JP2002158018A - 燃料電池 - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
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- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 セパレータの強度の維持や薄肉化ができ、シ
ール材を容易に取り付けることができ、位置合わせも容
易であり、シール材が取れたり、ずれたりせずセパレー
タ間の絶縁およびガスシールを良好に行うことができる
上、小型化も可能であり、低コストで効率よく量産でき
る燃料電池を提供する。 【解決手段】 一組のセパレータ間にセルを挟持すると
ともにセパレータ間の絶縁およびガスシールを行うため
のシール材を介在させて単セルが構成される燃料電池に
おいて、前記シール材として平板状絶縁シートと線状ガ
スシール材が一体化されてなるシール材を用いた燃料電
池により課題を解決できる。
ール材を容易に取り付けることができ、位置合わせも容
易であり、シール材が取れたり、ずれたりせずセパレー
タ間の絶縁およびガスシールを良好に行うことができる
上、小型化も可能であり、低コストで効率よく量産でき
る燃料電池を提供する。 【解決手段】 一組のセパレータ間にセルを挟持すると
ともにセパレータ間の絶縁およびガスシールを行うため
のシール材を介在させて単セルが構成される燃料電池に
おいて、前記シール材として平板状絶縁シートと線状ガ
スシール材が一体化されてなるシール材を用いた燃料電
池により課題を解決できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セパレータ間にシ
ール材を介在させた燃料電池に関するものである。
ール材を介在させた燃料電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の燃料電池の1形態である
固体高分子型燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜1の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属(主として白金)を含むカソード側触媒層2
およびアノード側触媒層3を接合してセルが構成され
る。カソード側触媒層2およびアノード側触媒層3と対
向して、それぞれカソード側ガス拡散層4およびアノー
ド側ガス拡散層5が配置される。これによりそれぞれカ
ソード6およびアノード7が構成される。これらのガス
拡散層4および5は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガ
スを通過させると同時に、電流を外部に伝える働きをす
る。そして、セルに面して反応ガス流通用のガス流路8
を備え、相対する主面に冷却水流通用の冷却水流路9を
備えた導電性でかつガス不透過性の材料よりなる一組の
セパレータ10により挟持して単セル11が構成され
る。
固体高分子型燃料電池の単セルの基本構成を示す分解断
面図である。固体高分子電解質膜1の両側の主面にそれ
ぞれ貴金属(主として白金)を含むカソード側触媒層2
およびアノード側触媒層3を接合してセルが構成され
る。カソード側触媒層2およびアノード側触媒層3と対
向して、それぞれカソード側ガス拡散層4およびアノー
ド側ガス拡散層5が配置される。これによりそれぞれカ
ソード6およびアノード7が構成される。これらのガス
拡散層4および5は、それぞれ酸化剤ガスおよび燃料ガ
スを通過させると同時に、電流を外部に伝える働きをす
る。そして、セルに面して反応ガス流通用のガス流路8
を備え、相対する主面に冷却水流通用の冷却水流路9を
備えた導電性でかつガス不透過性の材料よりなる一組の
セパレータ10により挟持して単セル11が構成され
る。
【0003】図5は、単セル11の断面を説明する説明
図であり、図6(A)は図5に示したカソード側セパレ
ータ10のカソード6に対向する面にOリング32を配
設する前の状態を説明する平面説明図であり、(B)は
図5に示したアノード側セパレータ10のアノード7に
対向する面にアノード7、固体高分子電解質膜1、カソ
ード6を順次配設するとともに周縁部に額縁状の絶縁シ
ート材30を配設した状態を説明する平面説明図であ
る。
図であり、図6(A)は図5に示したカソード側セパレ
ータ10のカソード6に対向する面にOリング32を配
設する前の状態を説明する平面説明図であり、(B)は
図5に示したアノード側セパレータ10のアノード7に
対向する面にアノード7、固体高分子電解質膜1、カソ
ード6を順次配設するとともに周縁部に額縁状の絶縁シ
ート材30を配設した状態を説明する平面説明図であ
る。
【0004】図7は、固体高分子型燃料電池スタックの
基本構成を示す断面図である。多数の単セル11を積層
し、集電板12、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
13ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板14によって挟持し、ボルト15とナット17によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ16に
より加えられている。
基本構成を示す断面図である。多数の単セル11を積層
し、集電板12、電気絶縁と熱絶縁を目的とする絶縁板
13ならびに荷重を加えて積層状態を保持するための締
付板14によって挟持し、ボルト15とナット17によ
り締め付けられており、締め付け荷重は、皿バネ16に
より加えられている。
【0005】アノード7に面したセパレータ10に送ら
れる燃料ガス、あるいはカソード6に面したセパレータ
10に送られる酸化剤ガスは、それぞれ多数のガス流路
