JP2004311084A - Fuel cell and its manufacturing method - Google Patents
Fuel cell and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004311084A JP2004311084A JP2003099884A JP2003099884A JP2004311084A JP 2004311084 A JP2004311084 A JP 2004311084A JP 2003099884 A JP2003099884 A JP 2003099884A JP 2003099884 A JP2003099884 A JP 2003099884A JP 2004311084 A JP2004311084 A JP 2004311084A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- plate
- end plate
- insulating member
- terminal plate
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設けた電解質・電極構造体とセパレータとが積層され、積層方向両端には、ターミナルプレート、絶縁部材およびエンドプレートが配置される燃料電池およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質膜(電解質)・電極構造体を、セパレータによって挟持している。
【0003】
この燃料電池において、アノード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)は、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されているために、このカソード側電極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。
【0004】
ところで、この種の燃料電池は、通常、電解質・電極構造体およびセパレータを所定数だけ積層した積層体を構成し、前記積層体の両端に各燃料電池より発電された電力を集めるためのターミナルプレート、前記積層体および前記ターミナルプレートを保持するエンドプレート、および前記ターミナルプレートと前記エンドプレートを絶縁するための絶縁プレートが配設された燃料電池スタックとして使用されている。
【0005】
この燃料電池スタックは、例えば、車載用として使用される場合、所望の高出力を得るために相当に多数(例えば、数百個程度)の燃料電池を積層して構成する必要がある。このため、車両の急発進時や急停止時等に、燃料電池スタックに比較的大きな荷重(慣性力)が作用し易い。
【0006】
特に、燃料電池スタックの積層方向が車両の進行方向と略同一に設定されている際、前記燃料電池スタックに荷重が作用すると、該燃料電池スタックの積層方向一端部に配設されている各プレート間、具体的には、ターミナルプレートと絶縁プレートとの間および前記絶縁プレートとエンドプレートとの間の締め付け圧が低下する。これにより、燃料電池スタック内に供給される燃料ガスや冷却媒体のシール性が低下するという問題がある。
【0007】
そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池が採用されている。この燃料電池では、図6に示すように、単位セル1とフレーム2とが積層されたセル積層体3を備えている。積層方向の端面Mとベース板4との間には、端子部5が配設されている。この端子部5は、導電性を備えた集電部6と、一端部が前記集電部6に接続されるとともに、他端部がベース板4の貫通孔4aを通って前記ベース板4の外方に突出する導電性棒状体7とを備えている。集電部6は、棒状体7に接続されて導電性を備えた板状体8と、この板状体8と端面Mとの間に設けられた柔軟性導電材9とから構成されている。
【0008】
このように構成される燃料電池では、燃料電池の設置状態における傾き状態や振動等に係わらず、柔軟性導電材9の柔軟性を利用して、板状体8とセル積層体3の端面Mとを全面にわたって均一に電気的に接続することができる、としている。
【0009】
【特許文献1】
特許第3111124号公報(段落[0008]、[0021]、図2)
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献1では、ベース板4に板状体8が支持されるとともに、この板状体8が柔軟性導電材9を介してセル積層体3の端面Mに接続している。しかしながら、端面Mとの接続部位には、ベース板4および板状体8の加工公差が集積されてしまう。これにより、セル積層体3の端面Mに均一な面圧を得ることができず、接触抵抗が大きくなって、発電性能が低下するという問題がある。しかも、隙間を形成するためにフレーム2を採用しており、燃料電池全体の部品点数が増加し、前記燃料電池の小型化および軽量化を図ることができない。
【0011】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成および工程で、均一な面圧を得ることができ、所望の発電性能を維持するとともに、小型化および軽量化を図ることが可能な燃料電池およびその製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る燃料電池および請求項5に係る燃料電池の製造方法では、エンドプレートとターミナルプレートとが互いに所定の隙間を形成して配設されるとともに、前記隙間には、インサートモールド成形により絶縁部材が設けられる。インサートモールド成形とは、成形型のキャビテイ内に部品(インサート)を配置しておき、この部品を成形サイクル中に、例えば、プラスチック成形品と一体化させる成形法をいう。
【0013】
