JP2003263995A - Fuel battery - Google Patents
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- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池にかか
り、特に、複数の電極を絶縁して同一平面上に配置して
保持するセパレータを改良した燃料電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell having an improved separator that insulates and holds a plurality of electrodes in the same plane.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池は、1セル当たりの発生起電圧
が小さいため、セルを直列に積層して所要の電圧を発生
させている。そのため、高い電圧を得ようとすると、積
層方向のスタック(セルを積層したもの)の長さが長く
なってしまうため、小型化することが課題となってい
る。2. Description of the Related Art In a fuel cell, since a generated electromotive voltage per cell is small, cells are stacked in series to generate a required voltage. Therefore, when trying to obtain a high voltage, the length of the stack (cells stacked) in the stacking direction becomes long, and miniaturization is an issue.
【0003】そして、上記課題の解決策として、特開平
8−273696号公報では、複数のセル部をアノード
とカソードとが交互になるようにセパレータ上に設け、
スタックの末端で接続することにより高電圧化を図り、
セルの積層枚数を減らすという技術が開示されている。As a solution to the above-mentioned problems, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-273696, a plurality of cell parts are provided on a separator such that anodes and cathodes are alternately arranged.
By connecting at the end of the stack, aiming for higher voltage,
A technique of reducing the number of stacked cells is disclosed.
【0004】かかる技術と燃料電池自体の構成を、図3
乃至図4を参照して説明する。図3は、従来例における
燃料電池の構成を示す概略図であり、図4は、従来例に
おける燃料電池の電流の流れる方向を示す説明図であ
る。FIG. 3 shows such a technique and the structure of the fuel cell itself.
It will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell in the conventional example, and FIG. 4 is an explanatory diagram showing the direction of current flow in the fuel cell in the conventional example.
【0005】燃料電池は、反応ガスにより発電可能なセ
ル103が、複数積層させて構成される。具体的には、
図3に示すように、まず、電極101がセパレータ10
2によって同一平面上に相互に絶縁されて複数保持さ
れ、このプレート上のものがイオン交換膜101aを介
して2枚1組で接合することにより、セル103が形成
される。すなわち、同一平面上には、各電極101毎に
セル部が形成される。そして、当該セル103が複数積
層されることで燃料電池が構成される。さらに詳述する
と、上記電極101と一体化された一対のセパレータ1
02の間には、イオン交換膜101aと共に、当該イオ
ン交換膜101aの上下に備えられる拡散層101bと
が介挿されている。そして、この拡散層101bは、上
記電極101の配置に対応して配設される。A fuel cell is constructed by stacking a plurality of cells 103 capable of generating electric power using a reaction gas. In particular,
First, as shown in FIG.
A plurality of cells are held on the same plane by being insulated from each other by two, and the cells on this plate are bonded together in pairs through the ion exchange membrane 101a to form the cell 103. That is, a cell portion is formed for each electrode 101 on the same plane. Then, a fuel cell is formed by stacking a plurality of the cells 103. More specifically, a pair of separators 1 integrated with the electrode 101 is provided.
Between 02, the ion exchange membrane 101a and the diffusion layers 101b provided above and below the ion exchange membrane 101a are interposed. The diffusion layer 101b is arranged corresponding to the arrangement of the electrodes 101.
【0006】このとき、セパレータ102は、部分的に
導電性、そして、部分的には絶縁性繊維複合部材にて形
成されていて、プレス成形により上述した発電に用いる
ガスの流通路(図示せず)を形成している。一例として
は、カーボン粒子を含まない非導電性材料と、カーボン
粒子を含む導電性材料とを、結合材を加えてプレス成形
している。At this time, the separator 102 is partially formed of an electrically conductive and partially insulating fiber composite member, and is press-molded to form a gas flow passage (not shown) used for power generation. ) Is formed. As an example, a non-conductive material containing no carbon particles and a conductive material containing carbon particles are press-molded by adding a binder.
【0007】そして、図3の例では、1つのセル103
には、2つの電極101が配置され、2つのセル部が形
成されているが、他のセル103上各電極101(セル
部)が相互に直列に接続されるよう当該セル103が積
層される。このとき、セル103のうち、その積層方向
の一端にあるものには、電極となる集電板110が備え
られていて、他端にあるものには、ほぼ2つ分の電極1
01(セル部)に相当する大きさの電極101が、1つ
だけ備えられている。これにより、積層により直列に接
続された2列の電極101(セル部)が、直列に接続さ
れることとなる。すなわち、図4に示すように、コ字上
に電流が流れるようになり、高電圧化を図ることができ
る。In the example of FIG. 3, one cell 103
In this case, two electrodes 101 are arranged and two cell portions are formed, but the cells 103 are laminated so that the electrodes 101 (cell portions) on the other cells 103 are connected in series with each other. . At this time, one of the cells 103 at one end in the stacking direction is provided with a current collector plate 110 serving as an electrode, and one at the other end is provided with approximately two electrodes 1.
Only one electrode 101 having a size corresponding to 01 (cell portion) is provided. As a result, the two rows of electrodes 101 (cell portions) connected in series by stacking are connected in series. That is, as shown in FIG. 4, a current flows in a U-shape, and a higher voltage can be achieved.
【0008】また、セル103の積層方向の一端、他端
には、それぞれ所定の厚さを有するバインドプレート1
05が備えられている。このバインドプレート105に
は、一対のネジ穴104が形成されていて、ネジ(図示
せず)が挿通するようになっている。そして、これに伴
い、各セル103のセパレータ102にも上記バインド
プレート105に形成されたネジ穴104に対応した穴
(図示せず)が形成されている。そして、これら積層さ
れたセル103をボルトにて結合し、一体化するもので
ある。Further, the bind plate 1 having a predetermined thickness is formed at one end and the other end of the cell 103 in the stacking direction.
05 is equipped. A pair of screw holes 104 are formed in the bind plate 105 so that screws (not shown) can be inserted therethrough. Along with this, holes (not shown) corresponding to the screw holes 104 formed in the bind plate 105 are also formed in the separator 102 of each cell 103. Then, these stacked cells 103 are joined by bolts to be integrated.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例における燃料電池では、複数のセルを結合するボル
トを挿通する際に、当該ボルトが電位差のあるセルに接
触して短絡することを防止するよう、絶縁用チューブな
どによって被膜しなければならず、かかる処理に手間と
コストがかかるという問題が生じていた。そして、この
ことは、セパレータが全て絶縁部材にて形成されていな
いことにもよる。すなわち、セパレータが導電性材料と
非導電性材料とが混在して形成されているため、ボルト
を皮膜しなければ短絡するおそれがある。However, in the fuel cell in the above-mentioned conventional example, when the bolts that connect a plurality of cells are inserted, it is necessary to prevent the bolts from coming into contact with cells having a potential difference and short-circuiting. However, there has been a problem in that the coating must be performed with an insulating tube or the like, and that such processing requires labor and cost. This is also because the separator is not entirely made of an insulating material. That is, since the separator is formed by mixing the conductive material and the non-conductive material, a short circuit may occur unless the bolt is coated.
【0010】また、上記のようにボルトが絶縁用チュー
ブによって被膜されていると、積層の両端に位置するバ
インドプレートにてボルトを締結しなければならないた
め、多数のセル部(電極)を平面上に配置し、さらなる
高電圧化を図るべく1つ1つのセル部の面積を大きくし
ようとした場合に、セパレータ全体に均等に面圧を与え
ることが難しいという問題が生じる。すなわち、隣り合
うセルを相互に締結していないため、これらを確実に密
着させることが困難となり、セパレータ面積が大きくな
ればなるほど均等な面圧が得られにくくなり、発電性能
が低下するという問題が生じる。かかる場合に、バイン
ドプレート間の締結力を強くして大きな面圧を得るため
に当該バインドプレートを厚く形成して、ここに形成さ
れるネジ穴のネジが切られた部分を長く取ろうとする
と、かかるバインドプレートの重量が増加するという問
題も生じる。Further, when the bolts are coated with the insulating tubes as described above, the bolts must be fastened by the bind plates located at both ends of the stack, so that a large number of cell portions (electrodes) are arranged on a plane. However, when it is attempted to increase the area of each cell part in order to further increase the voltage, it is difficult to uniformly apply the surface pressure to the entire separator. That is, since the adjacent cells are not fastened to each other, it is difficult to surely adhere them to each other, and it becomes difficult to obtain a uniform surface pressure as the separator area increases, which causes a problem that the power generation performance decreases. Occurs. In such a case, if the binding plate is formed thick in order to increase the fastening force between the binding plates and obtain a large surface pressure, and the threaded portion of the screw hole formed here is taken long, There is also a problem that the weight of the bind plate increases.
【0011】さらに、従来例におけるセパレータは、導
電性材料と非導電性材料とが混在しているため、これら
の材料を用いた部位相互の位置決めが難しい。そして、
これらの材料の流動性が大きいと、プレス時に導電性材
料が近接する可能性もあり、セル間の絶縁不足が想定さ
れる。セル間の電圧差が数百ボルトにもなりうることを
考えると、絶縁性能低下による抵抗損失で、大きな効率
低下を招くという問題が生じる。Further, since the conductive material and the non-conductive material are mixed in the separator in the conventional example, it is difficult to position the parts using these materials. And
If the fluidity of these materials is high, the conductive materials may come close to each other during pressing, and it is assumed that insulation between cells is insufficient. Considering that the voltage difference between the cells can be several hundreds of volts, there is a problem that resistance loss due to deterioration of insulation performance causes a large decrease in efficiency.
