JP2003331873A - 燃料電池のシールおよびその装着方法ならびに燃料電池 - Google Patents
燃料電池のシールおよびその装着方法ならびに燃料電池Info
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- JP2003331873A JP2003331873A JP2003176068A JP2003176068A JP2003331873A JP 2003331873 A JP2003331873 A JP 2003331873A JP 2003176068 A JP2003176068 A JP 2003176068A JP 2003176068 A JP2003176068 A JP 2003176068A JP 2003331873 A JP2003331873 A JP 2003331873A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加熱による電極構造体への悪影響が生じるこ
となく電極構造体にシールを好適に装着する。 【解決手段】 上型３０と下型４０とを具備するホット
プレス型の下型４０に、予め所定の形状に成形され、か
つ、電解質膜２３への接触部分に接着剤５０が付着され
たシール１０Ａをセットする。次いで、電解質膜２３の
下面側の端部が露出する状態に予備成形された電極構造
体２０を、電解質膜２３の露出部分がシール１０Ａの接
着剤５０の付着部分に重なる状態で下型４０にセットす
る。この後これらを、下型４０と上型３０とで挟み込ん
で互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一
体成形する。
となく電極構造体にシールを好適に装着する。 【解決手段】 上型３０と下型４０とを具備するホット
プレス型の下型４０に、予め所定の形状に成形され、か
つ、電解質膜２３への接触部分に接着剤５０が付着され
たシール１０Ａをセットする。次いで、電解質膜２３の
下面側の端部が露出する状態に予備成形された電極構造
体２０を、電解質膜２３の露出部分がシール１０Ａの接
着剤５０の付着部分に重なる状態で下型４０にセットす
る。この後これらを、下型４０と上型３０とで挟み込ん
で互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一
体成形する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料
電池のガスシールに用いられるシールと、このシールを
所定箇所に装着する方法およびそのようなシールを備え
た燃料電池に関する。
電池のガスシールに用いられるシールと、このシールを
所定箇所に装着する方法およびそのようなシールを備え
た燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子型燃料電池は、平板状の電極
構造体の両側にセパレータが積層された積層体が１ユニ
ットとされ、複数のユニットが積層されて燃料電池スタ
ックとして構成される。電極構造体は、正極側および負
極側のガス拡散電極板の間に電解質膜が挟まれた積層体
である。セパレータは電子伝達機能を有する材料からな
るもので、燃料ガスである水素ガス、酸素や空気等の酸
化剤ガスおよび冷媒等がそれぞれ独立して流通する多数
の溝状のガス流路を備え、各ガス流路間の凸条が電極板
に接触する状態で、電極構造体に積層されている。
構造体の両側にセパレータが積層された積層体が１ユニ
ットとされ、複数のユニットが積層されて燃料電池スタ
ックとして構成される。電極構造体は、正極側および負
極側のガス拡散電極板の間に電解質膜が挟まれた積層体
である。セパレータは電子伝達機能を有する材料からな
るもので、燃料ガスである水素ガス、酸素や空気等の酸
化剤ガスおよび冷媒等がそれぞれ独立して流通する多数
の溝状のガス流路を備え、各ガス流路間の凸条が電極板
に接触する状態で、電極構造体に積層されている。
【０００３】このような燃料電池によると、例えば、負
極側に配されたセパレータのガス流路に燃料ガスを流
し、正極側に配されたセパレータのガス流路に酸化剤ガ
スを流すと、電気化学反応が起こって電気が発生する。
燃料電池の作動中においては、各電極板は電気化学反応
によって生成した電子をセパレータとの間で伝達させる
と同時に燃料ガスおよび酸化剤ガスを拡散させる。ま
た、負極側の電極板は燃料ガスに化学反応を起こさせプ
ロトンと電子を発生させ、正極側の電極板は酸素とプロ
トンと電子から水を生成し、電解質膜はプロトンをイオ
ン伝導させる。そして、正負の電極板から電力が取り出
される。
極側に配されたセパレータのガス流路に燃料ガスを流
し、正極側に配されたセパレータのガス流路に酸化剤ガ
スを流すと、電気化学反応が起こって電気が発生する。
燃料電池の作動中においては、各電極板は電気化学反応
によって生成した電子をセパレータとの間で伝達させる
と同時に燃料ガスおよび酸化剤ガスを拡散させる。ま
た、負極側の電極板は燃料ガスに化学反応を起こさせプ
ロトンと電子を発生させ、正極側の電極板は酸素とプロ