このため、エンドプレートとターミナルプレートとの相対的な位置が高精度に調整可能となり、それぞれの加工公差の集積を回避して、燃料電池の電極面(発電面)に均一な面圧を確実に付与することができる。これにより、燃料電池は、所望の発電性能を維持するとともに、部品点数が増加することがなく、前記燃料電池全体の小型化および軽量化が容易に図られる。
【0014】
また、本発明の請求項2に係る燃料電池および請求項6に係る燃料電池の製造方法では、エンドプレートの中央部分に設けられる凹部に、所定の隙間を形成してターミナルプレートが配設される。そして、絶縁部材の周縁部は、ターミナルプレートの外周部を囲繞するとともに、エンドプレートの凹部が設けられた端面を覆っている(請求項3)。従って、ターミナルプレートとエンドプレートとが電気的に接続されることを、簡単な構成および工程で、確実に阻止することが可能になる。
【0015】
さらに、本発明の請求項4に係る燃料電池では、ターミナルプレートには、積層方向に延在してエンドプレートから外部に突出する棒状電力取り出し端子が設けられるとともに、前記エンドプレートには、前記棒状電力取り出し端子を周回して絶縁部材を構成する筒状部が設けられる。このため、簡単な構成で、ターミナルプレートから電力を確実に取り出すことができるとともに、前記ターミナルプレートとエンドプレートとが電気的に接続されることがない。
【0016】
さらにまた、本発明の請求項7に係る燃料電池の製造方法では、エンドプレート、絶縁部材およびターミナルプレートが一体化された後、前記ターミナルプレート側の面には、平面化加工処理が施される。これにより、簡単な工程で、ターミナルプレートの平面度が一層向上し、電極面(発電面)に均一な面圧を確実に得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタック10の概略全体構成説明図であり、図2は、前記燃料電池スタック10の一部分解斜視説明図である。
【0018】
図1に示すように、燃料電池スタック10は、電解質膜(電解質)・電極構造体12が、第1および第2セパレータ14、16を介装して複数積層された積層体18を備える。第1および第2セパレータ14、16は、金属製プレートまたはカーボン製プレートにより構成される。
【0019】
積層体18の積層方向(矢印A方向)両端には、第1および第2ターミナルプレート20a、20bと第1および第2エンドプレート22a、22bとが、第1および第2絶縁部材24a、24bを介装して配設される。第1および第2絶縁部材24a、24bは、例えば、ポリカーボネート(PC)で構成される。第1および第2エンドプレート22a、22bは、図示しない締め付けロッド等により互いに締め付け保持されており、燃料電池スタック10全体に所望の締め付け荷重が付与されている。
【0020】
電解質膜・電極構造体12と第1および第2セパレータ14、16とにより燃料電池26が構成される。図2に示すように、電解質膜・電極構造体12と第1および第2セパレータ14、16との間には、後述する連通孔の周囲および電極面(発電面)の外周を覆って、ガスケット等のシール部材28が介装されている。
【0021】
燃料電池26の水平方向(図2中、矢印B方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔30a、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔32b、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
【0022】
燃料電池26の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔34a、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔32a、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔30bが、矢印C方向に配列して設けられる。
【0023】
電解質膜・電極構造体12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜36と、該固体高分子電解質膜36を挟持するアノード側電極38およびカソード側電極40とを備える。
【0024】
アノード側電極38およびカソード側電極40は、多孔質カーボン部材、例えば、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されてなる電極触媒層とをそれぞれ有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜36を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜36の両面に接合されている。
【0025】
シール部材28の中央部には、アノード側電極38およびカソード側電極40に対応して開口部45が形成されている。なお、シール部材28に代替して、第1および第2セパレータ14、16にシールを焼き付けまたは射出成形等によって設けてもよい。
【0026】
第1セパレータ14のカソード側電極40側の面14aには、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路46が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路46は、酸化剤ガス供給連通孔30aと酸化剤ガス排出連通孔30bとに連通する。
【0027】
第2セパレータ16のアノード側電極38側の面16aには、燃料ガス供給連通孔34aと燃料ガス排出連通孔34bとに連通する燃料ガス流路48が形成される。この燃料ガス流路48は、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備えている。第2セパレータ16の面16bには、冷却媒体供給連通孔32aと冷却媒体排出連通孔32bとに連通する冷却媒体流路50が形成される。この冷却媒体流路50は、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備えている。
【0028】
図1に示すように、第1ターミナルプレート20aの中央部には、積層方向(矢印A方向)に延在して第1エンドプレート22aから外部に突出する棒状の電力取り出し端子52が設けられる。この電力取り出し端子52は、中央部に孔部54が貫通形成され、この孔部54に止めねじ部材56が挿入される。
【0029】
止めねじ部材56は、第1ターミナルプレート20aに形成された段付き孔部58に配置される大径部56aを備えるとともに、先端部には、電力取り出し端子52の先端部から外方に突出するねじ部56bが設けられる。ねじ部56bには、ラグ端子60が配置されており、ナット62を前記ねじ部56bに螺合することによって、前記ラグ端子60が電力取り出し端子52に装着される。このラグ端子60には、電線64の一端が接続されており、この電線64が図示しない外部負荷に接続されている。
【0030】
第1エンドプレート22aは、中央部分に凹部66を設ける。凹部66には、所定の隙間H1を形成して第1ターミナルプレート20aが配設されるとともに、前記隙間H1には、インサートモールド成形により第1絶縁部材24aが設けられる。
【0031】
第1絶縁部材24aの周端部68は、第1ターミナルプレート20aの外周部を囲繞するとともに、第1エンドプレート22aの凹部66が設けられた端面70を覆うように構成される。第1絶縁部材24aは、第1エンドプレート22aの中央部に形成された孔部72の内周面に突出し、電力取り出し端子52を周回する円筒部(筒状部)74を設ける。
【0032】
第2ターミナルプレート20b、第2エンドプレート22bおよび第2絶縁部材24bは、上記の第1ターミナルプレート20a、第1エンドプレート22aおよび第1絶縁部材24aと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0033】
このように構成される燃料電池スタック10を用いて、第1の実施形態に係る製造方法を以下に説明する。
【0034】
まず、図3に示すように、成形型80内に第1エンドプレート22aと第1ターミナルプレート20aとが配置される。この成形型80内では、第1エンドプレート22aの基準面である外面82と、第1ターミナルプレート20aの基準面である押圧面84とが、互いに平行するように調整される。この第1ターミナルプレート20aには、電力取り出し端子52が嵌合するとともに、前記電力取り出し端子52は第1エンドプレート22aの孔部72に遊嵌する。
【0035】
成形型80内には、キャビティ86が形成され、このキャビティ86に注入口88から、例えば、ポリカーボネート等の溶融樹脂が充填される。この溶融樹脂がキャビティ86で固化することにより、第1絶縁部材24aがインサートモールド成形される。従って、図4に示すように、第1ターミナルプレート20a、第1絶縁部材24aおよび第1エンドプレート22aが一体化されるとともに、電力取り出し端子52は、前記第1絶縁部材24aの円筒部74に周回保持される。
【0036】
上記と同様に、第2ターミナルプレート20b、第2絶縁部材24bおよび第2エンドプレート22bが一体化される。そして、第1および第2ターミナルプレート20a、20b間に所定数の燃料電池26が積層された後、第1および第2エンドプレート22a、22bは、図示しない締め付けロッド等により互いに締め付け保持される。これにより、燃料電池スタック10全体が製造される。
【0037】
この場合、第1の実施形態では、第1エンドプレート22aと第1ターミナルプレート20aとが相対的に位置決めされた状態で、インサートモールド成形により第1絶縁部材24aが設けられる。従って、第1エンドプレート22aと第1ターミナルプレート20aとの相対的な位置が高精度に調整可能となり、これらの加工公差の集積を回避して、各燃料電池26の電極面(発電面)に均一な面圧を確実に付与することができる。
【0038】
このため、燃料電池スタック10は、所望の発電性能を確実に維持するとともに、部品点数が増加することがなく、燃料電池スタック10全体の小型化および軽量化が容易に図られるという効果が得られる。
【0039】
さらに、第1絶縁部材24aの周端部68は、第1ターミナルプレート20aの外周部を囲繞するととともに、第1エンドプレート22aの凹部66が設けられた端面70を覆っている。従って、第1ターミナルプレート20aと第1エンドプレート22aとが電気的に接続されることを、簡単な構成および工程で、確実に阻止することが可能になる。
【0040】
さらにまた、第1ターミナルプレート20aには、積層方向に延在して第1エンドプレート22aから外部に突出する電力取り出し端子52が設けられるとともに、前記第1エンドプレート22aの孔部72の内周面には、前記電力取り出し端子52を周回して第1絶縁部材24aを構成する円筒部74が設けられる。このため、簡単な構成で、第1ターミナルプレート20aから電力を確実に取り出すことができるとともに、前記第1ターミナルプレート20aと第1エンドプレート22aとが電気的に接続されることがない。
【0041】
また、第1の実施形態では、第1エンドプレート22a、第1絶縁部材24aおよび第1ターミナルプレート20aがインサートモールド成形で一体化された後、前記第1ターミナルプレート20aの押圧面84には、必要に応じて平面化加工処理が施される。これにより、簡単な工程で、第1ターミナルプレート20aの平面度が一層向上し、各燃料電池26の電極面(発電面)に均一な面圧を確実に付与することができる。
【0042】
なお、第2エンドプレート22b、第2絶縁部材24bおよび第2ターミナルプレート20bでは、上記の第1エンドプレート22a、第1絶縁部材24aおよび第1ターミナルプレート20aと同様の効果が得られる。
【0043】
次に、燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。
【0044】
まず、図2に示すように、燃料ガス供給連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔32aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
【0045】
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔30aから第1セパレータ14の酸化剤ガス流路46に導入され、電解質膜・電極構造体12を構成するカソード側電極40に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔34aから第2セパレータ16の燃料ガス流路48に導入され、電解質膜・電極構造体12を構成するアノード側電極38に沿って移動する。
【0046】
従って、各電解質膜・電極構造体12では、カソード側電極40に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極38に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【0047】
次いで、アノード側電極38に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、カソード側電極40に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。
【0048】
また、冷却媒体供給連通孔32aに供給された冷却媒体は、第2セパレータ16の冷却媒体流路50に導入された後、矢印B方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体12を冷却した後、冷却媒体排出連通孔32bから排出される。
【0049】
図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタック90の要部断面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0050】
燃料電池スタック90の積層方向一端には、第1ターミナルプレート20aと第1エンドプレート92とが、第1絶縁部材94を介装して配置される。なお、燃料電池スタック90の積層方向他端は、図示していないが上記の積層方向一端と同様に構成される。
【0051】
第1エンドプレート92と第1ターミナルプレート20aとは、互いに所定の隙間H2を形成して配置されるとともに、前記隙間H2には、インサートモールド成形により第1絶縁部材94が設けられる。第1絶縁部材94の周端部96は、第1ターミナルプレート20aの外周部を囲繞している。
【0052】
このように構成される第2の実施形態では、第1エンドプレート92と第1ターミナルプレート20aとが相対的に位置決めされた状態で、インサートモールド成形により第1絶縁部材94が設けられる。従って、第1エンドプレート92と第1ターミナルプレート20aとの相対的な位置が高精度に調整可能となり、所望の発電性能を確実に維持することができるとともに、部品点数が増加することがなく、燃料電池スタック90全体の小型化および軽量化が容易に図られる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0053】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池およびその製造方法では、エンドプレートとターミナルプレートとの相対的な位置が高精度に調整可能となり、それぞれの加工公差の集積を回避して、燃料電池の電極面(発電面)に均一な面圧を付与することができる。これにより、燃料電池は、所望の発電性能を維持することができるとともに、部品点数が増加することがなく、前記燃料電池全体の小型化および軽量化が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタックの概略全体構成説明図である。
【図2】前記燃料電池スタックの要部分解斜視説明図である。
【図3】前記燃料電池を構成する第1ターミナルプレート、第1絶縁部材および第1エンドプレートをインサートモールド成形する際の説明図である。
【図4】前記インサートモールド成形された状態の断面説明図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタックの要部断面説明図である。
【図6】特許文献1に係る燃料電池の要部分解斜視図である。
【符号の説明】
10、90…燃料電池スタック 12…電解質膜・電極構造体
14、16…セパレータ 20a、20b…ターミナルプレート
22a、22b、92…エンドプレート
24a、24b、94…絶縁部材
26…燃料電池 36…固体高分子電解質膜
38…アノード側電極 40…カソード側電極
46…酸化剤ガス流路 48…燃料ガス流路
50…冷却媒体流路 52…電力取り出し端子
54…孔部 56…止めねじ部材
66…凹部 68、96…周端部
70…端面 74…円筒部
80…成形型 86…キャビティ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a fuel cell in which an electrolyte / electrode structure having a pair of electrodes provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and a terminal plate, an insulating member, and an end plate are disposed at both ends in the stacking direction, and a method of manufacturing the fuel cell. About.
[0002]
[Prior art]
For example, a polymer electrolyte fuel cell has an electrolyte membrane (electrolyte) / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). Is sandwiched between the separators.
[0003]
In this fuel cell, a fuel gas supplied to the anode electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter, also referred to as a hydrogen-containing gas) is obtained by ionizing hydrogen on the electrode catalyst and passing through the electrolyte to the cathode side. Move to the electrode side. The electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as DC electric energy. Since an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons, And oxygen react to produce water.
[0004]
By the way, this type of fuel cell usually constitutes a laminate in which a predetermined number of electrolyte / electrode structures and separators are laminated, and a terminal plate for collecting power generated from each fuel cell at both ends of the laminate. The fuel cell stack is provided with an end plate for holding the laminate and the terminal plate, and an insulating plate for insulating the terminal plate and the end plate.
[0005]
For example, when this fuel cell stack is used for a vehicle, it is necessary to stack a considerably large number (for example, about several hundreds) of fuel cells in order to obtain a desired high output. Therefore, a relatively large load (inertial force) is likely to act on the fuel cell stack when the vehicle suddenly starts or stops.
[0006]
In particular, when a load acts on the fuel cell stack when the stacking direction of the fuel cell stack is set to be substantially the same as the traveling direction of the vehicle, each plate disposed at one end of the fuel cell stack in the stacking direction. The fastening pressure between the terminal plate and the insulating plate and between the insulating plate and the end plate is reduced. As a result, there is a problem that the sealing performance of the fuel gas and the cooling medium supplied into the fuel cell stack is reduced.
[0007]
Therefore, for example, a fuel cell disclosed in Patent Document 1 is employed. As shown in FIG. 6, the fuel cell includes a
[0008]
In the fuel cell configured as described above, the end faces M of the plate-shaped body 8 and the
[0009]
[Patent Document 1]
Patent No. 3111124 (paragraphs [0008] and [0021], FIG. 2)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In Patent Document 1, the plate 8 is supported on the base plate 4, and the plate 8 is connected to the end surface M of the
[0011]
The present invention is to solve this kind of problem, and it is possible to obtain a uniform surface pressure with a simple configuration and process, maintain desired power generation performance, and reduce the size and weight. It is an object of the present invention to provide a fuel cell and a method for manufacturing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In the fuel cell according to the first aspect of the present invention and the method for manufacturing a fuel cell according to the fifth aspect, the end plate and the terminal plate are disposed with a predetermined gap therebetween, and an insert is inserted into the gap. An insulating member is provided by molding. Insert molding refers to a molding method in which a component (insert) is placed in a cavity of a mold, and the component is integrated with, for example, a plastic molded product during a molding cycle.
[0013]
For this reason, the relative position between the end plate and the terminal plate can be adjusted with high precision, avoiding accumulation of the respective processing tolerances, and ensuring uniform surface pressure on the electrode surface (power generation surface) of the fuel cell. Can be granted. Accordingly, the fuel cell can maintain desired power generation performance, and can be easily reduced in size and weight as a whole without increasing the number of parts.
[0014]
Further, in the fuel cell according to the second aspect of the present invention and the method for manufacturing a fuel cell according to the sixth aspect, the terminal plate is provided with a predetermined gap formed in the concave portion provided at the center portion of the end plate. . The peripheral portion of the insulating member surrounds the outer peripheral portion of the terminal plate and covers the end surface of the end plate where the concave portion is provided (claim 3). Therefore, it is possible to reliably prevent the terminal plate and the end plate from being electrically connected with a simple configuration and a simple process.
[0015]
Further, in the fuel cell according to claim 4 of the present invention, the terminal plate is provided with a rod-shaped power extraction terminal extending in the stacking direction and projecting from the end plate to the outside, and the end plate has the rod-shaped power extraction terminal. A tubular portion is provided around the power extraction terminal to form an insulating member. Therefore, with a simple configuration, electric power can be reliably taken out from the terminal plate, and the terminal plate and the end plate are not electrically connected.
[0016]
Furthermore, in the fuel cell manufacturing method according to claim 7 of the present invention, after the end plate, the insulating member and the terminal plate are integrated, the surface on the terminal plate side is subjected to a flattening process. . Thereby, the flatness of the terminal plate is further improved by a simple process, and a uniform surface pressure can be reliably obtained on the electrode surface (power generation surface).
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic overall configuration diagram of a
[0018]
As shown in FIG. 1, the
[0019]
First and second
[0020]
The
[0021]
Oxidizing gas for supplying an oxidizing gas, for example, an oxygen-containing gas, is communicated with one end of the
[0022]
At the other end of the
[0023]
The electrolyte membrane /
[0024]
The anode-
[0025]
An
[0026]
On the
[0027]
A fuel
[0028]
As shown in FIG. 1, a rod-shaped
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The second
[0033]
The manufacturing method according to the first embodiment using the
[0034]
First, as shown in FIG. 3, a
[0035]
A
[0036]
Similarly to the above, the second
[0037]
In this case, in the first embodiment, the first insulating
[0038]
For this reason, the
[0039]
Further, the
[0040]
Furthermore, the first
[0041]
In the first embodiment, after the
[0042]
The
[0043]
Next, the operation of the
[0044]
First, as shown in FIG. 2, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel
[0045]
For this reason, the oxidizing gas is introduced from the oxidizing
[0046]
Therefore, in each electrolyte membrane /
[0047]
Next, the fuel gas supplied to the
[0048]
The cooling medium supplied to the cooling medium
[0049]
FIG. 5 is an explanatory sectional view of a main part of a
[0050]
At one end in the stacking direction of the
[0051]
The
[0052]
In the second embodiment configured as described above, the first insulating
[0053]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION In the fuel cell and its manufacturing method which concern on this invention, the relative position of an end plate and a terminal plate can be adjusted with high precision, the accumulation of each processing tolerance is avoided, and the electrode surface (power generation surface) of a fuel cell ) Can be given a uniform surface pressure. Thus, the fuel cell can maintain desired power generation performance, and can be easily reduced in size and weight as a whole without increasing the number of parts.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic overall configuration explanatory view of a fuel cell stack incorporating a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the fuel cell stack.
FIG. 3 is an explanatory diagram when insert molding a first terminal plate, a first insulating member, and a first end plate that constitute the fuel cell;
FIG. 4 is an explanatory sectional view of the insert molded state.
FIG. 5 is an explanatory sectional view of a main part of a fuel cell stack incorporating a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell according to Patent Document 1.
[Explanation of symbols]
10, 90: Fuel cell stack 12: Electrolyte membrane /
Claims (7)
前記エンドプレートと前記ターミナルプレートとは、互いに所定の隙間を形成して配設されるとともに、前記隙間には、インサートモールド成形により前記絶縁部材が設けられることを特徴とする燃料電池。An electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at both ends in the stacking direction, a terminal plate, an insulating member and an end plate are disposed, and the fuel cell is a fuel cell.
The fuel cell according to claim 1, wherein the end plate and the terminal plate are arranged with a predetermined gap therebetween, and the insulating member is provided in the gap by insert molding.
前記エンドプレートには、前記棒状電力取り出し端子を周回して前記絶縁部材を構成する筒状部が設けられることを特徴とする燃料電池。The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the terminal plate is provided with a rod-shaped power extraction terminal extending in the stacking direction and projecting outside from the end plate,
The fuel cell according to claim 1, wherein the end plate is provided with a tubular portion that goes around the rod-shaped power extraction terminal and forms the insulating member.
前記エンドプレートと前記ターミナルプレートとを、互いに所定の隙間を形成して配設する工程と、
前記隙間に、インサートモールド成形により前記絶縁部材を設ける工程と、
を有することを特徴とする燃料電池の製造方法。An electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked, and at both ends in the stacking direction, a terminal plate, an insulating member and an end plate are provided.
A step of disposing the end plate and the terminal plate while forming a predetermined gap therebetween,
Providing the insulating member in the gap by insert molding,
A method for manufacturing a fuel cell, comprising:
前記絶縁部材の周縁部は、前記ターミナルプレートの外周部を囲繞し、かつ前記エンドプレートの前記凹部が設けられた端面を覆うことを特徴とする燃料電池の製造方法。6. The manufacturing method according to claim 5, wherein the terminal plate is arranged by forming the gap in a concave portion provided in a central portion of the end plate,
A method of manufacturing a fuel cell, wherein a peripheral portion of the insulating member surrounds an outer peripheral portion of the terminal plate and covers an end surface of the end plate where the concave portion is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003099884A JP4422423B2 (en) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | Fuel cell and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003099884A JP4422423B2 (en) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | Fuel cell and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004311084A true JP2004311084A (en) | 2004-11-04 |
JP4422423B2 JP4422423B2 (en) | 2010-02-24 |
Family
ID=33464172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003099884A Expired - Fee Related JP4422423B2 (en) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | Fuel cell and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4422423B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100957371B1 (en) | 2008-05-09 | 2010-05-11 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for electrical isolation of fuel cell stack |
JP2015201264A (en) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell stack |
JP2017063017A (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with multilayer type collector plate |
US20170200968A1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-13 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article |
-
2003
- 2003-04-03 JP JP2003099884A patent/JP4422423B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100957371B1 (en) | 2008-05-09 | 2010-05-11 | 현대자동차주식회사 | Apparatus for electrical isolation of fuel cell stack |
JP2015201264A (en) * | 2014-04-04 | 2015-11-12 | トヨタ自動車株式会社 | fuel cell stack |
JP2017063017A (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | 現代自動車株式会社Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with multilayer type collector plate |
US20170092967A1 (en) * | 2015-09-24 | 2017-03-30 | Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with multilayer type collector plate |
CN106558710A (en) * | 2015-09-24 | 2017-04-05 | 现代自动车株式会社 | Fuel cell pack with multi-layered type collector plate |
US10122032B2 (en) * | 2015-09-24 | 2018-11-06 | Hyundai Motor Company | Fuel cell stack with multilayer type collector plate |
CN106558710B (en) * | 2015-09-24 | 2021-07-30 | 现代自动车株式会社 | Fuel cell stack having multilayer type current collecting plate |
US20170200968A1 (en) * | 2016-01-12 | 2017-07-13 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article |
US10497961B2 (en) * | 2016-01-12 | 2019-12-03 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Integrated metal-and-plastic molded article and method for manufacturing integrated metal-and-plastic molded article |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4422423B2 (en) | 2010-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2014103963A1 (en) | Membrane electrode assembly and membrane electrode assembly fabrication method | |
JP2006260916A (en) | Fuel cell | |
JP3981623B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP4820068B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP2004221061A (en) | Fuel cell and its manufacturing method | |
JP4118123B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP6817361B2 (en) | Dummy cell manufacturing method and dummy cell manufacturing equipment | |
JP4165876B2 (en) | Fuel cell stack | |
US7638219B2 (en) | Fuel cell without Z-like connection plates and the method producing the same | |
US20050214619A1 (en) | Fuel cell stack | |
JP5684614B2 (en) | Method for forming seal of fuel cell stack | |
JP2005285402A (en) | Fuel cell stack | |
JP4422423B2 (en) | Fuel cell and manufacturing method thereof | |
JP2004079246A (en) | Assembling method of fuel cell stack | |
JP4773055B2 (en) | FUEL CELL STACK, SEPARATOR INTERMEDIATE AND SEPARATOR MANUFACTURING METHOD | |
JP2006120572A (en) | Fuel cell | |
JP4031681B2 (en) | Fuel cell | |
JP2010086695A (en) | Fuel battery separator | |
JP2005243286A (en) | Fuel cell stack | |
JP4214022B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP4083600B2 (en) | Fuel cell | |
JP4430311B2 (en) | Fuel cell stack | |
JP2004273264A (en) | Fuel-cell stack | |
JP2005251635A (en) | Fuel cell stack | |
JP2006059679A (en) | Fuel cell stack |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051202 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080602 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080624 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080821 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091201 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091204 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121211 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4422423 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131211 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |