的板材加压成形为波状而制成。第1隔膜31及第2隔膜32的厚度例如为0.5mm左右，但并非限定于该厚度。第1隔膜31及第2隔膜32较佳为在其表面施加有防锈处理。
如图2所示，第1隔膜31与阴极电极22的气体扩散层22a接触，第2隔膜32与阳极电极23的气体扩散层23a接触。发电单元10在第1隔膜31与阴极电极22之间具有多条氧化剂气体流路11，在第2隔膜32与阳极电极23之间具有燃料气体流路12。并且发电单元10在相互接合的第1隔膜31与第2隔膜32之间，具有流动有冷却水等制冷剂的多条制冷剂流路13。
如图2所示，第1隔膜31在外周部具有用来密封氧化剂气体流路11的第1凸条部311，第2隔膜32在外周部具有用来密封燃料气体流路12的第2凸条部321。这些凸条部311、321位于膜电极结构体20的阴极电极22及阳极电极23的外侧，以相对向的方式朝向电解质膜21突出。第1凸条部311及第2凸条部321的相对向的顶端部与电解质膜21之间，分别夹持由树脂材料构成的密封材15，由此来按压并夹持电解质膜21。藉此，可以防止氧化剂气体及燃料气体向外部泄漏。
如图1所示，发电单元10在图1长度方向的两端部，即箭头B方向的B1侧的端部及B2侧的端部，分别具有由在积层方向(箭头A方向)相互连通的多个孔构成的的第1连通孔组41、及第2连通孔组42。
第1连通孔组41具有5个连通孔41a、41b、41c、41d、41e，它们以分别形成于第1隔膜31、第2隔膜32及膜电极结构体20的电解质膜21且相互连通的3个孔为1组。第2连通孔组42具有5个连通孔42a、42b、42c、42d、42e，它们以分别形成于第1隔膜31、第2隔膜32及膜电极结构体20的电解质膜21且相互连通的3个孔为1组。第1连通孔组41的连通孔41a～41e、第2连通孔组42的连通孔42a～42e分别几乎沿着C方向而配置。
分别形成于第1隔膜31、第2隔膜32及膜电极结构体20的电解质膜21的连通孔41a～41e及连通孔42a～42e，可适当划分为如下孔而发挥功能：与氧化剂气体流路11连通的氧化剂气体的入口连通孔及出口连通孔、与燃料气体流路12连通的燃料气体的入口连通孔及出口连通孔、以及与制冷剂流路13连通的制冷剂的入口连通孔及出口连通孔。
在第1隔膜31及第2隔膜32的相对向面的各连通孔41a～41e及连通孔42a～42e的周围等必要部位，设有未图示的密封部，来防止各反应气体(氧化剂气体与燃料气体)及制冷剂混入或泄漏。该密封部可利用激光焊接或钎焊等方法而设置。
如图2及图3所示，本实施方式的接合隔膜30的第1隔膜31与第2隔膜32的外周部由构成本实施方式的接合结构的接合部50所接合。以下，对该接合结构进行说明。
本实施方式的接合结构是如下结构：以连续的接合部50将所积层的一对薄板也就是第1隔膜31及第2隔膜32进行接合，藉此将接合部50所围成的的各隔膜31、32之间的空间密封。接合部50以沿着接合隔膜30的外周缘环绕的方式连续。
如图4所示，接合部50具备：第1接合线51及第2接合线52，是交叉数次且连续的两条接合线；及，多个椭圆状的空间区域54，由各接合线51、52所交叉而成的多个交叉点中邻接的两个交叉点53、及连接该两个交叉点53的各接合线51、52包围而成。
第1接合线51及第2接合线52分别在以相同波长相互交叉的状态下而形成为波状，两者以特定间隔进行交叉，并且在接合隔膜30的外周部延伸。接合部50将第1接合线51与第2接合线52之间的空间全部包围并密封，该空间包含上述第1连通孔组41的各连通孔41a～41e、及第2连通孔组42的各连通孔42a～42e。
由第1接合线51及第2接合线52形成的多个空间区域54的长度(沿着接合部50的延伸方向的长度)、宽度等尺寸不限，例如可列举长度为0.5～5.0mm、宽度为0.5～2.0mm等尺寸。并且空间区域54的数量也不限，例如可列举100个～数百个等数量。
第1接合线51及第2接合线52在本实施方式中是藉由激光焊接连续地形成的激光焊道。另外，作为接合线，不限激光焊道，可为藉由激光焊接以外的焊接(例如、TIG焊接、MIG焊接、缝焊等)形成的焊道，也可为藉由摩擦搅拌接合或钎焊、黏着剂或封口材料等形成的接合部。
具备以上构成的本实施方式的发电单元10以如下方式运作。
自第1连通孔组41的各连通孔41a～41e及第2连通孔组42的各连通孔42a～42e中设为氧化剂气体入口连通孔的连通孔，供给氧化剂气体(例如空气)，该氧化剂气体流通于氧化剂气体流路11。藉此，向阴极电极22供给氧化剂气体。
自第1连通孔组41的各连通孔41a～41e及第2连通孔组42的各连通孔42a～42e中设为燃料气体入口连通孔的连通孔，供给含有氢气的气体作为燃料气体，并流通于燃料气体流路12。藉此，向阳极电极23供给燃料气体。
自第1连通孔组41的各连通孔41a～41e及第2连通孔组42的各连通孔42a～42e中设为制冷剂入口连通孔的连通孔，供给制冷剂(纯水、乙二醇、油等)，并流通于制冷剂流路13。
在膜电极结构体20，藉由供给至阴极电极22的氧化剂气体与供给至阳极电极23的燃料气体的电化学反应的进行来发电。由发电所引起的发热而被加热的膜电极结构体20藉由流通于制冷剂流路13的制冷剂进行冷却。