トンと電子から水を生成し、電解質膜はプロトンをイオ
ン伝導させる。そして、正負の電極板から電力が取り出
される。
【０００４】上記のような燃料電池においては、燃料ガ
ス、酸化剤ガスおよび冷媒等を、それぞれ独立したガス
通路に流通させる必要があることから、これらガス流路
をシールによって隔絶している。シールする箇所として
は、燃料電池スタックの構造により多少異なるが、例え
ば、燃料電池スタックを貫通するガス流路の連通口の周
囲、電極構造体の周縁部、セパレータの表面に設けられ
る冷媒通路の周囲、セパレータの表面の周縁部等が挙げ
られる。
ス、酸化剤ガスおよび冷媒等を、それぞれ独立したガス
通路に流通させる必要があることから、これらガス流路
をシールによって隔絶している。シールする箇所として
は、燃料電池スタックの構造により多少異なるが、例え
ば、燃料電池スタックを貫通するガス流路の連通口の周
囲、電極構造体の周縁部、セパレータの表面に設けられ
る冷媒通路の周囲、セパレータの表面の周縁部等が挙げ
られる。
【０００５】従来のシール技術としては、フッ素系、シ
リコーン系、エチレン・プロピレン系等の有機ゴムから
なる弾性材料をシート状やＯリング状に成形してシール
箇所に装着し、積層状態で圧縮されることによって生じ
る反発力によってシールする構造が一般的である。この
他には、黒鉛やセラミックス等からなる無機材料を圧縮
した状態とするシールや、加締めによってシールするメ
カニカルシール等が挙げられる。
リコーン系、エチレン・プロピレン系等の有機ゴムから
なる弾性材料をシート状やＯリング状に成形してシール
箇所に装着し、積層状態で圧縮されることによって生じ
る反発力によってシールする構造が一般的である。この
他には、黒鉛やセラミックス等からなる無機材料を圧縮
した状態とするシールや、加締めによってシールするメ
カニカルシール等が挙げられる。
【０００６】ところで、燃料電池は携行されたり車両に
搭載されたりして使用されるものがある。その場合に
は、特に小型化や薄板化が求められるが、上記セパレー
タが比較的脆い黒鉛でできている場合には、燃料電池ス
タックに組み付ける際に破壊を招きやすい。したがっ
て、用いるシールとしては、柔らかく、かつ、適度な反
発力を有し、組み付け時にセパレータの破壊が起こらな
い上記有機ゴムが広く用いられている。
搭載されたりして使用されるものがある。その場合に
は、特に小型化や薄板化が求められるが、上記セパレー
タが比較的脆い黒鉛でできている場合には、燃料電池ス
タックに組み付ける際に破壊を招きやすい。したがっ
て、用いるシールとしては、柔らかく、かつ、適度な反
発力を有し、組み付け時にセパレータの破壊が起こらな
い上記有機ゴムが広く用いられている。
【０００７】このようなシールを、例えば電極構造体の
電解質膜とセパレータとの間に装着するには、従来、金
型に電極構造体を組み込み、金型内に設定したキャビテ
ィにシール材料である加硫ゴムを充填し、そのシール材
料を硬化させて電解質膜に一体成形させる方法が採られ
ている。
電解質膜とセパレータとの間に装着するには、従来、金
型に電極構造体を組み込み、金型内に設定したキャビテ
ィにシール材料である加硫ゴムを充填し、そのシール材
料を硬化させて電解質膜に一体成形させる方法が採られ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電極構造体
の電解質膜は湿度に応じて変形しやすく皺等が生じやす
いため、シール性の確保が困難であり、しかも、電極構
造体の厚さのばらつきによって十分なシールの締め代を
確保しにくいといった難点を有している。そこで、上記
のようにシールを一体成形する装着方法は、これら難点
を解消し得る方法として有効とされている。しかしなが
ら、このような方法では、シール材料を加硫成形する際
に、通常、高温・高圧下で行うので、過剰な熱的負荷が
電解質膜や電極板に加わり、このため、電解質膜や電極
板に劣化が生じたり、加硫成形時のハンドリングの際に
電解質膜や電極板に汚染や破損が生じる場合があった。
の電解質膜は湿度に応じて変形しやすく皺等が生じやす
いため、シール性の確保が困難であり、しかも、電極構
造体の厚さのばらつきによって十分なシールの締め代を
確保しにくいといった難点を有している。そこで、上記
のようにシールを一体成形する装着方法は、これら難点
を解消し得る方法として有効とされている。しかしなが
ら、このような方法では、シール材料を加硫成形する際
に、通常、高温・高圧下で行うので、過剰な熱的負荷が
電解質膜や電極板に加わり、このため、電解質膜や電極
板に劣化が生じたり、加硫成形時のハンドリングの際に
電解質膜や電極板に汚染や破損が生じる場合があった。
【０００９】したがって本発明は、加熱による電極構造
体への悪影響が生じることなく、電極構造体にシールを
好適に装着することのできる燃料電池のシールの装着方
法およびそのようなシールを備えた燃料電池を提供する
ことを目的としている。
体への悪影響が生じることなく、電極構造体にシールを
好適に装着することのできる燃料電池のシールの装着方
