JP2003157866A - 燃料電池用ガスケット - Google Patents

燃料電池用ガスケット

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JP2003157866A
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JP
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gasket
fuel cell
gas
sealing
flow passage
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Tomohiro Inoue
智広 井上
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Gasket Seals (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料電池用ガスケットに要求される気体不透
過の機能を確保しながら部品コストないし製造コストを
低減させることができる燃料電池用ガスケットを提供す
る。 【解決手段】 燃料電池に使用されるガスケットであっ
て、ガス流路部2をシールする気体透過性の比較的小さ
なゴム材料よりなるガスケット4と、冷却水流路部3等
のガス流路部2以外の部分をシールする気体透過性の比
較的大きなガスケット5とを単セル内で組み合わせて使
用することにした。前者のガスケット4の例としてはフ
ッ素ゴムガスケット、後者のガスケット5の例としては
シリコーンゴムガスケットが好適である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の構成要
素をなす燃料電池用の構成部品に係り、更に詳しくは、
燃料電池内に配置されてシール作用をなす燃料電池用ガ
スケットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】液体や気体を外部空間からシールする場
合や、隣接する空間からシールする場合には、ガスケッ
ト等のシール部品が使用されている。燃料電池において
は、燃料に水素等のガスを使用するために、ガスケット
からのガス透過が懸念されており、このため、気体透過
性の小さなフッ素ゴムをガスケットの材料として用いる
場合がある。しかしながら、フッ素ゴム等の気体透過性
の小さな材料は高価であるため、ガスケットを無数に使
用する燃料電池には適していない。
【0003】また、燃料電池のガスケットには、その組
付性を良好にするために、セパレータに直接ガスケット
を成形する方法がある。この場合も同様に、気体透過性
の小さなゴム材料を使用する場合があるが、コストが大
幅に高くなるため、燃料電池には適していない。電解質
膜上へ直接ガスケットを成形する場合や、樹脂フィルム
を介してガスケットを成形する場合も同様に、フッ素ゴ
ム等を用いるとコスト高になるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の点に鑑
みて、燃料電池用ガスケットに要求される気体不透過の
機能を確保しながら部品コストないし製造コストを低減
させることができる燃料電池用ガスケットを提供するこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1によるガスケットは、燃料電池に
使用されるガスケットであって、ガス流路部をシールす
る気体透過性の比較的小さなゴム材料よりなるガスケッ
トと、冷却水流路部等の前記ガス流路部以外の部分をシ
ールする気体透過性の比較的大きなガスケットとを単セ
ル内で組み合わせて使用することを特徴とするものであ
る。
【0006】また、本発明の請求項2によるガスケット
は、上記した請求項1のガスケットにおいて、ガス流路
部をシールする気体透過性の比較的小さなゴム材料より
なるガスケットがフッ素ゴムガスケットであり、冷却水
流路部等の前記ガス流路部以外の部分をシールする気体
透過性の比較的大きなガスケットがシリコーンゴムガス
ケットであることを特徴とするものである。
【0007】また、本発明の請求項3によるガスケット
は、上記した請求項1または2のガスケットにおいて、
ガスケットが、ゴム単体成形品を燃料電池内へ組み込む
ゴム単体型ガスケットであることを特徴とするものであ
る。
【0008】また、本発明の請求項4によるガスケット
は、上記した請求項1または2のガスケットにおいて、
ガスケットが、セパレータと一体化されるセパレータ一
体型ガスケットであることを特徴とするものである。
【0009】更にまた、本発明の請求項5によるガスケ
ットは、上記した請求項1または2のガスケットにおい
て、ガスケットが、電解質膜と一体化される電解質膜一
体型ガスケットであることを特徴とするものである。
【0010】上記構成を備えた本発明の請求項1による
ガスケットのように、ガス流路部をシールする気体透過
性の比較的小さなゴム材料よりなるガスケットと、冷却
水流路部等のガス流路部以外の部分をシールする気体透
過性の比較的大きなガスケットとを単セル内で組み合わ
せて使用すると、気体透過性が小さいけれども高価なゴ
ム材料の使用量を必要最小限に抑えることが可能とな
る。
【0011】前者の、ガス流路部をシールする気体透過
性の比較的小さなゴム材料よりなるガスケットの好適例
としてはフッ素ゴム製のガスケットを挙げることができ
るとともに、後者の、冷却水流路部等のガス流路部以外
の部分をシールする気体透過性の比較的大きなガスケッ
トの好適例としてはシリコーンゴム製のガスケットを挙
げることができ(請求項2)、これらのガスケットが前
者および後者ともにゴム単体型ガスケット(請求項
3)、セパレータ一体型ガスケット(請求項4)または
電解質膜一体型ガスケット(請求項5)等として用いら
れる。フッ素ゴム製のガスケットはフッ素ゴムを主成分
とするガスケットであり、シリコーンゴム製のガスケッ
トはシリコーンゴムを主成分とするガスケットである。
【0012】尚、本件出願には、以下の技術的事項が含
まれる。
【0013】すなわち、上記目的を達成するため、本件
出願が提案する一の燃料電池用ガスケット(固体高分子
型燃料電池用ガスケット)は、複数の材質のガスケット
を同時使用する燃料電池用構成部品であり、また、燃料
電池に使用するガスケットにおいて、反応ガスの流路部
には気体透過の小さいゴム材料を使用し、冷却水の流路
等には、その他の安価なゴムを使用した製品である。
【0014】この二種類のゴムの組み合わせは、ゴム単
体のガスケットを燃料電池内へ組み込む場合に使用さ
れ、セパレータ一体型のガスケットに使用され、電解質
膜一体型のガスケットにも使用される。
【0015】また、燃料電池内に組み付けるゴム単体の
ガスケット、セパレータ一体型のガスケットまたは電解
質膜一体型のガスケットにおいて、水素の流路となる部
分には、気体透過性の小さなゴム材料を使用して、その
他の部分には、比較的安価なその他のゴム材料を使用し
た製品である。
【0016】本発明の燃料電池に使用するゴム材料とし
て、シリコーンゴム、EPDM(エチレンプロピレンジ
エン)、フッ素ゴムまたはブチルゴム等が挙げられる。
燃料電池は、十枚から数百枚のシングルセルを積層して
組み付けるために、低硬度のゴム材料が使用されてい
る。そのため、上記のゴム材料の中で、低硬度が期待で
きるゴム材料であるシリコーンゴムやフッ素ゴムを使用
する例が多い。燃料電池においては気体透過対策とし
て、水素の流路となる部分のシールに使用するゴム材料
はフッ素ゴムを用いて、その他の部分のシールにはシリ
コーンゴムを使用する方法を用いる。この方法を用いる
ことによって、高価なフッ素ゴムの量を少なくすること
が可能であり、燃料電池のコスト低下に繋がり、気体透
過の懸念も解決できる。
【0017】セパレータ一体型のガスケットにおいて、
射出成形を用いる場合は一度の成形サイクル内で二種類
のゴム材料のガスケットを同様に成形するため、工数は
単一材料の場合と殆ど変わらず加工費は同等で済む。電
解質膜一体型のガスケットの製作においても同様な方法
が用いられる。
【0018】上記構成のガスケットによれば、気体透過
の懸念される水素の流路にフッ素ゴムを使用すること
で、気体透過性を向上させることができるとともに、気
体透過の懸念される水素の流路のみにフッ素ゴムを使用
することで、コストを低く抑えることができる。この効
果は、ゴム単体型ガスケットのみならず、セパレータ一
体型ガスケットまたは電解質膜一体型ガスケットにおい
ても、同様の効果を得ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施例を図面にし
たがって説明する。
【0020】図1は、本発明の実施例に係るガスケット
を備えた燃料電池セパレータ1の平面を示しており、そ
のA−A線拡大断面が図2に示されている。
【0021】図1に示すように、セパレータ1の平面上
には、水素等のガスを流通させるための孔状を呈するガ
ス流路部(反応ガス流路部とも称する)2と、冷却水等
を流通させるための同じく孔状を呈する冷却水流路部3
とがそれぞれ所要数(図では両者とも二箇所ずつ)設け
られており、前者のガス流路部2をシールするためのガ
スケット4としてフッ素ゴムガスケットがガス流路部2
の回りに設けられるとともに、後者の冷却水流路部3を
シールするためのガスケット5としてシリコーンゴムガ
スケットが冷却水流路部3の回りに所定の平面レイアウ
トをもって設けられている。ガスケット4,5は双方と
も、図2に示すようにゴム単体成形品を燃料電池内へ組
み込むゴム単体型のガスケットである。
【0022】上記構成のガスケットにおいては、フッ素
ゴムに気体透過性が小さくかつ高価であるという特徴が
あるとともにシリコーンゴムに気体透過性が大きくかつ
廉価であると云う特徴があるところ、気体透過の懸念さ
れるガス流路部2にフッ素ゴムガスケットを使用するこ
とによって、必要とされる気体透過性を確保することが
でき、併せて、その他の部分にシリコーンガスケットを
使用することによってセル単位のガスケットにかかる部
品コストないし製造コストを低く抑えることができる。
【0023】ガスケット4,5は、ゴム単体型のガスケ
ットに限られず、図3に示すようなセパレータ1と一体
化されたセパレータ一体型のガスケットであっても良
く、また図4に示すような電解質膜6と一体化された電
解質膜一体型のガスケットであっても良く、後者の電解
質膜一体型ガスケットにおいては、電解質膜6がその両
側からセパレータ1で挟み込まれるものであるために、
電解質膜6の両面にガスケット4,5が設けられてい
る。また、ガスケット4,5は、ガス拡散層と一体化さ
れたガス拡散層一体型のガスケットであっても良い。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以下の効果を奏する。
【0025】すなわち先ず、上記構成を備えた本発明の
請求項1によるガスケットにおいては、ガス流路部をシ
ールする気体透過性の比較的小さなゴム材料よりなるガ
スケットと、冷却水流路部等のガス流路部以外の部分を
シールする気体透過性の比較的大きなガスケットとを単
セル内で組み合わせて使用するようにしたために、気体
透過性が小さいけれども高価なゴム材料の使用量を必要
最小限に抑えることが可能である。したがって、必要と
される気体透過性を確保した上で、セル単位のガスケッ
トにかかるコストを極力低減させることができる。
【0026】また、上記構成を備えた本発明の請求項2
によるガスケットにおいては、ガス流路部をシールする
気体透過性の比較的小さなゴム材料よりなるガスケット
としてフッ素ゴムガスケットを用いるとともに、冷却水
流路部等の反応ガス流路部以外の部分をシールする気体
透過性の比較的大きなガスケットとしてシリコーンゴム
ガスケットが用いるようにしたために、両ゴム材料の特
性を活かして、必要とされる気体透過性を確保した上
で、セル単位のガスケットにかかるコストを極力低減さ
せることができる。
【0027】また、請求項3ないし5によるガスケット
によればそれぞれ、上記効果を奏するガスケットをゴム
単体型ガスケット、セパレータ一体型ガスケットまたは
電解質膜一体型ガスケットとして提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係るガスケットを備えた
燃料電池セパレータの平面図
【図2】図1におけるA−A線拡大断面図
【図3】本発明の第二実施例に係るガスケットを備えた
燃料電池セパレータの一部断面図
【図4】本発明の第三実施例に係るガスケットを備えた
燃料電池電解質膜の一部断面図
【符号の説明】
1 セパレータ 2 ガス流路部 3 冷却水流路部 4 ガスケット(フッ素ゴムガスケット) 5 ガスケット(シリコーンゴムガスケット) 6 電解質膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃料電池に使用されるガスケットであっ
    て、 ガス流路部(2)をシールする気体透過性の比較的小さ
    なゴム材料よりなるガスケット(4)と、冷却水流路部
    (3)等の前記ガス流路部(2)以外の部分をシールす
    る気体透過性の比較的大きなガスケット(5)とを単セ
    ル内で組み合わせて使用することを特徴とする燃料電池
    用ガスケット。
  2. 【請求項2】 請求項1の燃料電池用ガスケットにおい
    て、 ガス流路部(2)をシールする気体透過性の比較的小さ
    なゴム材料よりなるガスケット(4)がフッ素ゴムガス
    ケットであり、冷却水流路部(3)等の前記ガス流路部
    (2)以外の部分をシールする気体透過性の比較的大き
    なガスケット(5)がシリコーンゴムガスケットである
    ことを特徴とする燃料電池用ガスケット。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の燃料電池用ガスケッ
    トにおいて、 ガスケット(4)(5)が、ゴム単体成形品を燃料電池
    内へ組み込むゴム単体型ガスケットであることを特徴と
    する燃料電池用ガスケット。
  4. 【請求項4】 請求項1または2の燃料電池用ガスケッ
    トにおいて、 ガスケット(4)(5)が、セパレータ(1)と一体化
    されるセパレータ一体型ガスケットであることを特徴と
    する燃料電池用ガスケット。
  5. 【請求項5】 請求項1または2の燃料電池用ガスケッ
    トにおいて、 ガスケット(4)(5)が、電解質膜(6)と一体化さ
    れる電解質膜一体型ガスケットであることを特徴とする
    燃料電池用ガスケット。
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