【0012】[0012]
【発明の目的】本発明は、上記従来例の有する不都合を
改善し、特に、組立の容易化を図ると共に、発電性能の
向上を図ることができる燃料電池を提供することをその
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel cell capable of improving the disadvantages of the above-mentioned conventional example, and particularly, facilitating the assembling and improving the power generation performance.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、複
数の電極を、セパレータを介して相互に絶縁状態にして
同一平面上に配置し、一対のセパレータをイオン交換膜
を介して結合することにより構成されるセルを備え、電
極が直列に接続されるようセルを複数積層する。そし
て、セパレータに、複数のセルを締結するボルトを挿通
するボルト締結用穴を形成すると共に、セパレータのボ
ルト締結用穴の周囲を、絶縁部材にて形成した、という
構成を採っている(請求項1)。このとき、セパレータ
を、全て絶縁部材にて形成すると、設計が容易となり望
ましい(請求項2)。Therefore, in the present invention, a plurality of electrodes are arranged on the same plane so as to be insulated from each other via a separator, and a pair of separators are coupled via an ion exchange membrane. And a plurality of cells are stacked so that the electrodes are connected in series. Then, the separator is formed with a bolt fastening hole through which a bolt for fastening a plurality of cells is inserted, and the periphery of the bolt fastening hole of the separator is formed of an insulating member. 1). At this time, if the separator is formed entirely of an insulating member, the design becomes easy, which is desirable (claim 2).
【0014】このような構成にすることにより、電極
(セル部)に対して絶縁されたセパレータにボルトを挿
通することで、当該ボルトに絶縁用チューブ等を設けて
被膜する必要がなくなり、かかる処理時の手間とコスト
の抑制を図ることができる。また、セパレータのあらゆ
る箇所、例えば、セパレータの中央部にもボルト締結用
穴を形成することができるため、当該中央部でも積層す
るセルを相互に締め付けることができるため、効率よく
面圧をかけることができ、発電性能の向上を図ることが
できる。そして、セパレータの全てを絶縁部材にて形成
すると、製造工程の簡略化を図ることができる。With such a structure, by inserting the bolt into the separator insulated from the electrode (cell portion), it is not necessary to provide an insulating tube or the like on the bolt to coat it. It is possible to reduce time and labor and cost. In addition, since the bolt fastening holes can be formed in all parts of the separator, for example, in the central part of the separator, the cells to be stacked can be fastened to each other in the central part as well, so that the surface pressure can be efficiently applied. Therefore, the power generation performance can be improved. If all of the separators are made of an insulating material, the manufacturing process can be simplified.
【0015】また、セパレータの材質は樹脂であると共
に、セルは、セパレータを射出成形することで電極とセ
パレータとを結合して構成される、ようにすると望まし
い(請求項3)。これにより、セル中の電極、すなわ
ち、一つの発電部となるセル部の位置を正確に配置する
ことができるため、セル積層時に確実に絶縁することが
できる。Further, it is desirable that the material of the separator is resin and the cell is constructed by connecting the electrode and the separator by injection-molding the separator (claim 3). Thus, the electrodes in the cell, that is, the position of the cell portion that serves as one power generation portion can be accurately arranged, so that the cells can be surely insulated during stacking.
【0016】さらに、上記樹脂は、柔軟性を有する材質
であることとするとさらに望ましい(請求項4)。これ
により、適度なシール効果を発揮すると共に、積層時に
セルの平面度、厚さなどの寸法誤差を吸収することがで
きるため、寸法誤差によるがたつき等を抑制することが
でき、セル全体において均等な面圧を確保することがで
きる。Further, it is more preferable that the resin is a material having flexibility (claim 4). As a result, an appropriate sealing effect can be exerted, and dimensional errors such as flatness and thickness of the cell can be absorbed during stacking, so rattling due to dimensional error can be suppressed, and the entire cell can be suppressed. A uniform surface pressure can be secured.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
1乃至図2を参照して説明する。図1は、本発明の一実
施形態における構成を示す概略図である。図2は、セル
の詳細を示す説明図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of the cell.
【0018】図1に示すように、本発明における燃料電
池は、複数の電極1を、セパレータ2を介して相互に絶
縁状態にして同一平面上に配置し、一対のセパレータ2
をイオン交換膜を介して結合することにより構成される
セル3を備えている。セル3の基本的な構造に関しては
従来と同様であるので、説明を省略する。そして、この
セル3が上述した図3に示すように複数積層されること
により、燃料電池が構成される。このとき、各セル3の
電極1が配置されているセル部が、直列に接続されるよ
うに位置決めされて、セル3を積層される。ここで、図
1では、セル1が1枚しか備えられていないが、これは
説明上そのように示しただけであって、実際には図3に
示すように、複数枚備えられている。As shown in FIG. 1, in the fuel cell of the present invention, a plurality of electrodes 1 are arranged on the same plane so as to be insulated from each other via a separator 2, and a pair of separators 2 are provided.
The cell 3 is formed by connecting the two via an ion exchange membrane. Since the basic structure of the cell 3 is the same as the conventional one, the description is omitted. A fuel cell is formed by stacking a plurality of the cells 3 as shown in FIG. At this time, the cell parts in which the electrodes 1 of the cells 3 are arranged are positioned so as to be connected in series, and the cells 3 are stacked. Here, in FIG. 1, only one cell 1 is provided, but this is only shown as such for the sake of explanation, and actually, a plurality of cells 1 are provided as shown in FIG.
【0019】そして、上記セル3を構成するセパレータ
2には、ボルト(図示せず)を挿通するボルト締結用穴
4が複数形成されている。このボルト締結用穴4は、セ
パレータ2にのみ形成されているため、電極1の周囲に
形成されている。従って、例えば図1に示すように、セ
ル3に2つの電極1(セル部)が配置されている場合に
は、これら電極1の相互間(セル3の中央部)にもボル
ト締結用穴4が形成される。一つのセル3上に4つの電
極1が形成されている場合には、十字状の各セル部相互
間に、ボルト締結用穴4を形成してもよい。A plurality of bolt fastening holes 4 for inserting bolts (not shown) are formed in the separator 2 which constitutes the cell 3. Since the bolt fastening holes 4 are formed only in the separator 2, they are formed around the electrode 1. Therefore, for example, as shown in FIG. 1, when two electrodes 1 (cell portions) are arranged in the cell 3, the bolt fastening holes 4 are also provided between these electrodes 1 (the central portion of the cell 3). Is formed. When four electrodes 1 are formed on one cell 3, bolt fastening holes 4 may be formed between the cross-shaped cell portions.
【0020】また、上記ボルト締結用穴4は、積層する
セル3全てに、それぞれが相互にほぼ同一の位置に位置
するよう形成されている。そして、ボルト締結用穴4の
周囲は、絶縁部材にて形成されている。すなわち、セパ
レータ2のボルト締結用穴4部の内壁面は電極1と絶縁
状態になっている。従って、かかる穴4にボルトを挿通
したとしても、積層された電極1同士が短絡することが
抑制されるため、当該ボルトに絶縁用チューブ等を設け
て被膜する必要がなくなる。これにより、かかる処理時
の手間とコストの抑制を図ることができる。The bolt fastening holes 4 are formed in all the stacked cells 3 so that they are located at substantially the same position. The periphery of the bolt fastening hole 4 is formed of an insulating member. That is, the inner wall surface of the bolt fastening hole 4 of the separator 2 is insulated from the electrode 1. Therefore, even if a bolt is inserted into the hole 4, it is possible to prevent the stacked electrodes 1 from being short-circuited with each other, and it is not necessary to provide an insulating tube or the like on the bolt for coating. As a result, it is possible to reduce labor and cost during such processing.
【0021】そして、セパレータ2全体を、絶縁部材に
て形成してもよい。これにより、当該セパレータ2の一
部を、材料を変更して製造する必要がないため、製造工
程の簡略化を図ることができる。Then, the entire separator 2 may be formed of an insulating member. As a result, it is not necessary to manufacture a part of the separator 2 by changing the material, so that the manufacturing process can be simplified.
【0022】ここで、ボルト締結用穴4は、ネジが切ら
れていない単なる円筒状の穴でもよいが、その内壁面
に、ネジが切られていてもよい。このようにすると、そ
れぞれ隣り合うセル3が相互に締め付けられ、確実に密
着されることとなる。このとき、積層するセル3を積層
方向から挟むよう、その両端部にはバインドプレート5
がそれぞれ設けられているが、当然のことながら、当該
バインドプレート5にも上記ボルト締結用穴4が形成さ
れていて、セル3を確実に締め付けるようになってい
る。但し、全てのボルト締結用穴4にネジが切られてお
らず、例えば、ネジが切られているボルト締結穴4が形
成されたセル3と、ネジが切られていないボルト締結穴
4が形成あれたセル3とが交互に積層されて、ボルトに
て締結されていてもよい。このようにしても、セル3間
にて、適度の締結力が発揮されて、セルに発生する面圧
の均一化、及び、当該面圧の向上を図ることができる。Here, the bolt fastening hole 4 may be a simple cylindrical hole which is not threaded, but the inner wall surface thereof may be threaded. In this way, the cells 3 adjacent to each other are clamped to each other and are surely brought into close contact with each other. At this time, the bind plates 5 are provided on both ends of the cell 3 to be stacked so as to sandwich the cell 3 from the stacking direction.