8に分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄与する。
すなわち、アノード7に水素を含む燃料ガス、カソード
6に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、アノード7で
は、水素分子を水素イオンと電子に分解するアノード反
応、カソード6では、酸素と水素イオンと電子から水を
生成する以下の電気化学反応により発電が行われる。
れる燃料ガス、あるいはカソード6に面したセパレータ
10に送られる酸化剤ガスは、それぞれ多数のガス流路
8に分流し、電極へ拡散して電気化学反応に寄与する。
すなわち、アノード7に水素を含む燃料ガス、カソード
6に酸素を含む酸化剤ガスを供給すると、アノード7で
は、水素分子を水素イオンと電子に分解するアノード反
応、カソード6では、酸素と水素イオンと電子から水を
生成する以下の電気化学反応により発電が行われる。
【0006】 アノード;H2 →2H+ +2e- (アノード反応) カソード;2H+ + (1/2) O2 +2e- →H2 O
(カソード反応) 全体 ;H2 + (1/2) O2 →H2 O
(カソード反応) 全体 ;H2 + (1/2) O2 →H2 O
【0007】上記のように、各セパレータ10の上面の
周縁部に絶縁シート材30をそれぞれ配設するととも
に、各セパレータ10の下面の周縁部に設けられたOリ
ング用溝31内にOリング32を配設し、対向するセパ
レータ10の絶縁シート材30とOリング32を圧接し
てセパレータ10、10間の絶縁およびガスシールを行
っている。
周縁部に絶縁シート材30をそれぞれ配設するととも
に、各セパレータ10の下面の周縁部に設けられたOリ
ング用溝31内にOリング32を配設し、対向するセパ
レータ10の絶縁シート材30とOリング32を圧接し
てセパレータ10、10間の絶縁およびガスシールを行
っている。
【0008】しかし、このような構造では下記(1)〜
(4)の問題があり、燃料電池を低コストで効率よく量
産できず、小型化できないという欠点があった。 (1)セパレータ10の上面と下面にそれぞれ絶縁シー
ト材30およびOリング32を配設するため工数が増加
して煩雑となる。 (2)Oリング32をOリング用溝31内に取り付ける
のが難しいため手作業で行わなければならず、その上一
旦配設したOリング32が脱落したり、ずれたりし易
い。 (3)セパレータ10にOリング32の固定用およびつ
ぶし代(Oリング32がつぶれた時の変形の逃げ代)と
してのOリング用溝31を設けるとセパレータ10の厚
み方向の残り代が少なくなり、セパレータ10の強度が
低下し、セパレータ10の薄肉化の妨げとなる。 (4)絶縁シート材30が柔らかいため、変形しやす
く、セパレータ10に取り付けるのが難しく、また位置
合わせも困難である。
(4)の問題があり、燃料電池を低コストで効率よく量
産できず、小型化できないという欠点があった。 (1)セパレータ10の上面と下面にそれぞれ絶縁シー
ト材30およびOリング32を配設するため工数が増加
して煩雑となる。 (2)Oリング32をOリング用溝31内に取り付ける
のが難しいため手作業で行わなければならず、その上一
旦配設したOリング32が脱落したり、ずれたりし易
い。 (3)セパレータ10にOリング32の固定用およびつ
ぶし代(Oリング32がつぶれた時の変形の逃げ代)と
してのOリング用溝31を設けるとセパレータ10の厚
み方向の残り代が少なくなり、セパレータ10の強度が
低下し、セパレータ10の薄肉化の妨げとなる。 (4)絶縁シート材30が柔らかいため、変形しやす
く、セパレータ10に取り付けるのが難しく、また位置
合わせも困難である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の上記問題(1)〜(4)を解決し、セパレータの所定
の位置にシール材を容易に自動的に配設することが可能
で、一旦配設したシール材は脱落したり、ずれたりせ
ず、セパレータ間の絶縁およびガスシールを良好に行う
ことができる上、小型化も可能であり、低コストで効率
よく量産できる燃料電池を提供することである。
の上記問題(1)〜(4)を解決し、セパレータの所定
の位置にシール材を容易に自動的に配設することが可能
で、一旦配設したシール材は脱落したり、ずれたりせ
ず、セパレータ間の絶縁およびガスシールを良好に行う
ことができる上、小型化も可能であり、低コストで効率
よく量産できる燃料電池を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は従来の問題
を解決するために鋭意研究した結果、セパレータ間の絶
縁およびガスシールを行うためのシール材として比較的
に硬い平板状絶縁シートと比較的に柔軟な線状ガスシー
ル材が一体化されているシール材を用いることにより、
課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに到っ
た。
を解決するために鋭意研究した結果、セパレータ間の絶
縁およびガスシールを行うためのシール材として比較的
に硬い平板状絶縁シートと比較的に柔軟な線状ガスシー
ル材が一体化されているシール材を用いることにより、
課題を解決できることを見いだし、本発明を成すに到っ
た。
【0011】すなわち、本発明の請求項1記載の燃料電
池は、一組のセパレータ間にシール材を介在させて単セ
ルが構成される燃料電池において、前記シール材として
平板状絶縁シートと線状ガスシール材が一体化されてな
るシール材を用いることを特徴とする。
池は、一組のセパレータ間にシール材を介在させて単セ
ルが構成される燃料電池において、前記シール材として
平板状絶縁シートと線状ガスシール材が一体化されてな
るシール材を用いることを特徴とする。
【0012】本発明の請求項2記載の燃料電池は、請求
