JP2007194124A

JP2007194124A - Fuel cell

Info

Publication number: JP2007194124A
Application number: JP2006012715A
Authority: JP
Inventors: Tsunemasa Nishida; 恒政西田; Kazutomo Kato; 千智加藤; Yasuyuki Asai; 康之浅井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-20
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2007-08-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which stress concentration of a gasket portion located at the bending part or inside of the intersection of the gasket can be attenuated, when a load in the lamination direction of cells is applied on the gasket. <P>SOLUTION: The gasket 32 of the fuel cell has a cross-sectional shape having a plate part and a projection part protruding from the plate part and has a surface shape having an intersection part and a corner part orthogonal to the cross-section, and the gasket 32 is in non-adhesion with a plate member 18 of the fuel cell at least at only one of the portion of the intersection part and the corner part. The surface of the portion in contact with the non-adhesion portion 33 of the gasket 32 of the plate member 18 or the surface of the non-adhesion portion of the gasket 32 is made a indented face 7. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関し、とくに燃料電池のガスケットの応力緩和構造に関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a stress relaxation structure of a fuel cell gasket.

単位燃料電池は電解質アッセンブリをセパレータで挟んだものから形成される。複数の単位燃料電池は積層され、締結荷重をかけられて、燃料電池スタックを構成する。燃料電池には燃料ガス、酸化ガスが供給され、発電が行われるとともに、冷媒が循環されて冷却される。
燃料ガス、酸化ガス、冷媒を互いにシールするとともに、外部からもシールするために、隣接セルモジュールのプレート部材（たとえば、セパレータ）間および単セル内のプレート部材（たとえば、セパレータ）間には、シール材（たとえば、ガスケット）が組付けられ、セルの発電部の周囲、燃料ガスマニホールド、酸化ガスマニホールドおよび冷媒マニホールドの周囲をシールする。 The unit fuel cell is formed by sandwiching an electrolyte assembly with a separator. A plurality of unit fuel cells are stacked and applied with a fastening load to constitute a fuel cell stack. A fuel gas and an oxidizing gas are supplied to the fuel cell to generate power, and the refrigerant is circulated and cooled.
In order to seal the fuel gas, the oxidizing gas, and the refrigerant with each other and also from the outside, the seal between the plate members (for example, separators) of adjacent cell modules and between the plate members (for example, separators) in a single cell Materials (eg, gaskets) are assembled to seal around the power generation section of the cell, around the fuel gas manifold, oxidizing gas manifold and refrigerant manifold.

特開２００４−５５２７６号公報に開示されているように、ガスケットは、通常、ゴムガスケットからなり、熱硬化性接着剤によって、燃料電池のプレート部材（たとえば、セパレータ）に加熱圧着される。
特開２００４−５５２７６号公報 As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-55276, the gasket is usually made of a rubber gasket and is thermocompression bonded to a plate member (for example, a separator) of the fuel cell with a thermosetting adhesive.
JP 2004-55276 A

しかし、図１１に示すように、ガスケット３２は板状部３２ａと凸部３２ｂとを備え板状部の凸部と反対側の面３２ｃで接着剤６にてセパレータ１８に接着され、固定されているので、燃料電池スタックに締結荷重が付与されてガスケット３２にセル積層方向の荷重（スタック化時、および単セルでのガスケット熱圧着時等に凸部を押しつける方向の荷重がかかる）がかかって、図１１の（イ）から（ロ）のように、ガスケット３２が弾性変形した時に、ガスケットのコーナ部（曲がり部）３や交差部（Ｔ字状交差部）４において、図１０に示すように、曲がりや交差の内側１（交差部の場合は９０°の角度をなす側）のガスケット部分３２ｄが、曲がりや交差の外側２（交差部の場合は１８０°の角度をなす側）のガスケット部分３２ｅよりも、ガスケットのゴム材料の変形の逃げ場が少なく、変形が拘束されて、曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄに応力が集中する。応力が集中するとその部位はガスケット３２のセパレータ１８からの剥がれの起点となったり、ガスケット３２の割れの原因になる。 However, as shown in FIG. 11, the gasket 32 includes a plate-like portion 32a and a convex portion 32b, and is bonded and fixed to the separator 18 with an adhesive 6 on a surface 32c opposite to the convex portion of the plate-like portion. As a result, a fastening load is applied to the fuel cell stack, and a load in the cell stacking direction is applied to the gasket 32 (a load in the direction of pressing the convex portion is applied during stacking and when the gasket is thermocompression bonded with a single cell). As shown in FIGS. 11 (a) to 11 (b), when the gasket 32 is elastically deformed, as shown in FIG. 10, at the corner portion (bent portion) 3 and the intersection portion (T-shaped intersection portion) 4 of the gasket. In addition, the gasket portion 32d on the inside 1 of the bend or intersection (the side forming an angle of 90 ° in the case of the intersection) is the gasket portion 32d on the outside 2 of the curve or intersection (the side forming an angle of 180 ° in the case of the intersection). From part 32e However, there is little escape space for the deformation of the rubber material of the gasket, the deformation is constrained, and stress concentrates on the gasket portion 32d inside the bend or intersection. When the stress is concentrated, the portion becomes a starting point of peeling of the gasket 32 from the separator 18 or causes cracking of the gasket 32.

本発明の目的は、ガスケットにセル積層方向の荷重がかかった時の、ガスケットの曲がりや交差の内側に位置するガスケット部分の応力集中を緩和できる燃料電池を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell that can alleviate stress concentration in a gasket portion located inside a bend or intersection of a gasket when a load in the cell stacking direction is applied to the gasket.

上記課題を解決する、そして上記目的を達成する、本発明は、つぎのとおりである。
（１）反応ガスを電気化学反応させて発電するセルと、前記セルの構成要素であるプレート部材と、前記プレート部材間に組付けられて該プレート部材間をシールするガスケットを備えた燃料電池であって、前記ガスケットは、交差部とコーナ部とそれ以外の一般部を有する面内形状を備えており、前記ガスケットは、面内形状のうち交差部とコーナ部の少なくとも一方の部位で前記プレート部材に対して非接着とされ、交差部とコーナ部の少なくとも一方の部位以外の部位で前記プレート部材の片方の面に接着されている燃料電池。
（２）前記プレート部材およびガスケットの、前記ガスケットの前記非接着とされた交差部とコーナ部の少なくとも一方の部位に接触する部分の表面が、凹凸面とされている（１）記載の燃料電池。 The present invention for solving the above problems and achieving the above object is as follows.
(1) A fuel cell comprising a cell that generates electricity by electrochemically reacting a reaction gas, a plate member that is a component of the cell, and a gasket that is assembled between the plate members and seals between the plate members The gasket includes an in-plane shape having an intersection, a corner portion, and a general portion other than the intersection, and the gasket has the plate in at least one of the intersection and the corner portion of the in-plane shape. A fuel cell that is non-adhered to the member and is adhered to one surface of the plate member at a portion other than at least one of the intersecting portion and the corner portion.
(2) The fuel cell according to (1), wherein the surfaces of the plate member and the gasket that are in contact with at least one of the non-adhered intersecting portion and the corner portion of the gasket are uneven surfaces. .