供给至阴极电极22并消耗的氧化剂气体自氧化剂气体流路11，向特定的氧化剂气体出口连通孔流动而排出。与此同时，供给至阳极电极23并消耗的燃料气体自燃料气体流路12，向特定的燃料气体出口连通孔流动而排出。制冷剂流经制冷剂流路13后，向特定的制冷剂出口连通孔流动而排出。
根据以上说明所说明的本实施方式，发挥如下效果。
于构成燃料电池的发电单元10的接合隔膜30，将第1隔膜31及第2隔膜32的外周部进行接合的本实施方式的接合结构，是以连续的接合部50将所积层的一对第1隔膜31及第2隔膜32进行接合，藉此将接合部50所围成的一对薄板之间的空间密封，接合部50具备：第1接合线51及第2接合线52，交叉数次且连续；及，多个空间区域54，由第1接合线51及第2接合线52的相邻两个交叉点53、及连接该两个交叉点53的各接合线51、52围成。
藉此，多个空间区域54分别具有由内周侧及外周侧的各接合线51、52所密封的结构。因此，只要形成一个空间区域54的内周侧及外周侧两者的接合线51、52没有同时发生接合不良，则接合部50整体就不会发生泄漏。因此，在接合隔膜30的接合部50中泄漏几率能够较以往更低。
在本实施方式中，两条接合线也就是第1接合线51及第2接合线52以特定间隔相互交叉并延伸。
藉此，可以藉由两条接合线也就是第1接合线51及第2接合线52容易且确实地形成多个空间区域54。
在本实施方式中，第1接合线51及第2接合线52为波状。
藉此，例如在以激光焊接的焊珠形成第1接合线51及第2接合线52时，由于各线51、52不是复杂弯曲的线，从而可以顺畅且迅速地进行激光的扫描。因此，可以容易且确实地形成多个空间区域54。
在本实施方式中，在一对薄板也就是第1隔膜31及第2隔膜32的外周部具有接合部50。
藉此，在本实施方式中如上所述，泄漏的几率降低，因此可以藉由应用于外周部的接合部50来有效地抑制泄漏。
图5及图6分别示出接合部50的变形例。图5所示的接合部50中，第1接合线51及第2接合线52以锯齿状延伸，相邻两个交叉点53之间的各空间区域54具有矩形(菱形)的形状。
图6所示的接合部50中，一条接合线55以具有相互重叠的多个圆形的环部55A的状态延伸。此时，邻接的环部55A相交，在1个环部55A中形成多个空间区域54。图6所示的接合部50中，可以藉由一条接合线55高效地形成更多的空间区域54。
图7示出藉由激光焊接机60的激光60a形成图6所示的一条接合线55的状态。如此一来，在接合线55为一条时，例如使激光焊接机60旋转并扫描，藉此可以围绕外周部1圈来高效地设置接合部50。此时，亦可使接合隔膜30侧旋转，只要使激光焊接机60与接合隔膜30相对旋转即可。
另外，空间区域的形状并非限定于椭圆形、圆形、矩形等，可为各种态样。并且接合线在交叉点之间的部分可为如图5所示的直线的组合、圆弧状、波状、锯齿状等各种态样。
接下来，参照图8将本发明与以往技术进行比较，以验证本发明的优越性。
图8示出：在沿着为简单的形状的长方形接合隔膜的外周部，形成利用激光焊接部所得的连续的接合线时，对接合线为由一条直线接合线构成的“一条接合线”、由两条平行的直线接合线构成的“双重接合线”、及如上述实施方式所示的两条波线连续交叉而成的“实施方式的接合线”的各个情况，求得泄漏几率的式(1)、(2)、(3)。
在图8中，将接合线由于缺损等接合不良而发生的泄漏几率假定为在接合线的总长度Lp(m)中有一处的几率，也就是假定为按1/Lp发生泄漏。例如，在将Lp设为15m时，若将以往技术的“一条接合线”的接合线的总长度设为L，则发生泄漏的几率由图8的(1)式：L/Lp求得。例如在L为3(m)时的发生泄漏的几率为3/15，即20％。
在以往技术的“双重接合线”中，若将内侧的接合线的长度设为Lin，将外侧的接合线的长度设为Lout，则发生泄漏的几率由图8的(2)式求得，大约为L2/Lp 2。
与之相对，在“实施方式的接合线”中，发生泄漏的几率由图8的(3)式求得，大约为Ls2 2L/Lp 2Ls1。
此时，若将图8所示的3种接合线进行对比，则在将以往技术的“一条接合线”情形下发生泄漏的几率(20％)设为1时，则“双重接合线”为L/Lp，“实施方式的接合线”为LS2 2/LpLs1。
针对图8的(1)～(3)式所示的各几率，列举实际的数值例进行说明。将“一条接合线”的L所示的线作为应接合的基本线，并将该L设为3(m)。又如上所述，将Lp设为15m。于是，为“一条接合线”时，由(1)式所求得的发生泄漏的几率为如上所述的20％。
为“双重接合线”时，设定内侧的接合线Lin形成于接合线L的内侧，外侧的接合线Lout形成于接合线L的外侧。在将内侧的接合线Lin设为2.9(m)，将外侧的接合线Lout设为3.1(m)时，发生泄漏的几率由(2)式求得为4％。
为“实施方式的接合线”时，在将一个空间区域的长度Ls1设为1(mm)，将接合线Ls2的长度设为1.4mm时，发生泄漏的几率由(3)求得为大约0.0026％。
因此，根据如实施方式的具有由第1接合线51与第2接合线52的交叉所得的多个椭圆状的空间区域54的接合部，相对于简单的一条接合线，可以将几率降低至约1万分之1。原因在于：构成多个微小的一个空间区域54的内侧及外侧的一对接合线同时变得接合不良时才会泄漏，而该一对接合线同时变得接合不良的几率极小。
本发明并非限定于上述实施方式，可在本发明的范围内进行适当变形或改良。且本发明并非限定于由于燃料电池的隔膜，只要为将一对薄板进行接合来将内部密封的结构，即可应用于各种领域的部件。
附图标记
20 膜电极结构体
30 接合隔膜(燃料电池用隔膜)
31 第1隔膜(薄板)
32 第2隔膜(薄板)
50 接合部
51 第1接合线(接合线)
52 第2接合线(接合线)
53 交叉点
54 空间区域
55 接合线
55A 环部
Claims (6)
1.一种接合结构，其以连续的接合部将所积层的一对薄板进行接合，藉此将前述接合部所围成的前述一对薄板之间的空间密封，并且，
前述接合部具备：至少1条接合线，交叉数次且连续；及，
多个空间区域，由前述接合线的相邻两个交叉点、及连接该两个交叉点的前述接合线所围成。
2.根据权利要求1所述的接合结构，其中，两条前述接合线以特定间隔相互交叉并延伸。
3.根据权利要求2所述的接合结构，其中，前述接合线是波状。
4.根据权利要求1所述的接合结构，其中，一条前述接合线以具有相互重叠的多个环部的状态延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的接合结构，其中，在前述一对薄板的外周部具有前述接合部。
6.一种燃料电池用隔膜，其积层于膜电极结构体，并且具备：
薄板状的第1隔膜；及，
薄板状的第2隔膜，积层并接合于前述第1隔膜；
前述第1隔膜与第2隔膜藉由根据权利要求1至5中任一项所述的接合结构而接合。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020-056096 | 2020-03-26 | ||
| JP2020056096A JP2021154331A (ja) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | 接合構造および燃料電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113451606A true CN113451606A (zh) | 2021-09-28 |
Family
ID=77809225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110312092.7A Withdrawn CN113451606A (zh) | 2020-03-26 | 2021-03-24 | 接合结构及燃料电池用隔膜 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20210305592A1 (zh) |
| JP (1) | JP2021154331A (zh) |
| CN (1) | CN113451606A (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024078804A1 (de) * | 2022-10-13 | 2024-04-18 | Robert Bosch Gmbh | VERFAHREN ZUM LASERSTRAHLSCHWEIßEN ZWEIER BAUTEILE |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108941912A (zh) * | 2017-05-22 | 2018-12-07 | 日本梅克特隆株式会社 | 金属薄板与基材的接合构造及金属薄板与基材的焊接方法 |
| US20190109335A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Joint separator for fuel cell, and fuel cell stack |
| US20190366877A1 (en) * | 2017-02-16 | 2019-12-05 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Cooling plate and method for producing same |
-
2020
- 2020-03-26 JP JP2020056096A patent/JP2021154331A/ja active Pending
-
2021
- 2021-03-21 US US17/207,735 patent/US20210305592A1/en not_active Abandoned
- 2021-03-24 CN CN202110312092.7A patent/CN113451606A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190366877A1 (en) * | 2017-02-16 | 2019-12-05 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Cooling plate and method for producing same |