項1記載の燃料電池において、前記シール材が、平板状
絶縁シートの上に線状ガスシール材を一体化して形成さ
れたシール材であることを特徴とする。
項1記載の燃料電池において、前記シール材が、平板状
絶縁シートの上に線状ガスシール材を一体化して形成さ
れたシール材であることを特徴とする。
【0013】本発明の請求項3記載の燃料電池は、請求
項1または請求項2記載の燃料電池において、前記線状
ガスシール材が接触するセパレータの部分に線状ガスシ
ール材受け溝を設けたことを特徴とする。
項1または請求項2記載の燃料電池において、前記線状
ガスシール材が接触するセパレータの部分に線状ガスシ
ール材受け溝を設けたことを特徴とする。
【0014】本発明の請求項4記載の燃料電池は、請求
項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池におい
て、前記平板状絶縁シートが、樹脂、ゴム、ガラス、セ
ラミックスから選ばれる少なくとも1種の材料からなる
ことを特徴とする。
項1から請求項3のいずれかに記載の燃料電池におい
て、前記平板状絶縁シートが、樹脂、ゴム、ガラス、セ
ラミックスから選ばれる少なくとも1種の材料からなる
ことを特徴とする。
【0015】本発明の請求項5記載の燃料電池は、請求
項4記載の燃料電池において、前記平板状絶縁シート
が、樹脂製フィルムあるいは樹脂製シートからなること
を特徴とする。
項4記載の燃料電池において、前記平板状絶縁シート
が、樹脂製フィルムあるいは樹脂製シートからなること
を特徴とする。
【0016】本発明の請求項6記載の燃料電池は、請求
項4あるいは請求項5記載の燃料電池において、前記平
板状絶縁シートが、樹脂あるいはゴムに、金属、ガラ
ス、カーボン、セラミックスなどの無機系材料、樹脂か
ら選ばれる少なくとも1種の補強部材を加えた複合材料
からからなることを特徴とする。
項4あるいは請求項5記載の燃料電池において、前記平
板状絶縁シートが、樹脂あるいはゴムに、金属、ガラ
ス、カーボン、セラミックスなどの無機系材料、樹脂か
ら選ばれる少なくとも1種の補強部材を加えた複合材料
からからなることを特徴とする。
【0017】本発明の請求項7記載の燃料電池は、請求
項1から請求項6のいずれかに記載の燃料電池におい
て、前記平板状絶縁シートが、可撓性を有する材料から
なり、前記線状ガスシール材の少なくとも一方の側に沿
って溝を設けたことを特徴とする。
項1から請求項6のいずれかに記載の燃料電池におい
て、前記平板状絶縁シートが、可撓性を有する材料から
なり、前記線状ガスシール材の少なくとも一方の側に沿
って溝を設けたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。図1〜図3は、本発明の燃料
電池の単セルの断面を説明する説明図である。なお、図
1〜図3において図4〜図7に示した構成部分と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図1に示すように本発明の燃料電池の単
セル11Aは、各セパレータ10の上面の周縁部に平板
状絶縁シート40と線状ガスシール材41が一体化され
てなるシール材42を配設し、シール材42を対向する
セパレータ10の部分に圧接してセパレータ10、10
間の絶縁およびガスシールを行うようになっている。
を用いて詳細に説明する。図1〜図3は、本発明の燃料
電池の単セルの断面を説明する説明図である。なお、図
1〜図3において図4〜図7に示した構成部分と同じ構
成部分には同一参照符号を付すことにより、重複した説
明を省略する。図1に示すように本発明の燃料電池の単
セル11Aは、各セパレータ10の上面の周縁部に平板
状絶縁シート40と線状ガスシール材41が一体化され
てなるシール材42を配設し、シール材42を対向する
セパレータ10の部分に圧接してセパレータ10、10
間の絶縁およびガスシールを行うようになっている。
【0019】従来のように絶縁シート材30およびOリ
ング32を用いないので、Oリング32の取り付け作業
が不要となり、またOリング32の脱落やずれの問題も
なくなる。一体化されたシール材42を用いることによ
り、工数を低減できる、セパレータ10の強度を維持で
きる、セパレータ10の薄肉化ができる、セパレータ1
0に容易に取り付けることができる、位置合わせも容易
である、一体化されているので平板状絶縁シート40か
ら線状ガスシール材41が取れたり、ずれたりしない、
など従来の諸問題を解決でき、セパレータ10間の絶縁
およびガスシールを良好に行うことができる上、小型化
も可能であり、低コストで効率よく量産できる。
ング32を用いないので、Oリング32の取り付け作業
が不要となり、またOリング32の脱落やずれの問題も
なくなる。一体化されたシール材42を用いることによ
り、工数を低減できる、セパレータ10の強度を維持で
きる、セパレータ10の薄肉化ができる、セパレータ1
0に容易に取り付けることができる、位置合わせも容易
である、一体化されているので平板状絶縁シート40か
ら線状ガスシール材41が取れたり、ずれたりしない、
など従来の諸問題を解決でき、セパレータ10間の絶縁
およびガスシールを良好に行うことができる上、小型化
も可能であり、低コストで効率よく量産できる。
【0020】前記シール材42の形成方法は特に限定さ
れない。本発明において使用するシール材42として
は、具体的には、例えば、同一材料を用いて別々に作成
した平板状絶縁シート40あるいは異なる材料を用いて
別々に作成した平板状絶縁シート40と線状ガスシール
材41とを接着剤を用いて接着して一体化したシール材
や、平板状絶縁シート40の上に接着剤を用いるかある
いは用いずに硬化性液状ゴム組成物を用いて印刷、塗
布、浸漬塗装法、電着塗装法、静電塗装法、溶射塗装
法、スプレー塗装法、ハケ塗り塗装法、押出成形方法な
どの方法により線状ガスシール材前駆体を形成し、この