However, as a matter of course, the binding plate 5 is also formed with the bolt fastening hole 4 so that the cell 3 is securely fastened. However, all the bolt fastening holes 4 are not threaded, and for example, the cells 3 in which the threaded bolt fastening holes 4 are formed and the threaded bolt fastening holes 4 are formed. The damaged cells 3 may be alternately laminated and fastened with bolts. Even in this case, an appropriate fastening force is exerted between the cells 3, so that the surface pressure generated in the cells can be made uniform and the surface pressure can be improved.
【0023】続いて、セル3について、特に、対となる
セパレータ2の一方のみに関して図2を参照して詳述す
る。ここで、図2(a)は、1枚のセパレータ2の構成
方法について説明する図であり、図2(b)は、同じく
1枚のセパレータ2の断面図である。Next, the cell 3 will be described in detail with reference to FIG. 2 in particular with respect to only one of the pair of separators 2. Here, FIG. 2A is a diagram illustrating a method of configuring one separator 2, and FIG. 2B is a cross-sectional view of one separator 2 similarly.
【0024】本願におけるセル3中の電極1は、その周
囲に接合用突起6が一様に形成されている。すなわち、
電極1は所定の厚みを有するため、その厚さ方向の中央
部に、周囲に突出する接合用突起6が形成されている。
この突起6には、さらに、セル3のアノード、カソード
方向にそれぞれ突出する凸部7が形成され、特殊な形状
になっている。このとき、上記凸部7は、接合用突起6
上に点在していてもよい。例えば、凸部7は半円状であ
って、接合突起6上に所定の間隔にて形成されていても
よい。The electrode 1 in the cell 3 according to the present invention has a bonding projection 6 uniformly formed around the electrode 1. That is,
Since the electrode 1 has a predetermined thickness, a bonding projection 6 that projects to the periphery is formed at the center in the thickness direction.
The protrusion 6 is further formed with protrusions 7 protruding in the anode and cathode directions of the cell 3 to have a special shape. At this time, the convex portion 7 is formed into the protrusion 6 for joining.
It may be scattered on the top. For example, the convex portions 7 may have a semicircular shape and may be formed on the joining protrusions 6 at predetermined intervals.
【0025】ここで、電極1は、カーボンを含浸させた
樹脂、あるいは、耐腐食対策を行った金属等により成型
される。また、銅、アルミ剤等の表裏に耐食性に優れた
金属メッキ、あるいはクラッド化したものや、さらに
は、表面に耐食性と導電性に優れた塗料を塗布したよう
な耐食対応が施された金属等の材料にて成型されていて
もよい。Here, the electrode 1 is molded from a resin impregnated with carbon, or a metal having corrosion resistance. Also, copper, aluminum agent, etc. with metal plating excellent in corrosion resistance on the front and back, or clad, or metal with corrosion resistance such as coating the surface with a coating excellent in corrosion resistance and conductivity. It may be molded with the above material.
【0026】そして、上記電極1をセパレータ成型用の
型の所定位置に配置し、当該セパレータ成型用型内に樹
脂を射出することにより、図2(a)に示すようにセパ
レータ2を成型する。すなわち、電極1の周囲には、セ
パレータ2が射出成形により形成される。すると、2つ
の電極1の外周がセパレータ2にて埋め尽くされ、これ
により、当該2つの電極1を同一平面上に固定して配置
する。こうして、板状のセパレータ2を作製することが
できる。このとき、セパレータ2として用いる材料は、
例えば、エチレンプロピレンゴム(EPDM)のよう
な、絶縁性を持ち、かつ、柔軟なゴム及び合成樹脂であ
る。但し、かかる材料は、これに限定されず、後述する
ように一部に絶縁性を有しているだけでもよく、あるい
は、柔軟性は必ずしも有している必要はない。Then, the electrode 1 is placed at a predetermined position of a separator molding die, and a resin is injected into the separator molding die to mold the separator 2 as shown in FIG. 2 (a). That is, the separator 2 is formed around the electrode 1 by injection molding. Then, the outer peripheries of the two electrodes 1 are completely filled with the separator 2, so that the two electrodes 1 are fixedly arranged on the same plane. In this way, the plate-shaped separator 2 can be manufactured. At this time, the material used as the separator 2 is
For example, it is a rubber and a synthetic resin that have insulating properties and are flexible, such as ethylene propylene rubber (EPDM). However, the material is not limited to this, and may partially have an insulating property as described later, or may not necessarily have flexibility.
【0027】このように、射出成型することで、図2
(b)に示すように、特殊形状の接合用突起6に、樹脂
が密着することとなる。従って、セパレータ2と電極1
とが確実に接合し、当該電極1の位置決めの精度が向上
する。また、1つのセル3中の複数の電極1を確実に絶
縁することができる。さらに、接合用突起6に上記凸部
7を形成した場合には、凸部7間や、凸部7と電極1本
体部分との間などに樹脂が介入するため、セパレータ2
に対して電極1の位置を確実に固定することができると
共に、当該電極1の位置決め精度のさらなる向上を図る
ことができる。By injection molding in this way, FIG.
As shown in (b), the resin comes into close contact with the specially shaped joining projection 6. Therefore, the separator 2 and the electrode 1
Are reliably joined, and the positioning accuracy of the electrode 1 is improved. Moreover, the plurality of electrodes 1 in one cell 3 can be reliably insulated. Further, when the convex portion 7 is formed on the bonding projection 6, the resin intervenes between the convex portions 7 and between the convex portion 7 and the electrode 1 main body portion, so that the separator 2
On the other hand, the position of the electrode 1 can be reliably fixed, and the positioning accuracy of the electrode 1 can be further improved.
【0028】続いて、上述したようにして形成したセル
3を用いて、燃料電池を作製する際の手順を説明する。
まず、図1あるいは図3に示すように、セル3に配置さ
れた2つの電極1がそれぞれ一列に直列に重なるよう、
すなわち、セル部が2列の層を成すよう、複数枚のセル
3を積層する。このとき、上述したように、セパレータ
2を射出成型したため、当該セパレータ2に固定される
電極1の位置が正確に位置決めされており、直列に隣り
合う電極1(セル部)とのずれ(誤差)も抑制された状
態になる。従って、電極1が位置する導通部(発電部)
とセパレータ2の部分である絶縁部との位置がずれるこ
とが抑制され、確実に絶縁することが可能となる。Next, the procedure for producing a fuel cell using the cells 3 formed as described above will be described.
First, as shown in FIG. 1 or FIG. 3, the two electrodes 1 arranged in the cell 3 are arranged in series so as to overlap each other in series.
That is, a plurality of cells 3 are stacked so that the cell portions form two rows of layers. At this time, since the separator 2 is injection-molded as described above, the position of the electrode 1 fixed to the separator 2 is accurately positioned, and a deviation (error) from the electrode 1 (cell portion) adjacent in series is generated. Is also suppressed. Therefore, the conductive part (power generation part) where the electrode 1 is located
The position of the insulating part, which is the part of the separator 2, is prevented from being displaced, and it is possible to ensure the insulation.
【0029】その後、積層したセル3の積層方向の両端
部に、それぞれバインドプレート5を設け、ボルト締結
穴4にボルトを挿通して締め付ける。このとき、セル3
上に形成されたボルト締結穴4は、絶縁樹脂であるセパ
レータ2部分にのみ形成されているので、ボルトを絶縁
用チューブにて絶縁することなく使用することができ、
かかる場合でも確実に絶縁を図ることができる。従っ
て、絶縁用チューブを用いた場合と比較して、部品点数
が減少するため、作製時の工程が減少すると共に、部品
コストの削減を図ることができる。Thereafter, bind plates 5 are provided at both ends of the stacked cells 3 in the stacking direction, and bolts are inserted into the bolt fastening holes 4 and tightened. At this time, cell 3
Since the bolt fastening hole 4 formed above is formed only in the separator 2 portion which is the insulating resin, the bolt can be used without being insulated with the insulating tube,
Even in such a case, insulation can be surely achieved. Therefore, as compared with the case where the insulating tube is used, the number of parts is reduced, so that the number of manufacturing steps can be reduced and the cost of parts can be reduced.
【0030】また、ボルトにより短絡することも抑制さ
れるため、セパレータ2の中央部、すなわち、同一セル
3内の複数の電極1の間に、ボルトを挿通して締結する
ことで、セル3全体に均等に面圧をかけることが可能と
なる。Further, since the short circuit by the bolt is also suppressed, by inserting the bolt into the central portion of the separator 2, that is, between the plurality of electrodes 1 in the same cell 3, and fastening the same, the entire cell 3 can be obtained. It is possible to apply surface pressure evenly to the.
【0031】さらに、上記のようにセパレータ2の中央
部など、あらゆる箇所にボルトを挿通して締結すること
で、ボルト径を小さくしても適度の締結力を維持するこ
とができ、セル3自体の面積を広げることなく、ボルト
締結用穴4の径を縮小し、電極1すなわちセル部の面積
を広げることができ、さらなる発電能力の向上を図るこ
とができる。従って、厚いバインドプレートを用いて強
い締結力を発生させることを抑制することができ、薄い
バインドプレート5を用いたとしても適度な面圧を維持
することができるため、燃料電池自体の軽量化を図るこ
とができる。Further, as described above, by inserting and fastening the bolts at various places such as the central portion of the separator 2, it is possible to maintain an appropriate fastening force even if the diameter of the bolt is reduced, and the cell 3 itself. It is possible to reduce the diameter of the bolt fastening hole 4 and increase the area of the electrode 1, that is, the cell portion without increasing the area of the above, and to further improve the power generation capacity. Therefore, it is possible to suppress the generation of a strong fastening force by using the thick bind plate, and it is possible to maintain an appropriate surface pressure even if the thin bind plate 5 is used, so that the weight of the fuel cell itself can be reduced. Can be planned.
【0032】そして、ボルトを締め付けた後には、セパ
レータ2が柔軟性を有しているため、電極1相互間の位
置の相対誤差が当該セパレータ2にて吸収される。従っ
て、面圧を均一にとるため、セルの平面度、厚さなどの
寸法誤差をμmオーダーの誤差で作製する必要がなくな
り、作製が難しかったセパレータの面積が大きいもので
あっても、容易に作製できると共に、セル単位では均等
な面圧を確保することができる。After tightening the bolts, the separator 2 has flexibility, so that the relative error of the positions of the electrodes 1 is absorbed by the separator 2. Therefore, in order to make the surface pressure uniform, there is no need to make dimensional errors such as flatness and thickness of the cell with an error of the order of μm, and even if the area of the separator, which was difficult to make, is large, it is easy In addition to being manufactured, a uniform surface pressure can be secured in the cell unit.
【0033】また、セパレータ2が柔軟性を有すること
で、ガスケットとの親和性が高く、シール性能が高くな
る。そして、ガスケットを使用しない場合であっても、
直接、絶縁部材であるセパレータ2を利用してシールを
行うことも可能である。これにより、従来例では、セパ
レータには導電性があり、20〜50μmという非常に
薄いイオン交換膜によってのみ絶縁されていたため、絶
縁シートを入れるなどの対策を検討しなければならかな
ったが、これにより、ガスケットを省略することも可能
であり、部品点数の削減を図ることができる。Further, since the separator 2 has flexibility, it has a high affinity with the gasket and a high sealing performance. And even if you don't use gaskets,
It is also possible to directly perform the sealing by using the separator 2 which is an insulating member. As a result, in the conventional example, since the separator has conductivity and was insulated only by the very thin ion exchange membrane of 20 to 50 μm, it was necessary to consider measures such as inserting an insulating sheet. Thus, the gasket can be omitted, and the number of parts can be reduced.
【0034】ここで、上記実施形態においては、セパレ
ータ2全体を絶縁部材にて形成した場合を主に例示した
が、必ずしもこれに限定されない。セパレータのボルト
締結用穴の周囲のみを、絶縁部材にて形成してもよい。
このようにしても、ボルトを挿通することによる短絡を
防止することができ、被膜用のチューブ等も必要ないた
め、上述したのと同様の効果を得ることができる。Here, in the above embodiment, the case where the entire separator 2 is formed of an insulating member is mainly illustrated, but the present invention is not necessarily limited to this. An insulating member may be formed only around the bolt fastening holes of the separator.
Even in this case, a short circuit due to the insertion of the bolt can be prevented, and a coating tube or the like is not required, so that the same effect as described above can be obtained.
【0035】また、セパレータ2の材質は、樹脂である
ことに限定されず、柔軟性のある材質に限定されない。
さらに、ボルト締結用穴4は、図1に示すような数量、
位置に限定されない。セル3の大きさや、積層数に応じ
て、ボルト及びボルト穴の位置や数量を変更してもよ
い。The material of the separator 2 is not limited to resin and is not limited to flexible material.
Furthermore, the number of bolt fastening holes 4 is as shown in FIG.