| CN108941912A (zh) * | 2017-05-22 | 2018-12-07 | 日本梅克特隆株式会社 | 金属薄板与基材的接合构造及金属薄板与基材的焊接方法 |
| US20190109335A1 (en) * | 2017-10-11 | 2019-04-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Joint separator for fuel cell, and fuel cell stack |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021154331A (ja) | 2021-10-07 |
| US20210305592A1 (en) | 2021-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2021125329A (ja) | 燃料電池用部材の製造方法 | |
| US10784524B2 (en) | Power generation cell with reduced pressure loss between reactant gas passage and reactant gas flow field | |
| US20200274174A1 (en) | Fuel cell joint separator and fuel cell | |
| US20190393514A1 (en) | Fuel cell separator and fuel cell stack | |
| CN113451606A (zh) | 接合结构及燃料电池用隔膜 | |
| JP7052442B2 (ja) | 燃料電池スタックの製造方法 | |
| US20190044162A1 (en) | Power generation cell | |
| CN109659579B (zh) | 燃料电池用接合隔板以及燃料电池堆 | |
| CN115149057B (zh) | 发电电池和带树脂框的膜电极组件 | |
| US20040170880A1 (en) | Fuel cell separator assembly with diffusion layer, manufacturing method therefor, fuel cell unit, and fuel cell stack | |
| US11018366B2 (en) | Method of producing frame equipped membrane electrode assembly, the frame equipped membrane electrode and fuel cell | |
| US20230085135A1 (en) | Method for producing a bipolar plate, fuel cell half-plate, bipolar plate and fuel cell | |
| JP2022176827A (ja) | 燃料電池用の金属セパレータ | |
| JP2022067619A (ja) | 発電セル及び燃料電池スタック | |
| JP5472011B2 (ja) | 燃料電池 | |
| US11936077B2 (en) | Separator member and fuel cell | |
| JP7273099B2 (ja) | セパレータ | |
| WO2023218841A1 (ja) | セパレータ一体ガスケット、及びこれを備える積層構造 | |
| JP7480216B2 (ja) | 燃料電池用セパレータ及び発電セル | |
| US20230395825A1 (en) | Bipolar plate for an electrochemical system, and assembly of such bipolar plates | |
| US11670782B2 (en) | Fuel cell separator and fuel cell stack | |
| JP2004139829A (ja) | 拡散層セパレータ接合体とその製造方法、および燃料電池、燃料電池スタック | |
| US8951692B2 (en) | Fuel cell | |
| US20230155142A1 (en) | Separator plate with a bead passage | |
| WO2022219791A1 (ja) | 燃料電池および燃料電池の製造方法 |
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 | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210928 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |