JP2007018750A - 燃料電池セル電圧検出構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料電池の各セパレータは、金属製の電極反応部と、該電極反応部の外周に設けられる樹脂製の外周部とを備える。外周部には、反応ガスまたは冷却媒体を連通させる連通孔がそれぞれ形成される。連通孔の周囲には、レーザーにより樹脂部材を溶融させたシール部がそれぞれ形成される。一対のセパレータのうち、一方のセパレータには、前記外周部から突出形成された端子部が形成される。端子部は、前記電極反応部を延出して形成されてその一方の面の一部分でセル電圧検出用コネクタと係合可能に形成される導電部と、この周囲を覆う樹脂部とを備えている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、端子部周縁の金属と外周部との接合を良好に行って、セパレータに形成される反応ガスや冷却媒体の連通孔におけるシール性を確保しつつ、各燃料電池セルの電圧検出を行うことができる燃料電池セル電圧検出構造を提供することを目的とする。
この発明によれば、前記凹部を介して前記検出用コネクタと係合するため、係合した検出用コネクタの抜け止めを行うことができ、セル電圧の検出信頼性を向上することができる。また、導電部の形成によるセパレータの厚さ増大を抑制することができる。
この発明によれば、前記凸部を介して前記検出用コネクタと係合するため、前記樹脂部に接触させずに前記検出用コネクタとの係合を行うことが可能となり、前記端子部の耐久性を向上でき、長寿命化を図ることができる。
この発明によれば、各セパレータの形状を略同一にすることができるので、各セパレータの製造工程を共通化でき、引いては、燃料電池の製造に要する時間を短縮することが可能となる。
この発明によれば、各セパレータの厚さ自体は増大させることなく、前記端子部の剛性を前記ダミー端子部により補強することができるので、前記コネクタとの接続信頼性を向上できる。
請求項2に係る発明によれば、セル電圧の検出信頼性を向上することができる。また、導電部の形成によるセパレータの厚さ増大を抑制することができる。
請求項4に係る発明によれば、各セパレータの製造工程を共通化でき、引いては、燃料電池の製造に要する時間を短縮することが可能となる。
請求項5に係る発明によれば、前記コネクタとの接続信頼性を向上できる。
同図に示すように、燃料電池1を構成するセパレータ9、10は、その中央部に電極反応面11a、12aを形成したセパレータ本体11、12と、電極反応面11a、12aの外側を囲むように配設される外周部13、14とを備えている。
図2に示すように、セパレータ本体11は、略矩形状に形成され、その一辺から外方に突出形成された突出金属部15を備えている。また、図3(a)に示すように、セパレータ本体12は、セパレータ本体11と同一形状に形成されている。なお、セパレータ本体12としては、図3(b)に示すように、突出金属部15を形成しないものを用いてもよい。
これらの図に示すように、セパレータ本体11、12の外側には、額縁状の外周部13、14が形成されている。外周部13、14は、枠状に形成された一対の樹脂フィルムを、セパレータ本体11、12の周縁部を挟み込むようにして上下から貼り合わせてそれぞれ構成している。このように、外周部13、14を一対の樹脂フィルムによりそれぞれ構成することで、外周部13、14の厚み精度を向上することができる。樹脂としては、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PP(ポリプロピレン)等の熱可塑性樹脂のナチュラル色のものを用いることが好ましい。
また、前記外周部13には、連通孔21、22と電極反応面11aとの間に燃料ガスを流通させる流通路31が形成されている(図10、図11参照)。また、図10、図11に示したものと同様に、前記外周部14には、連通孔23、24と電極反応面12aとの間に酸化剤ガスを流通させる流通路32が形成されている。そして、前記外周部13、14には、連通孔25、26と冷却媒体流路面11b、12bとの間に冷却媒体を流通させる流通路33が形成されている。図10、図11に示すように、流通路31〜33を連通孔21〜26から電極反応面11a、12bまたは冷却媒体流路面11b、12bに対して放射状に形成することで、反応ガスや冷却媒体が拡散・収束しやすくできる。
一方、セパレータ10には、端子部17に対向する位置にダミー端子部18が形成され、ダミー端子部18は、前記端子部17と略同一形状に形成され、外表面を樹脂で覆われてなる。
図7に示すように、膜電極構造体7は、例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマーからなる固体高分子電解質膜4(以下、単に電解質膜という。)と、この電解質膜4の両面を挟むアノード5およびカソード6とを有している。
アノード5およびカソード6は、例えば、多孔質カーボンクロスまたは多孔質カーボンペーパーからなるガス拡散層の電解質膜4と接する一表面に、Ptを主体とする合金からなる触媒層を積層させることにより構成されている。
本実施の形態では、レーザーを照射して連通孔21〜26周縁の樹脂を溶融させてシール部21a〜26aを形成している。これについて図6〜図9を用いて説明する。なお、照射するレーザーとしては、長寿命、高効率、低コストであることから半導体レーザーを用いることが好ましい。
また、このとき、セパレータ9に形成された端子部17と、セパレータ10に形成されたダミー端子部18とは、レーザーにより溶着される。
これらの処理が順次繰り返されて、燃料電池セル2、引いては、燃料電池1が構成される。
また、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給口23から流通路32を介して供給され、電極反応面12aを流通して、酸化剤ガス排出口24から排出される。
また、冷却媒体は、冷却媒体供給口25から供給され、流通路33を介して冷却媒体流通面11b、12bを流通して、冷却媒体排出口26から排出される。
なお、本発明の内容は実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんである。例えば、実施の形態では、外周部13、14を表裏から樹脂フィルムを貼り合わせて形成したが、これに限らず例えば射出成形で形成してもよい。また、燃料電池セル2の形状は平面視矩形状ではなく、例えば多角形状や円形状、正方形状に形成してもよい。また、実施の形態においては、各燃料電池セル2毎に冷却媒体流路を形成したが、複数の燃料電池セル(2つ以上の燃料電池セル)ごとに冷却媒体流路を形成するように燃料電池を構成してもよい。
2…燃料電池セル
7…膜電極構造体
9、10…セパレータ
11a、12a…電極反応面(電極反応部)
13、14…外周部
17…端子部
18…ダミー端子部
19…導電部
20…樹脂部
21…燃料ガス供給口(連通孔)
22…燃料ガス排出口(連通孔)
23…酸化剤ガス供給口(連通孔)
24…酸化剤ガス排出口(連通孔)
25…冷却媒体供給口(連通孔)
26…冷却媒体排出口(連通孔)
21a〜26a…シール部
41…コネクタ
Claims (5)
- 一対のセパレータにより膜電極構造体を挟持してなる燃料電池セルを有する燃料電池に適用され、
各セパレータは、金属製の電極反応部と、該電極反応部の外周に設けられる樹脂製の外周部とを備え、
該外周部には、反応ガスまたは冷却媒体を連通させる連通孔がそれぞれ形成され、
各連通孔の周囲には、レーザーにより樹脂部材を溶融させたシール部がそれぞれ形成され、
前記一対のセパレータのうち、一方のセパレータには、前記外周部から突出形成された端子部が形成され、
前記端子部は、前記電極反応部を延出して形成されてその一方の面の一部分でセル電圧検出用コネクタと係合可能に形成される導電部と、該導電部の周囲を覆う樹脂部とを備えていることを特徴とする燃料電池セル電圧検出構造。 - 前記端子部には、前記樹脂部に対して凹む凹部が形成され、該凹部から導電部を露出させていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池セル電圧検出構造。
- 前記端子部には、前記樹脂部に対して突出する凸部が形成され、該凸部から導電部を露出させていることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池セル電圧検出構造。
- 前記一対のセパレータのうち、他方のセパレータには、前記端子部に対向する位置にダミー端子部が形成され、
前記ダミー端子部は、前記端子部と略同一形状に形成され、外表面を樹脂で覆われて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セル電圧検出構造。 - 前記燃料電池を構成する各燃料電池セルのうち、一つの燃料電池セルが有する端子部と、
該燃料電池セルに積層方向に隣合う燃料電池セルが有するダミー端子部とは、レーザーにより溶着されていることを特徴とする請求項4に記載の燃料電池セル電圧検出構造。
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