法およびそのようなシールを備えた燃料電池を提供する
ことを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池のシー
ルの装着方法は、第１の電極と第２の電極との間に電解
質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側
に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介
装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状
シールの装着方法であって、第１の型と第２の型とを具
備するホットプレス型の第１の型に、予め所定の形状に
成形され、かつ、電解質膜への接触部分に接着剤が付着
されたシールをセットする工程と、電解質膜の一部が一
方の面に露出する状態に予備成形された電極構造体を、
電解質膜の露出部分がシールの接着剤付着部分に重なる
状態で第１の型にセットする工程と、これらを、第１の
型と第２の型とで挟み込んで互いに密着させるととも
に、ホットプレスを行って一体成形することを特徴とし
ている。本発明は、シールに一部が露出する補強材を装
入し、この補強材の露出部分に接着剤を付着させる形態
と、補強材を装入したシールに接着剤を付着させる形態
を含む。
ルの装着方法は、第１の電極と第２の電極との間に電解
質膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側
に積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介
装され、ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠状
シールの装着方法であって、第１の型と第２の型とを具
備するホットプレス型の第１の型に、予め所定の形状に
成形され、かつ、電解質膜への接触部分に接着剤が付着
されたシールをセットする工程と、電解質膜の一部が一
方の面に露出する状態に予備成形された電極構造体を、
電解質膜の露出部分がシールの接着剤付着部分に重なる
状態で第１の型にセットする工程と、これらを、第１の
型と第２の型とで挟み込んで互いに密着させるととも
に、ホットプレスを行って一体成形することを特徴とし
ている。本発明は、シールに一部が露出する補強材を装
入し、この補強材の露出部分に接着剤を付着させる形態
と、補強材を装入したシールに接着剤を付着させる形態
を含む。
【００１１】上記本発明によれば、予めシールを成形し
ておき、そのシールを電極構造体に一体成形するので、
従来のように加硫成形すると同時に電極構造体にシール
を装着する方法と比べると、過剰な熱的負荷が電極構造
体に加わることがない。したがって、電解質膜や電極板
に劣化、汚染あるいは破損等の不具合は生じず、シール
を健全に電極構造体に装着することができる。また、電
極構造体はシール付きとなるので、電極構造体とセパレ
ータとを交互に積層して燃料電池スタックを組み立てる
際に、別体のシールを操作する手間が省けるとともに、
シールに捻れやずれが生じにくく、高いシール機能を得
ることができる。
ておき、そのシールを電極構造体に一体成形するので、
従来のように加硫成形すると同時に電極構造体にシール
を装着する方法と比べると、過剰な熱的負荷が電極構造
体に加わることがない。したがって、電解質膜や電極板
に劣化、汚染あるいは破損等の不具合は生じず、シール
を健全に電極構造体に装着することができる。また、電
極構造体はシール付きとなるので、電極構造体とセパレ
ータとを交互に積層して燃料電池スタックを組み立てる
際に、別体のシールを操作する手間が省けるとともに、
シールに捻れやずれが生じにくく、高いシール機能を得
ることができる。
【００１２】上記シールとしては、加熱加硫または硬化
を要するエラストマー系材料、または加熱を要さない熱
可塑性エラストマーが用いられる。また、この他のシー
ルの材料としては、常温硬化型または熱硬化型液状材料
が挙げられる。また、本発明における補強材としては、
樹脂製または金属製のシート、もしくは樹脂製または金
属製のワイヤが用いられる。
を要するエラストマー系材料、または加熱を要さない熱
可塑性エラストマーが用いられる。また、この他のシー
ルの材料としては、常温硬化型または熱硬化型液状材料
が挙げられる。また、本発明における補強材としては、
樹脂製または金属製のシート、もしくは樹脂製または金
属製のワイヤが用いられる。
【００１３】次に、本発明の燃料電池は、上記本発明の
いずれかのシールの装着方法によってシールが装着され
た複数の電極構造体を、セパレータを介して積層させて
なることを特徴としている。
いずれかのシールの装着方法によってシールが装着され
た複数の電極構造体を、セパレータを介して積層させて
なることを特徴としている。
【００１４】次に、本発明の燃料電池のシールは、第１
の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極
構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路
を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気
密的にシールする燃料電池の枠状シールであって、各セ
パレータに気密的に当接する両面のうちの少なくとも一
面に、セパレータに当接する凸条が少なくとも外側と内
側の２重の状態で形成されていることを特徴としてい
る。
の電極と第２の電極との間に電解質膜を挟んでなる電極
構造体と、この電極構造体の両側に積層されてガス流路
を形成するセパレータとの間に介装され、ガス流路を気
密的にシールする燃料電池の枠状シールであって、各セ
パレータに気密的に当接する両面のうちの少なくとも一
面に、セパレータに当接する凸条が少なくとも外側と内
側の２重の状態で形成されていることを特徴としてい
る。
【００１５】このシールでは、一面とは反対側の他面で
あって、一面側に形成された凸条のうちの少なくとも１
つと対称となる位置に、該一面側の凸条と一対の状態で
他面側の凸条が形成されている形態を含む。さらに、一
面側の内側の凸条が、第１の電極と第２の電極の少なく
とも一方と重畳する位置に形成されている形態を含む。
あって、一面側に形成された凸条のうちの少なくとも１
つと対称となる位置に、該一面側の凸条と一対の状態で
他面側の凸条が形成されている形態を含む。さらに、一
面側の内側の凸条が、第１の電極と第２の電極の少なく
とも一方と重畳する位置に形成されている形態を含む。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （１）第１実施形態 図１は、第１実施形態に係る燃料電池のシールの装着方
法を（ａ）〜（ｅ）の順に示す一部断面図である。図１
の符合１０Ａは予め成形されたシール、２０は電極構造
体である。シール１０Ａは平面視矩形の枠状に形成され
ており、電極構造体２０と図示せぬセパレータとの積層
体の間の周縁部に介装され、電極構造体２０とセパレー
タとの間に形成されるガス流路を気密的にシールするも
のである。シール１０Ａの下面には、断面台形状の外側
凸条１１およびこの外側凸条１１よりも幅狭の内側凸条
１２が２重の状態で形成されている。一方、シール１０
Ａの上面には、下面側の外側凸条１１と上下対称となる
凸条１３が形成されている。シール１０Ａの上面におけ
る凸条１３の内側には、断面矩形状の段部１４が形成さ
れ、さらにこの段部１４の内側には、電極構造体２０を
構成する電解質膜が密着する平坦な密着面１５が形成さ
れている。なお、シール１０Ａは、加熱加硫または硬化
を要するエラストマー系材料、加熱を要さない熱可塑性
エラストマー、または常温硬化型もしくは熱硬化型液状
材料等が用いられる。
施形態を説明する。 （１）第１実施形態 図１は、第１実施形態に係る燃料電池のシールの装着方
法を（ａ）〜（ｅ）の順に示す一部断面図である。図１
の符合１０Ａは予め成形されたシール、２０は電極構造
体である。シール１０Ａは平面視矩形の枠状に形成され
ており、電極構造体２０と図示せぬセパレータとの積層
体の間の周縁部に介装され、電極構造体２０とセパレー
タとの間に形成されるガス流路を気密的にシールするも
のである。シール１０Ａの下面には、断面台形状の外側
凸条１１およびこの外側凸条１１よりも幅狭の内側凸条
１２が２重の状態で形成されている。一方、シール１０
Ａの上面には、下面側の外側凸条１１と上下対称となる
凸条１３が形成されている。シール１０Ａの上面におけ
る凸条１３の内側には、断面矩形状の段部１４が形成さ
れ、さらにこの段部１４の内側には、電極構造体２０を
構成する電解質膜が密着する平坦な密着面１５が形成さ
れている。なお、シール１０Ａは、加熱加硫または硬化
を要するエラストマー系材料、加熱を要さない熱可塑性
エラストマー、または常温硬化型もしくは熱硬化型液状
材料等が用いられる。
【００１７】図１の符合３０、４０は、それぞれホット
プレス型を構成する矩形状の上型（第２の型）および下
型（第１の型）である。図１（ａ）に示すように、下型
４０の上面の周縁部には、断面台形状の外側溝４１およ
び内側溝４２が２重の状態で形成されている。これら溝
４１，４２は、下型４０の外形縁に沿った平面視矩形状
であって、シール１０Ａの下面側の外側凸条１１および
内側凸条１２がそれぞれ嵌合するようになされている。
プレス型を構成する矩形状の上型（第２の型）および下
型（第１の型）である。図１（ａ）に示すように、下型
４０の上面の周縁部には、断面台形状の外側溝４１およ
び内側溝４２が２重の状態で形成されている。これら溝
４１，４２は、下型４０の外形縁に沿った平面視矩形状
であって、シール１０Ａの下面側の外側凸条１１および
内側凸条１２がそれぞれ嵌合するようになされている。
【００１８】一方、図１（ｅ）に示すように、上型３０
の下面の周縁部には、下型４０の外側溝４１と同様の溝
３１が形成されている。この溝３１は、下型４０の外側
溝４１に対応しており、シール１０Ａの外側凸条１３が
嵌合するようになされている。上下の型３０，４０の中