前駆体を硬化して、平板状絶縁シート40と線状ガスシ
ール材41を接着して一体化したシール材や、同一材料
を用いてプレス成形や射出成形などの方法により平板状
絶縁シート40と線状ガスシール材41を一体化成形し
たシール材などを挙げることができる。
れない。本発明において使用するシール材42として
は、具体的には、例えば、同一材料を用いて別々に作成
した平板状絶縁シート40あるいは異なる材料を用いて
別々に作成した平板状絶縁シート40と線状ガスシール
材41とを接着剤を用いて接着して一体化したシール材
や、平板状絶縁シート40の上に接着剤を用いるかある
いは用いずに硬化性液状ゴム組成物を用いて印刷、塗
布、浸漬塗装法、電着塗装法、静電塗装法、溶射塗装
法、スプレー塗装法、ハケ塗り塗装法、押出成形方法な
どの方法により線状ガスシール材前駆体を形成し、この
前駆体を硬化して、平板状絶縁シート40と線状ガスシ
ール材41を接着して一体化したシール材や、同一材料
を用いてプレス成形や射出成形などの方法により平板状
絶縁シート40と線状ガスシール材41を一体化成形し
たシール材などを挙げることができる。
【0021】本発明において、平板状絶縁シート40を
形成するために使用する材料としては、樹脂、ゴム、ガ
ラス、セラミックスから選ばれる少なくとも1種の材料
を用いることが好ましい。
形成するために使用する材料としては、樹脂、ゴム、ガ
ラス、セラミックスから選ばれる少なくとも1種の材料
を用いることが好ましい。
【0022】また、本発明において、特に変形しにくい
硬いおよび/または固い平板状絶縁シート40を形成す
るために使用する材料としては、樹脂あるいはゴムに、
金属、ガラス、カーボン、セラミックスなどの無機系材
料、樹脂から選ばれる少なくとも1種の補強部材を加え
た複合材料を用いることが好ましい。
硬いおよび/または固い平板状絶縁シート40を形成す
るために使用する材料としては、樹脂あるいはゴムに、
金属、ガラス、カーボン、セラミックスなどの無機系材
料、樹脂から選ばれる少なくとも1種の補強部材を加え
た複合材料を用いることが好ましい。
【0023】本発明において、線状ガスシール材41を
形成するために使用する材料としては、樹脂、ゴム、熱
硬化性組成物あるいは紫外線、赤外線、電子線などの放
射線で硬化可能な組成物で、弾力性がありガスシール性
に優れる材料から選ばれる少なくとも1種の材料を用い
ることが好ましい。
形成するために使用する材料としては、樹脂、ゴム、熱
硬化性組成物あるいは紫外線、赤外線、電子線などの放
射線で硬化可能な組成物で、弾力性がありガスシール性
に優れる材料から選ばれる少なくとも1種の材料を用い
ることが好ましい。
【0024】本発明で使用可能な樹脂は、熱可塑性樹脂
でも熱硬化性樹でもよく、具体的には、例えば、ポリオ
レフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ
塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系
樹脂、ABS樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、
ポリビニルアルコールケン化物系樹脂、エチレンービニ
ルアルコール共重合体系樹脂などおよびこれらの混合物
やアロイなどの熱可塑性樹脂などのほかに、エポキシ系
樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、
ユリア・メラミン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコ
ーン系樹脂、紫外線硬化系樹脂、電子線硬化系樹脂など
の熱硬化性樹脂を挙げることができる。
でも熱硬化性樹でもよく、具体的には、例えば、ポリオ
レフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ
塩化ビニリデン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリ酢酸ビニ
ル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール系
樹脂、ABS樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、
ポリビニルアルコールケン化物系樹脂、エチレンービニ
ルアルコール共重合体系樹脂などおよびこれらの混合物
やアロイなどの熱可塑性樹脂などのほかに、エポキシ系
樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、
ユリア・メラミン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコ
ーン系樹脂、紫外線硬化系樹脂、電子線硬化系樹脂など
の熱硬化性樹脂を挙げることができる。
【0025】本発明で使用可能なゴムは、天然ゴムでも
合成ゴムでもあるいはこれらの混合物でもよく、合成ゴ
ムとしては、例えば、BR、SBR、NBR、IR、I
IR、EPR、EPDM、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴムなどを挙げることができる。
合成ゴムでもあるいはこれらの混合物でもよく、合成ゴ
ムとしては、例えば、BR、SBR、NBR、IR、I
IR、EPR、EPDM、フッ素ゴム、ウレタンゴム、
シリコーンゴムなどを挙げることができる。
【0026】これらの中でもEPR、EPDMなどのオ
レフィン系合成ゴムは線状ガスシール材41を形成する
ために使用する材料として好ましく使用できる。
レフィン系合成ゴムは線状ガスシール材41を形成する
ために使用する材料として好ましく使用できる。
【0027】本発明で使用可能なガラスは、特に限定さ
れないが、具体的には、例えば、ケイ酸塩ガラス、リン
酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスなどの酸化物ガラス、フッ
化物ガラス、塩化物ガラス、硫化物ガラス、炭酸塩ガラ
ス、硝酸塩ガラス、硫酸塩ガラスおよびこれらの混合物
などを挙げることができる。
れないが、具体的には、例えば、ケイ酸塩ガラス、リン
酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラスなどの酸化物ガラス、フッ
化物ガラス、塩化物ガラス、硫化物ガラス、炭酸塩ガラ
ス、硝酸塩ガラス、硫酸塩ガラスおよびこれらの混合物
などを挙げることができる。
【0028】本発明で使用可能なセラミックスは、特に
限定されないが、具体的には、例えば、酸化物、炭化
物、窒化物、ホウ化物などを基礎とするセラミックスあ
るいはこれらの混合物などを挙げることができる。
限定されないが、具体的には、例えば、酸化物、炭化
物、窒化物、ホウ化物などを基礎とするセラミックスあ
るいはこれらの混合物などを挙げることができる。
【0029】本発明で使用可能な補強部材としての無機
系材料の具体例としては、金属、ガラス、カーボン、セ
ラミックスなどが挙げられる。
系材料の具体例としては、金属、ガラス、カーボン、セ
ラミックスなどが挙げられる。
【0030】本発明で使用可能な補強部材としての樹
脂、セラミックスおよびガラスの具体例としては、上記
の樹脂、セラミックスおよびガラスの箔、粉粒体、繊
維、織物などを挙げることができる。
脂、セラミックスおよびガラスの具体例としては、上記
の樹脂、セラミックスおよびガラスの箔、粉粒体、繊
維、織物などを挙げることができる。
【0031】本発明で使用可能な補強部材としての金属
は、特に限定されないが、例えば、耐食性を有するチタ
ン、真鍮、ステンレスなどを挙げることができる。
は、特に限定されないが、例えば、耐食性を有するチタ
ン、真鍮、ステンレスなどを挙げることができる。
【0032】また本発明で使用可能な補強部材としての
他の無機系材料としては、粉粒体、平板状、針状、球状
または中空状および繊維状等が挙げられ、具体的には、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、
珪酸カルシウム、クレー、珪藻土、タルク、アルミナ、
珪砂、ガラス粉、酸化鉄、金属粉、三酸化アンチモン、
グラファィト、炭化珪素、窒化珪素、シリカ、窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、カーボン、カーボンブラックな
どの粉粒状充填剤、雲母、ガラス板、セリサイト、パイ
ロフィライト、アルミフレークなどの金属箔、黒鉛など
の平板状もしくは鱗片状充填剤、シラスバルーン、軽石
などの中空状充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、グラファ
ィト繊維、ウィスカー、金属繊維、シリコーンカーバイ
ト繊維、アスベスト、ウォラストナイトなどの鉱物繊維
等の例を挙げることができる。
他の無機系材料としては、粉粒体、平板状、針状、球状
または中空状および繊維状等が挙げられ、具体的には、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、
珪酸カルシウム、クレー、珪藻土、タルク、アルミナ、
珪砂、ガラス粉、酸化鉄、金属粉、三酸化アンチモン、
グラファィト、炭化珪素、窒化珪素、シリカ、窒化ホウ
素、窒化アルミニウム、カーボン、カーボンブラックな
どの粉粒状充填剤、雲母、ガラス板、セリサイト、パイ
ロフィライト、アルミフレークなどの金属箔、黒鉛など
の平板状もしくは鱗片状充填剤、シラスバルーン、軽石
などの中空状充填剤、ガラス繊維、炭素繊維、グラファ
ィト繊維、ウィスカー、金属繊維、シリコーンカーバイ
ト繊維、アスベスト、ウォラストナイトなどの鉱物繊維
等の例を挙げることができる。
【0033】本発明において使用する材料としては、絶
縁性があり、平板状絶縁シート40の形状を維持できる
固さを持ち、しかもガスシールを良好に行うことができ
る弾力性を有する材料を用いることが好ましく、単独の
材料で前記特性を有する材料は更に好ましく使用でき
る。平板状絶縁シート40の形状を維持できる固さを持
つ材料を用いた平板状絶縁シート40を備えたシール材
42は、それをセパレータ10の上に配設したり、積層
したりする際のハンドリング性がよくなり、位置合わせ
も容易になり、生産性が向上する。
縁性があり、平板状絶縁シート40の形状を維持できる
固さを持ち、しかもガスシールを良好に行うことができ
る弾力性を有する材料を用いることが好ましく、単独の
材料で前記特性を有する材料は更に好ましく使用でき
る。平板状絶縁シート40の形状を維持できる固さを持
つ材料を用いた平板状絶縁シート40を備えたシール材
42は、それをセパレータ10の上に配設したり、積層
したりする際のハンドリング性がよくなり、位置合わせ
も容易になり、生産性が向上する。
【0034】図2は、本発明の他の燃料電池の単セルの
断面を説明する説明図である。本発明の他の燃料電池の
単セル11Bは、シール材42の線状ガスシール材41
が接触するセパレータ10の部分(裏面)に線状ガスシ
ール材受け溝43を設けた以外は図1に示した単セル1
1Aと同様になっている。
断面を説明する説明図である。本発明の他の燃料電池の
単セル11Bは、シール材42の線状ガスシール材41
が接触するセパレータ10の部分(裏面)に線状ガスシ
ール材受け溝43を設けた以外は図1に示した単セル1
1Aと同様になっている。
【0035】単セル11Bは、単セル11Aと同様な作
用効果を奏するとともに、圧接された時に線状ガスシー
ル材41の一部あるいは全部がつぶし代としての線状ガ
スシール材受け溝43内に入るので、セパレータ10、
10間の絶縁およびガスシールがより良くなる。また、
平板状絶縁シート40が弾力性に欠ける材料で形成され
た場合は積層して圧縮した際、線状ガスシール材41の
変形の逃げ代がなくなるが、線状ガスシール材受け溝4
3があれば線状ガスシール材41の一部あるいは全部が
線状ガスシール材受け溝43内に入るので、セパレータ
10、10間の絶縁およびガスシールが損なわれること
がない。
用効果を奏するとともに、圧接された時に線状ガスシー
ル材41の一部あるいは全部がつぶし代としての線状ガ
スシール材受け溝43内に入るので、セパレータ10、
10間の絶縁およびガスシールがより良くなる。また、
平板状絶縁シート40が弾力性に欠ける材料で形成され
た場合は積層して圧縮した際、線状ガスシール材41の
変形の逃げ代がなくなるが、線状ガスシール材受け溝4
3があれば線状ガスシール材41の一部あるいは全部が
線状ガスシール材受け溝43内に入るので、セパレータ
10、10間の絶縁およびガスシールが損なわれること
がない。
【0036】図3は、本発明の他の燃料電池の単セルの
断面を説明する説明図である。本発明の他の燃料電池の
単セル11Cは、平板状絶縁シート40が可撓性を有す
る材料を用いて形成されるとともに、平板状絶縁シート
40の上面に線状ガスシール材41の両側に沿って溝4
4、44が設けられている以外は図1に示した単セル1
1Aと同様になっている。
断面を説明する説明図である。本発明の他の燃料電池の
単セル11Cは、平板状絶縁シート40が可撓性を有す
る材料を用いて形成されるとともに、平板状絶縁シート
40の上面に線状ガスシール材41の両側に沿って溝4
4、44が設けられている以外は図1に示した単セル1
1Aと同様になっている。
【0037】単セル11Cは、単セル11Aと同様な作
用効果を奏するとともに、圧接された時に溝44、44
が線状ガスシール材41のつぶし代となり、線状ガスシ
ール材41の一部あるいは全部が可撓性を有する平板状
絶縁シート40の溝44、44内に入るので、セパレー
タ10、10間の絶縁およびガスシールがより良くな
る。
用効果を奏するとともに、圧接された時に溝44、44
が線状ガスシール材41のつぶし代となり、線状ガスシ
ール材41の一部あるいは全部が可撓性を有する平板状
絶縁シート40の溝44、44内に入るので、セパレー
タ10、10間の絶縁およびガスシールがより良くな
る。
【0038】なお、上記実施形態の説明は、本発明を説
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発
明を限定し、或は範囲を減縮するものではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【0039】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の燃料電池は、シ
ール材として平板状絶縁シートと線状ガスシール材が一
体化されてなるシール材を用い、従来のように絶縁シー
ト材およびOリングを用いないので、Oリングの取り付
け作業が不要となり、工数を低減できる、セパレータの
強度を維持できる、セパレータの薄肉化ができる、シー
ル材の位置合わせも容易である、セパレータにシール材
を容易に自動的に取り付けることもできる、一体化され
ているので平板状絶縁シートから線状ガスシール材が取
れたり、ずれたりしない、など従来の諸問題を解決し
て、セパレータ間の絶縁およびガスシールを良好に行う
ことができる上、小型化も可能であり、低コストで効率
よく量産できるという顕著な効果を奏する。
ール材として平板状絶縁シートと線状ガスシール材が一
体化されてなるシール材を用い、従来のように絶縁シー
ト材およびOリングを用いないので、Oリングの取り付
け作業が不要となり、工数を低減できる、セパレータの
強度を維持できる、セパレータの薄肉化ができる、シー
ル材の位置合わせも容易である、セパレータにシール材
を容易に自動的に取り付けることもできる、一体化され
ているので平板状絶縁シートから線状ガスシール材が取
れたり、ずれたりしない、など従来の諸問題を解決し
て、セパレータ間の絶縁およびガスシールを良好に行う
ことができる上、小型化も可能であり、低コストで効率
よく量産できるという顕著な効果を奏する。
【0040】本発明の請求項2記載の燃料電池は、シー
ル材が、平板状絶縁シートの上に線状ガスシール材を一
体化して形成したものであるので、請求項1記載の燃料
電池の場合と同様な作用効果を奏するとともに、シール
材の構造が簡単で容易に製造できるという顕著な効果を
奏する。
ル材が、平板状絶縁シートの上に線状ガスシール材を一
体化して形成したものであるので、請求項1記載の燃料
電池の場合と同様な作用効果を奏するとともに、シール
材の構造が簡単で容易に製造できるという顕著な効果を
奏する。
【0041】本発明の請求項3記載の燃料電池は、線状
ガスシール材が接触するセパレータの部分に線状ガスシ
ール材受け溝を設けたので、請求項1記載の燃料電池の
場合と同様な作用効果を奏するとともに、圧接された時
に線状ガスシール材の一部あるいは全部がつぶし代とし
ての線状ガスシール材受け溝内に入るので、弾力性に欠
ける材料で形成された平板状絶縁シートを用いることも
可能であり、セパレータ間の絶縁およびガスシールがよ
り良くなるという顕著な効果を奏する。
ガスシール材が接触するセパレータの部分に線状ガスシ
ール材受け溝を設けたので、請求項1記載の燃料電池の
場合と同様な作用効果を奏するとともに、圧接された時
に線状ガスシール材の一部あるいは全部がつぶし代とし
ての線状ガスシール材受け溝内に入るので、弾力性に欠
ける材料で形成された平板状絶縁シートを用いることも
可能であり、セパレータ間の絶縁およびガスシールがよ
り良くなるという顕著な効果を奏する。
【0042】本発明の請求項4記載の燃料電池は、平板