上記（１）の燃料電池によれば、ガスケットのうち交差部とコーナ部の少なくとも一方が、セパレータに対して非接着とされ、プレート部材（たとえば、セパレータ）に対して相対的に変形および／または変位することができるので、スタック化時または単セル製作時にガスケットにセル積層方向（ガスケット厚み方向）の荷重がかかって、ガスケットの非接着部分の曲がりや交差の内側部に応力が集中しようとしても、ガスケットの非接着部分がプレート部材（たとえば、セパレータ）の面内方向にプレート部材（たとえば、セパレータ）に対して変形および／または変位して応力集中を逃がすため、ガスケットの非接着部分の曲がりや交差の内側にあるガスケット部分の応力集中を緩和、低減することができる。その結果、ガスケットの非接着部分の曲がりや交差の内側にガスケット部分が、ガスケットのプレート部材（たとえば、セパレータ）からの剥がれの起点やガスケットの割れの発生部位となることが防止される。
上記（２）の燃料電池では、プレート部材（たとえば、セパレータ）およびガスケットの、ガスケットの非接着とされた交差部とコーナ部の少なくとも一方の部位に接触する部分の表面が凹凸面とされてもよい。凹凸面の場合は、ガスケットにセル積層方向（ガスケット厚み方向）の荷重がかかって、ガスケットがプレート部材（たとえば、セパレータ）に対してプレート部材の面内方向に変位および／または変形しようとする際の摩擦力が大きくなる。したがって、凹凸面とした場合は、凹凸面としない場合よりも、ガスケットの非接着部分がプレート部材に対して拘束されている状態（接着されている状態）に近づく。凹凸面の凹凸度合いは、必要に応じて、選定すればよい。 According to the fuel cell of the above (1), at least one of the intersecting portion and the corner portion of the gasket is not bonded to the separator, and is deformed relative to the plate member (for example, the separator). Because it is possible to displace, even when stacking or manufacturing a single cell, a load is applied to the gasket in the cell stacking direction (gasket thickness direction), and stress is concentrated on the bend of the non-bonded part of the gasket or the inner part of the intersection Since the non-adhesive portion of the gasket is deformed and / or displaced with respect to the plate member (eg, separator) in the in-plane direction of the plate member (eg, separator), stress concentration is released. The stress concentration in the gasket portion inside the intersection can be relaxed and reduced. As a result, it is possible to prevent the gasket portion from becoming a starting point of peeling from the plate member (for example, a separator) of the gasket or a crack generation portion of the gasket inside the bent or intersected portion of the gasket.
In the fuel cell of the above (2), even if the surface of the plate member (for example, separator) and the gasket that contacts at least one of the intersecting portion and the corner portion where the gasket is not bonded is an uneven surface. Good. In the case of an uneven surface, a load is applied to the gasket in the cell stacking direction (gasket thickness direction), and the gasket is displaced and / or deformed in the in-plane direction of the plate member with respect to the plate member (eg, separator). The frictional force increases. Therefore, when the uneven surface is used, the non-adhesive portion of the gasket is closer to the plate member (bonded state) than when the uneven surface is not used. What is necessary is just to select the unevenness | corrugation degree of an uneven surface as needed.

以下に、本発明の燃料電池を図１〜図９を参照して説明する。
本発明が適用される燃料電池は、ゴム等のガスケットが使用可能な低温型燃料電池、たとえば固体高分子電解質型燃料電池１０である。燃料電池１０は、たとえば燃料電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いられてもよい。
固体高分子電解質型燃料電池１０は、図５〜図７に示すように、電解質アッセンブリ、たとえば膜−電極アッセンブリ１９（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assembly ）と、プレート部材１８（たとえば、セパレータ、以下、プレート部材をセパレータという）との積層体からなる。
膜−電極アッセンブリ１９は、イオン交換膜からなる電解質膜１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層からなる電極（アノード、燃料極）１４および電解質膜の他面に配置された触媒層からなる電極（カソード、空気極）１７とからなる。膜−電極アッセンブリとセパレータ１８との間には、アノード側、カソード側にそれぞれ拡散層１３、１６が設けられる。 Below, the fuel cell of this invention is demonstrated with reference to FIGS.
The fuel cell to which the present invention is applied is a low-temperature fuel cell, for example, a solid polymer electrolyte fuel cell 10 that can use a gasket such as rubber. The fuel cell 10 is mounted on, for example, a fuel cell vehicle. However, it may be used other than an automobile.
As shown in FIGS. 5 to 7, the solid polymer electrolyte fuel cell 10 includes an electrolyte assembly, for example, a membrane-electrode assembly 19 (MEA) and a plate member 18 (for example, a separator, hereinafter referred to as a plate). The member is called a separator.
The membrane-electrode assembly 19 includes an electrolyte membrane 11 made of an ion exchange membrane, an electrode (anode, fuel electrode) 14 made of a catalyst layer disposed on one surface of the electrolyte membrane 11, and a catalyst layer disposed on the other surface of the electrolyte membrane. Electrode (cathode, air electrode) 17. Between the membrane-electrode assembly and the separator 18, diffusion layers 13 and 16 are provided on the anode side and the cathode side, respectively.

膜−電極アッセンブリとセパレータ１８を重ねて単セル１０を構成し、単セル１０を積層してセル積層体とし、セル積層体のセル積層方向両端に、ターミナル２０、インシュレータ２１、エンドプレート２２を配置し、両端のエンドプレート２２をセル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材（たとえば、テンションプレート２４）に、ボルト・ナット２５にて固定し、セル積層体にセル積層方向の締結力を付与し、燃料電池スタック２３を構成する。 A single cell 10 is formed by stacking the membrane-electrode assembly and the separator 18, and the single cells 10 are stacked to form a cell stack, and terminals 20, insulators 21, and end plates 22 are arranged at both ends of the cell stack in the cell stacking direction. Then, the end plates 22 at both ends are fixed to a fastening member (for example, a tension plate 24) extending in the cell stacking direction outside the cell stack with bolts and nuts 25, and a fastening force in the cell stacking direction is applied to the cell stack. And the fuel cell stack 23 is configured.