央には、電極構造体２０を構成する正極板（第２の電
極）２１および負極板（第１の電極）２２Ａがそれぞれ
嵌合する矩形状の凹所３３，４３が形成されている。こ
の場合、下型４０の凹所４３の方が上型３０の凹所３３
よりも面積が小さく、図１（ｅ）に示すように、上下の
型３０，４０を合わせた状態で、上型３０の凹所３３の
周縁部が全周にわたって下型４０の凹所４３よりも外側
に出るようになされている。
の下面の周縁部には、下型４０の外側溝４１と同様の溝
３１が形成されている。この溝３１は、下型４０の外側
溝４１に対応しており、シール１０Ａの外側凸条１３が
嵌合するようになされている。上下の型３０，４０の中
央には、電極構造体２０を構成する正極板（第２の電
極）２１および負極板（第１の電極）２２Ａがそれぞれ
嵌合する矩形状の凹所３３，４３が形成されている。こ
の場合、下型４０の凹所４３の方が上型３０の凹所３３
よりも面積が小さく、図１（ｅ）に示すように、上下の
型３０，４０を合わせた状態で、上型３０の凹所３３の
周縁部が全周にわたって下型４０の凹所４３よりも外側
に出るようになされている。
【００１９】上記電極構造体２０は、図１（ｄ）に示す
ように、一対のガス拡散電極板（正極板２１と負極板２
２Ａ）の間に電解質膜２３が挟まれた三層構造である。
電解質膜２３は、例えばスルホン酸基を側鎖に有するフ
ッ素系膜（例えば旭硝子社製：フレミオンやデュポン社
製：ナフィオン等）が用いられる。この場合、負極板２
２Ａの方が正極板２１よりも面積が小さく、電解質膜２
３は正極板２１と同寸法である。そして、これらを積層
した状態で、正極板２１および電解質膜２３の周縁部が
全周にわたって負極板２２Ａよりも外側に出るようにな
され、かつ、電解質膜２３の下面の周縁部が露出するよ
うになされている。
ように、一対のガス拡散電極板（正極板２１と負極板２
２Ａ）の間に電解質膜２３が挟まれた三層構造である。
電解質膜２３は、例えばスルホン酸基を側鎖に有するフ
ッ素系膜（例えば旭硝子社製：フレミオンやデュポン社
製：ナフィオン等）が用いられる。この場合、負極板２
２Ａの方が正極板２１よりも面積が小さく、電解質膜２
３は正極板２１と同寸法である。そして、これらを積層
した状態で、正極板２１および電解質膜２３の周縁部が
全周にわたって負極板２２Ａよりも外側に出るようにな
され、かつ、電解質膜２３の下面の周縁部が露出するよ
うになされている。
【００２０】次いで、図１を参照してシール１０Ａを電
極構造体２０に装着する手順を説明する。まず、図１
（ａ）に示すように、ホットプレス型の下型４０の凹所
４３に負極板２２Ａを嵌合してセットする。このセット
状態では、負極板２２Ａは凹所４３から厚さ約半分が突
出する。次に、図１（ｂ）に示すように、シール１０Ａ
の密着面１５に接着剤５０を塗布し、このシール１０Ａ
を、下面側の各凸条１１，１２を各溝４１，４２に嵌合
することにより下型４０にセットする。この状態で、密
着面１５は負極板２２Ａの上面と同一レベルとなる。次
に、図１（ｃ）に示すように、電解質膜２３を負極板２
２Ａおよびシール１０Ａの密着面１５に積層する。電解
質膜２３は、シール１０Ａの段部１４の内側に隙間なく
収まる寸法とされる。次いで、図１（ｄ）に示すよう
に、電解質膜２３の上に正極板２１を積層する。
極構造体２０に装着する手順を説明する。まず、図１
（ａ）に示すように、ホットプレス型の下型４０の凹所
４３に負極板２２Ａを嵌合してセットする。このセット
状態では、負極板２２Ａは凹所４３から厚さ約半分が突
出する。次に、図１（ｂ）に示すように、シール１０Ａ
の密着面１５に接着剤５０を塗布し、このシール１０Ａ
を、下面側の各凸条１１，１２を各溝４１，４２に嵌合
することにより下型４０にセットする。この状態で、密
着面１５は負極板２２Ａの上面と同一レベルとなる。次
に、図１（ｃ）に示すように、電解質膜２３を負極板２
２Ａおよびシール１０Ａの密着面１５に積層する。電解
質膜２３は、シール１０Ａの段部１４の内側に隙間なく
収まる寸法とされる。次いで、図１（ｄ）に示すよう
に、電解質膜２３の上に正極板２１を積層する。
【００２１】この後、図１（ｅ）に示すように、溝３１
を凸条１３に、また、凹所３３を正極板２１に嵌合して
上型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシ
ール１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレス
を行う。ホットプレスの条件としては、例えば、温度：
１５０〜１６０℃、時間：１〜２分、圧力：１〜２ＭＰ
ａである。ホットプレスされると、正極板２１および負
極板２２Ａに電解質膜２３が密着して電極構造体２０が
組まれ、さらにシール１０Ａが接着剤５０を介して電解
質膜２３、すなわち電極構造体２０に対し一体的に装着
される。
を凸条１３に、また、凹所３３を正極板２１に嵌合して
上型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシ
ール１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレス
を行う。ホットプレスの条件としては、例えば、温度：
１５０〜１６０℃、時間：１〜２分、圧力：１〜２ＭＰ
ａである。ホットプレスされると、正極板２１および負
極板２２Ａに電解質膜２３が密着して電極構造体２０が
組まれ、さらにシール１０Ａが接着剤５０を介して電解
質膜２３、すなわち電極構造体２０に対し一体的に装着
される。
【００２２】上記実施形態によれば、予めシール１０Ａ
を成形しておき、そのシール１０Ａを電極構造体２０に
一体成形するので、従来のように加硫成形すると同時に
電極構造体にシールを装着する方法と比べると、過剰な
熱的負荷が電極構造体２０に加わることがない。したが
って、正極板２１、負極板２２Ａおよび電解質膜２３に
劣化、汚染、破損等の不具合は生じず、シール１０Ａを
健全に電極構造体２０に装着することができる。また、
電極構造体２０はシール１０Ａが装着されたものとなる
ので、電極構造体２０とセパレータとを交互に積層して
燃料電池スタックを組み立てる際に、別体のシールを操
作する手間が省けるとともに、シール１０Ａに捻れやず
れが生じにくく、高いシール機能を得ることができる。
さらに、電極構造体２０の組立てと電極構造体２０への
シール１０Ａの装着をホットプレス時に同時に行えるの
で、工程の省略が図られる。
を成形しておき、そのシール１０Ａを電極構造体２０に
一体成形するので、従来のように加硫成形すると同時に
電極構造体にシールを装着する方法と比べると、過剰な
熱的負荷が電極構造体２０に加わることがない。したが
って、正極板２１、負極板２２Ａおよび電解質膜２３に
劣化、汚染、破損等の不具合は生じず、シール１０Ａを
健全に電極構造体２０に装着することができる。また、
電極構造体２０はシール１０Ａが装着されたものとなる
ので、電極構造体２０とセパレータとを交互に積層して
燃料電池スタックを組み立てる際に、別体のシールを操
作する手間が省けるとともに、シール１０Ａに捻れやず
れが生じにくく、高いシール機能を得ることができる。
さらに、電極構造体２０の組立てと電極構造体２０への
シール１０Ａの装着をホットプレス時に同時に行えるの
で、工程の省略が図られる。
【００２３】次いで、本発明の第２実施形態を説明す
る。この第２実施形態で参照する図面で上記第１実施形
態と同一の構成要素には同一の符合を付し、その説明を
省略する。
る。この第２実施形態で参照する図面で上記第１実施形
態と同一の構成要素には同一の符合を付し、その説明を
省略する。
【００２４】（２）第２実施形態
図２は、第２実施形態のシールの装着方法を示してい
る。この第２実施形態では、第１実施形態のシール１０
Ａが用いられており、さらに、正極板２１、負極板２２
Ａおよび電解質膜２３からなる電極構造体２０を予め一
体成形して用意しておく。
る。この第２実施形態では、第１実施形態のシール１０
Ａが用いられており、さらに、正極板２１、負極板２２
Ａおよび電解質膜２３からなる電極構造体２０を予め一
体成形して用意しておく。
【００２５】シール１０Ａを装着するには、まず、図２
（ａ）に示すように、密着面１５に接着剤５０を塗布し
たシール１０Ａをホットプレス型の下型４０にセットす
る。次いで、図２（ｂ）に示すように、電極構造体２０
の負極板２２Ａ側を下に向け、図２（ｃ）に示すよう
に、負極板２２Ａを下型４０の凹所４３に嵌合させると
ともに、露出する電解質膜２３の下面を接着剤５０が塗
布されたシール１０Ａの密着面１５に重ねることによ
り、電極構造体２０を下型４０にセットする。この後
は、第１実施形態と同様で、図２（ｄ）に示すように上
型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシー
ル１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレスを
行ってシール１０Ａを電極構造体２０に対し一体的に装
着する。
（ａ）に示すように、密着面１５に接着剤５０を塗布し
たシール１０Ａをホットプレス型の下型４０にセットす
る。次いで、図２（ｂ）に示すように、電極構造体２０
の負極板２２Ａ側を下に向け、図２（ｃ）に示すよう
に、負極板２２Ａを下型４０の凹所４３に嵌合させると
ともに、露出する電解質膜２３の下面を接着剤５０が塗
布されたシール１０Ａの密着面１５に重ねることによ
り、電極構造体２０を下型４０にセットする。この後
は、第１実施形態と同様で、図２（ｄ）に示すように上
型３０を下型４０に合わせ、これら型３０，４０でシー
ル１０Ａおよび電極構造体２０を挟み、ホットプレスを
行ってシール１０Ａを電極構造体２０に対し一体的に装
着する。
【００２６】上記第２実施形態によっても、第１実施形
態と同様の効果、すなわち、過剰な熱的負荷が加わるこ
とによる電極構造体への悪影響が回避されるとともに、
燃料電池スタックを構成する際に別体のシールを装着す
る手間が省け、シールに捻れやずれが生じにくく高いシ
ール機能を得ることができるといった効果が奏される。
態と同様の効果、すなわち、過剰な熱的負荷が加わるこ
とによる電極構造体への悪影響が回避されるとともに、
燃料電池スタックを構成する際に別体のシールを装着す
る手間が省け、シールに捻れやずれが生じにくく高いシ
ール機能を得ることができるといった効果が奏される。
【００２７】上記第１および第２実施形態のシールの装
着方法によってシールが装着された電極構造体は、セパ
レータを介して複数を積層させることにより、燃料電池
スタックとして構成することができる。
着方法によってシールが装着された電極構造体は、セパ
レータを介して複数を積層させることにより、燃料電池
スタックとして構成することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シールを予め所定の形状に成形しておき、このシール
を、電極構造体のシール装着部にセットして電極構造体
と一体成形して装着するので、加熱による電極構造体へ
の悪影響が生じることなくシールを電極構造体に好適に
装着することができる。
シールを予め所定の形状に成形しておき、このシール
を、電極構造体のシール装着部にセットして電極構造体
と一体成形して装着するので、加熱による電極構造体へ
の悪影響が生じることなくシールを電極構造体に好適に
装着することができる。
【図１】 本発明の第１実施形態に係るシールの装着方
法の工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す縦断面図である。
法の工程を（ａ）〜（ｅ）の順に示す縦断面図である。
【図２】 本発明の第２実施形態に係るシールの装着方
法の工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す縦断面図である。
法の工程を（ａ）〜（ｄ）の順に示す縦断面図である。
１０Ａ…シール
１１…外側凸条
１２…内側凸条
１３…凸条
２０…電極構造体
２１…正極板（第２の電極）
２２Ａ…負極板（第１の電極）
２３…電解質膜
３０…上型（第２の型）
４０…下型（第１の型）
５０…接着剤
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 木村 晋朗
埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会
社本田技術研究所内
Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB02 CC03 CX04 CX05
CX07 EE02 EE18
Claims (10)
- 【請求項１】 第１の電極と第２の電極との間に電解質
膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に
積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装
され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠
状シールの装着方法であって、 第１の型と第２の型とを具備するホットプレス型の第１
の型に、予め所定の形状に成形され、かつ、前記電解質
膜への接触部分に接着剤が付着されたシールをセットす
る工程と、 前記電解質膜の一部が一方の面に露出する状態に予備成
形された前記電極構造体を、電解質膜の露出部分が前記
シールの接着剤付着部分に重なる状態で前記第１の型に
セットする工程と、 これらを、前記第１の型と前記第２の型とで挟み込んで
互いに密着させるとともに、ホットプレスを行って一体
成形することを特徴とする燃料電池のシールの装着方
法。 - 【請求項２】 前記シールには、一部が露出する状態で
補強材が装入されており、この補強材の露出部分に前記
接着剤を付着させることを特徴とする請求項１に記載の
燃料電池のシールの装着方法。 - 【請求項３】 前記シールには補強材が装入されてお
り、シールに前記接着剤を付着させることを特徴とする
請求項１に記載の燃料電池のシールの装着方法。 - 【請求項４】 前記シールは、加熱加硫または硬化を要
するエラストマー系材料、または加熱を要さない熱可塑
性エラストマーであることを特徴とする請求項１〜３の
いずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。 - 【請求項５】 前記シールは、常温硬化型または熱硬化
型液状材料からなることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれかに記載の燃料電池のシールの装着方法。 - 【請求項６】 前記補強材は、樹脂製または金属製のシ
ート、もしくは樹脂製または金属製のワイヤであること
を特徴とする請求項２または３に記載の燃料電池のシー
ルの装着方法。 - 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の燃料電
池のシールの装着方法によってシールが装着された複数
の電極構造体を、セパレータを介して積層させてなるこ
とを特徴とする燃料電池。 - 【請求項８】 第１の電極と第２の電極との間に電解質
膜を挟んでなる電極構造体と、この電極構造体の両側に
積層されてガス流路を形成するセパレータとの間に介装
され、前記ガス流路を気密的にシールする燃料電池の枠
状シールであって、 前記各セパレータに気密的に当接する両面のうちの少な
くとも一面に、セパレータに当接する凸条が少なくとも
外側と内側の２重の状態で形成されていることを特徴と
する燃料電池のシール。 - 【請求項９】 前記一面とは反対側の他面であって、一
面側に形成された凸条のうちの少なくとも１つと対称と
なる位置に、該一面側の凸条と一対の状態で他面側の凸
条が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の
燃料電池のシール。 - 【請求項１０】 前記内側の凸条が、前記第１の電極と
前記第２の電極の少なくとも一方と重畳する位置に形成
されていることを特徴とする請求項８または９に記載の
燃料電池のシール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003176068A JP2003331873A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 燃料電池のシールおよびその装着方法ならびに燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003176068A JP2003331873A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 燃料電池のシールおよびその装着方法ならびに燃料電池 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000318366A Division JP3609016B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 燃料電池のシールの装着方法および燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003331873A true JP2003331873A (ja) | 2003-11-21 |
Family
ID=29707581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003176068A Pending JP2003331873A (ja) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | 燃料電池のシールおよびその装着方法ならびに燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003331873A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006004677A (ja) * | 2004-06-15 | 2006-01-05 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 燃料電池 |
| WO2007026797A1 (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | 電解質膜－電極接合体 |
| WO2009047908A1 (ja) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Panasonic Corporation | 高分子電解質型燃料電池用の電極－膜－枠接合体およびその製造方法、並びに高分子電解質型燃料電池 |
| US7799482B2 (en) | 2004-01-26 | 2010-09-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Stack of generators and fuel cell system having the same |
| JP2013149438A (ja) * | 2012-01-18 | 2013-08-01 | Toyota Motor Corp | 燃料電池の製造方法 |
| WO2014192527A1 (ja) * | 2013-05-27 | 2014-12-04 | Nok株式会社 | 燃料電池のシール構造 |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003176068A patent/JP2003331873A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7799482B2 (en) | 2004-01-26 | 2010-09-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Stack of generators and fuel cell system having the same |
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