Not limited to position. The positions and the numbers of the bolts and the bolt holes may be changed according to the size of the cells 3 and the number of stacked layers.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによると、電極(セル部)と絶縁されたセ
パレータにボルトを挿通することで、当該ボルトに絶縁
用チューブ等を設けて被膜しなくても短絡を防止するこ
とができ、部品削減による作製工程の減少、コストの削
減を図ることができ、さらに、セパレータ部分であれば
あらゆる箇所にボルト穴を形成することができ、セルの
中央などをボルトにて締め付けを行うことができるた
め、セルに効率よく面圧をかけることができ、発電性能
の向上を図ることができる、という従来にない優れた効
果を有する。Since the present invention is constructed and functions as described above, according to this, by inserting a bolt into a separator insulated from an electrode (cell portion), an insulating tube or the like is provided on the bolt. It is possible to prevent short circuits without coating, reduce the number of manufacturing processes by reducing parts, and reduce costs.In addition, it is possible to form bolt holes in every part of the separator part. Since the center of the cell and the like can be tightened with bolts, it is possible to efficiently apply surface pressure to the cell and to improve the power generation performance, which is an excellent effect that has never been obtained.
【0037】また、セパレータの材質を樹脂とし、セパ
レータを射出成形することでセルを成型するようにする
と、セル中の電極の位置を正確に配置することができ、
積層時の絶縁状態がより確実となる。そして、セパレー
タである樹脂を柔軟性を有する材質とすることで、適度
なシール効果を発揮することができる。そして、さら
に、積層時にセルの平面度、厚さなどの寸法誤差を吸収
することができるため、セル中の電極(セル部)の位置
を正確に配置することができると共に、がたつきを抑制
でき、セルの面圧の均等化、面圧自体の上昇を図り、発
電性能の向上を図ることができる。If the separator is made of resin and the separator is injection-molded to form the cell, the electrodes can be accurately positioned in the cell.
The insulation state during lamination becomes more reliable. Then, by using a resin that is a separator as a material having flexibility, an appropriate sealing effect can be exhibited. Further, since it is possible to absorb dimensional errors such as flatness and thickness of the cell during stacking, the position of the electrode (cell part) in the cell can be accurately arranged and rattling is suppressed. Therefore, the surface pressure of the cells can be equalized and the surface pressure itself can be increased to improve the power generation performance.
【図1】本発明の一実施形態における構成を示す概略図
である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration in an embodiment of the present invention.
【図2】図2は、図1に開示したセルの詳細を示す説明
図である。図2(a)は、電極にセパレータを射出成形
することにより構成したセルを示す図であり、図2
(b)は、その断面図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing details of the cell disclosed in FIG. 1; FIG. 2A is a diagram showing a cell formed by injection-molding a separator on an electrode.
(B) is the sectional view.
【図3】従来例における燃料電池の構成を示す概略図で
ある。FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a fuel cell in a conventional example.
【図4】燃料電池の電流の流れる方向を説明する説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a direction in which a current of a fuel cell flows.
1 電極(セル部) 2 セパレータ(絶縁性樹脂) 3 セル 4 ボルト締結用穴 5 バインドプレート 6 接合用突起 7 凸部 1 electrode (cell part) 2 Separator (insulating resin) 3 cells 4 bolt fastening holes 5 bind plate 6 Protrusion for joining 7 convex
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 武史 静岡県浜松市高塚町300番地 スズキ株式 会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 CV06 CX08 EE18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Takeshi Ishikawa 300, Takatsuka-cho, Hamamatsu City, Shizuoka Prefecture Suzuki shares In the company F term (reference) 5H026 AA06 BB00 CV06 CX08 EE18
Claims (4)
に絶縁状態にして同一平面上に配置し、一対のセパレー
タをイオン交換膜を介して結合することにより構成され
るセルを備え、前記電極が直列に接続されるよう前記セ
ルを複数積層してなる燃料電池において、 前記セパレータに、前記複数のセルを締結するボルトを
挿通するボルト締結用穴を形成すると共に、前記セパレ
ータのボルト締結用穴の周囲を、絶縁部材にて形成した
ことを特徴とする燃料電池。1. A cell comprising a plurality of electrodes arranged on the same plane so as to be insulated from each other through a separator, and a pair of separators being bonded together through an ion exchange membrane, wherein the electrode In a fuel cell formed by stacking a plurality of the cells so that the cells are connected in series, in the separator, a bolt fastening hole for inserting a bolt fastening the plurality of cells is formed, and a bolt fastening hole of the separator is formed. A fuel cell in which the periphery of the fuel cell is formed of an insulating member.
成したことを特徴とする請求項1記載の燃料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the separator is entirely made of an insulating material.
に、前記セルは、前記セパレータを射出成形することで
前記電極と前記セパレータとを結合して構成されること
を特徴とする請求項2記載の燃料電池。3. The separator according to claim 2, wherein the separator is made of resin, and the cell is formed by connecting the electrode and the separator by injection molding the separator. Fuel cell.
軟性を有する材質であることを特徴とする請求項3記載
の燃料電池。4. The fuel cell according to claim 3, wherein the resin, which is a material of the separator, is a flexible material.
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