状絶縁シートが、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックスか
ら選ばれる少なくとも1種の材料から形成されるので、
請求項1記載の燃料電池の場合と同様な作用効果を奏す
るとともに、材料の選択の幅が広く、材料を選択するこ
とにより弾力性に欠ける硬いおよび/または固い平板状
絶縁シートから可撓性および/または弾力性を有する平
板状絶縁シートまで必要に応じて容易に作ることができ
るという顕著な効果を奏する。
状絶縁シートが、樹脂、ゴム、ガラス、セラミックスか
ら選ばれる少なくとも1種の材料から形成されるので、
請求項1記載の燃料電池の場合と同様な作用効果を奏す
るとともに、材料の選択の幅が広く、材料を選択するこ
とにより弾力性に欠ける硬いおよび/または固い平板状
絶縁シートから可撓性および/または弾力性を有する平
板状絶縁シートまで必要に応じて容易に作ることができ
るという顕著な効果を奏する。
【0043】本発明の請求項5記載の燃料電池は、平板
状絶縁シートが、樹脂製フィルムあるいは樹脂製シート
からなるので、請求項1記載の燃料電池の場合と同様な
作用効果を奏するとともに、平板状絶縁シートと線状ガ
スシール材が一体化されたシール材を容易に量産できる
という顕著な効果を奏する。
状絶縁シートが、樹脂製フィルムあるいは樹脂製シート
からなるので、請求項1記載の燃料電池の場合と同様な
作用効果を奏するとともに、平板状絶縁シートと線状ガ
スシール材が一体化されたシール材を容易に量産できる
という顕著な効果を奏する。
【0044】本発明の請求項6記載の燃料電池は、樹脂
あるいはゴムに、金属、ガラス、カーボン、樹脂、セラ
ミックスから選ばれる少なくとも1種の補強部材を加え
た複合材料からからなるので、請求項1記載の燃料電池
の場合と同様な作用効果を奏するとともに、補強部材の
種類やその配合割合を変えることにより弾力性に欠ける
硬いおよび/または固い平板状絶縁シートから可撓性お
よび/または弾力性を有する平板状絶縁シートまで必要
に応じて容易に作ることができるという顕著な効果を奏
する。硬いおよび/または固い平板状絶縁シートを備え
たシール材は、それをセパレータの上に配設したり、積
層したりする際のハンドリング性がよくなり、位置合わ
せも容易になり、生産性が向上するという顕著な効果を
奏する。
あるいはゴムに、金属、ガラス、カーボン、樹脂、セラ
ミックスから選ばれる少なくとも1種の補強部材を加え
た複合材料からからなるので、請求項1記載の燃料電池
の場合と同様な作用効果を奏するとともに、補強部材の
種類やその配合割合を変えることにより弾力性に欠ける
硬いおよび/または固い平板状絶縁シートから可撓性お
よび/または弾力性を有する平板状絶縁シートまで必要
に応じて容易に作ることができるという顕著な効果を奏
する。硬いおよび/または固い平板状絶縁シートを備え
たシール材は、それをセパレータの上に配設したり、積
層したりする際のハンドリング性がよくなり、位置合わ
せも容易になり、生産性が向上するという顕著な効果を
奏する。
【0045】本発明の請求項7記載の燃料電池は、平板
状絶縁シートが、可撓性を有する材料からなり、線状ガ
スシール材の少なくとも一方の側に沿って溝を設けたの
で、請求項1記載の燃料電池の場合と同様な作用効果を
奏するとともに、線状ガスシール材が接触するセパレー
タの部分に線状ガスシール材受け溝を場合により設ける
必要がなくなり、圧接された時に、線状ガスシール材の
一部あるいは全部が溝内に入るのでセパレータ間の絶縁
およびガスシールがより良くなるという顕著な効果を奏
する。
状絶縁シートが、可撓性を有する材料からなり、線状ガ
スシール材の少なくとも一方の側に沿って溝を設けたの
で、請求項1記載の燃料電池の場合と同様な作用効果を
奏するとともに、線状ガスシール材が接触するセパレー
タの部分に線状ガスシール材受け溝を場合により設ける
必要がなくなり、圧接された時に、線状ガスシール材の
一部あるいは全部が溝内に入るのでセパレータ間の絶縁
およびガスシールがより良くなるという顕著な効果を奏
する。
【図1】本発明の燃料電池の単セルの断面を説明する説
明図である。
明図である。
【図2】本発明の他の燃料電池の単セルの断面を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図3】本発明の他の燃料電池の単セルの断面を説明す
る説明図である。
る説明図である。
【図4】従来の燃料電池の1形態である固体高分子型燃
料電池の単セルの基本構成を示す分解断面図である。
料電池の単セルの基本構成を示す分解断面図である。
【図5】図4に示した単セルの断面を説明する説明図で
ある。
ある。
【図6】(A)は図5に示したカソード側セパレータの
カソードに対向する面にOリングを配設する前の状態を
説明する平面説明図であり、(B)は図5に示したアノ
ード側セパレータのアノードに対向する面に固体高分子
電解質膜、カソードおよびアノードを配設するとともに
周縁部に絶縁シート材を配設した状態を説明する平面説
明図である。
カソードに対向する面にOリングを配設する前の状態を
説明する平面説明図であり、(B)は図5に示したアノ
ード側セパレータのアノードに対向する面に固体高分子
電解質膜、カソードおよびアノードを配設するとともに
周縁部に絶縁シート材を配設した状態を説明する平面説
明図である。
【図7】固体高分子型燃料電池スタックの基本構成を示
す断面図である。
す断面図である。
1 固体高分子電解質膜 2 カソード側触媒層 3 アノード側触媒層 4 カソード側ガス拡散層 5 アノード側ガス拡散層 6 カソード 7 アノード 8 ガス流路 9 冷却水流路 10 セパレータ 11、11A、11B、11C 単セル 40 平板状絶縁シート 41 線状ガスシール材 42 シール材 43 線状ガスシール材受け溝 44 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畔上 義男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 安尾 耕司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 CC08 CX04 EE11 EE18
Claims (7)
- 【請求項1】 一組のセパレータ間にシール材を介在さ
せて単セルが構成される燃料電池において、前記シール
材として平板状絶縁シートと線状ガスシール材が一体化
されてなるシール材を用いることを特徴とする燃料電
池。 - 【請求項2】 前記シール材が、平板状絶縁シートの上
に線状ガスシール材を一体化して形成されたシール材で
あることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。 - 【請求項3】 前記線状ガスシール材が接触するセパレ
ータの部分に線状ガスシール材受け溝を設けたことを特
徴とする請求項1または請求項2記載の燃料電池。 - 【請求項4】 前記平板状絶縁シートが、樹脂、ゴム、
ガラス、セラミックスから選ばれる少なくとも1種の材
料からなることを特徴とする請求項1から請求項3のい
ずれかに記載の燃料電池。 - 【請求項5】 前記平板状絶縁シートが、樹脂製フィル
ムあるいは樹脂製シートからなることを特徴とする請求
項4記載の燃料電池。 - 【請求項6】 前記平板状絶縁シートが、樹脂あるいは
ゴムに、金属、ガラス、カーボン、セラミックスなどの
無機系材料、樹脂から選ばれる少なくとも1種の補強部
材を加えた複合材料からからなることを特徴とする請求
項4あるいは請求項5記載の燃料電池。 - 【請求項7】 前記平板状絶縁シートが、可撓性を有す
る材料からなり、前記線状ガスシール材の少なくとも一
方の側に沿って溝を設けたことを特徴とする請求項1か
ら請求項6のいずれかに記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349801A JP2002158018A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349801A JP2002158018A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002158018A true JP2002158018A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18823138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000349801A Pending JP2002158018A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002158018A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004303723A (ja) * | 2003-03-14 | 2004-10-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| WO2005024279A1 (ja) | 2003-09-02 | 2005-03-17 | Nok Corporation | ガスケット |
| JP2005276820A (ja) * | 2004-02-23 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JP2006080026A (ja) * | 2004-09-13 | 2006-03-23 | Toyota Motor Corp | セパレータの製造方法および電着塗装装置 |
| JP2007026944A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-02-01 | Casio Comput Co Ltd | セパレータ、燃料電池セル、及び燃料電池装置 |
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| CN100452481C (zh) * | 2006-11-24 | 2009-01-14 | 清华大学 | 一种燃料电池密封装置 |
| JP2009524194A (ja) * | 2006-01-17 | 2009-06-25 | ヘンケル コーポレイション | Uv硬化性燃料電池シーラント及びこれから形成される燃料電池 |
| US7674550B2 (en) | 2003-05-08 | 2010-03-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
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| CN102473929A (zh) * | 2009-07-31 | 2012-05-23 | 现代Hysco株式会社 | 具有双重结构的金属分离板用垫片 |
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| JP2014225456A (ja) * | 2006-01-17 | 2014-12-04 | ヘンケル コーポレイションHenkel Corporation | 接着燃料電池アセンブリ、接着燃料電池アセンブリを製造するための方法、システムおよびシーラント組成物 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000349801A patent/JP2002158018A/ja active Pending
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