セパレータ１８には、発電領域において、アノード１４に燃料ガス（水素）を供給するための燃料ガス流路２７が形成され、カソード１７に酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための酸化ガス流路２８が形成されている。また、セパレータ１８には冷媒（通常、冷却水）を流すための冷媒流路２６も形成されている。セパレータ１８には、非発電領域において、燃料ガスマニホールド３０、酸化ガスマニホールド３１、冷媒マニホールド２９が形成されている。燃料ガスマニホールド３０は燃料ガス流路２７と連通しており、酸化ガスマニホールド３１は酸化ガス流路２８と連通しており、冷媒マニホールド２９は冷媒流路２６と連通している。 In the power generation region, the separator 18 is formed with a fuel gas flow path 27 for supplying fuel gas (hydrogen) to the anode 14, and an oxidizing gas for supplying oxidizing gas (oxygen, usually air) to the cathode 17. A flow path 28 is formed. The separator 18 is also formed with a refrigerant flow path 26 for flowing a refrigerant (usually cooling water). In the separator 18, a fuel gas manifold 30, an oxidizing gas manifold 31, and a refrigerant manifold 29 are formed in the non-power generation region. The fuel gas manifold 30 is in communication with the fuel gas passage 27, the oxidizing gas manifold 31 is in communication with the oxidizing gas passage 28, and the refrigerant manifold 29 is in communication with the refrigerant passage 26.

各セル１９の、アノード１４側では、水素を水素イオン（プロトン）と電子に変換する電離反応が行われ、水素イオンは電解質膜１１中をカソード１７側に移動し、カソード１７側では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノードで生成した電子がセパレータを通してくる、またはセル積層方向一端のセルのアノードで生成した電子が外部回路を通して他端のセルのカソードにくる）から水が生成され、次式にしたがって発電が行われる。
アノード側：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-
カソード側：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ An ionization reaction that converts hydrogen into hydrogen ions (protons) and electrons is performed on the anode 14 side of each cell 19, and the hydrogen ions move through the electrolyte membrane 11 to the cathode 17 side, and oxygen and hydrogen on the cathode 17 side. Water is generated from ions and electrons (electrons generated at the anode of the adjacent MEA come through the separator, or electrons generated at the anode of the cell at one end in the cell stacking direction come to the cathode of the other end cell through an external circuit), Power generation is performed according to the following formula.
Anode side: H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻
Cathode side: 2H ⁺ + 2e ⁻ + (1/2) O ₂ → H ₂ O

各種流体は、互いから、かつ、外部から、ガスケット３２により、それぞれシールされる。各セル１０のＭＥＡ１９を挟む２つのセパレータ１８間は、第１のガスケット３２Ａによってシールされており、隣接するセル１０同士の間は、第２のガスケット３２Ｂによってシールされている。
第１のガスケット３２Ａは、たとえば、接着剤（液状で塗布され固化後弾性体となる）からなり、第２のガスケット３２Ｂは、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等のゴムガスケットからなる。ただし、第１のガスケット３２Ａ、第２のガスケット３２Ｂとも、接着剤、またはゴムガスケットから構成されてもよい。
ガスケット３２は、固化後の第１のガスケット３２Ａと、第２のガスケット３２Ｂの何れであってもよい。すなわち、ガスケット３２と言った場合、ガスケット３２は、第２のガスケット３２Ｂであってもよいし、第１のガスケット３２Ａであってもよいし、第１のガスケット３２Ａと第２のガスケット３２Ｂの両方であってもよい。 Various fluids are sealed from each other and from the outside by a gasket 32. The two separators 18 sandwiching the MEA 19 of each cell 10 are sealed with a first gasket 32A, and the adjacent cells 10 are sealed with a second gasket 32B.
The first gasket 32A is made of, for example, an adhesive (applied in a liquid and becomes an elastic body after solidification), and the second gasket 32B is made of, for example, silicone rubber, fluorine rubber, EPDM (ethylene propylene diene rubber), or the like. Made of rubber gasket. However, both the first gasket 32A and the second gasket 32B may be made of an adhesive or a rubber gasket.
The gasket 32 may be either the solidified first gasket 32A or the second gasket 32B. That is, when the gasket 32 is referred to, the gasket 32 may be the second gasket 32B, the first gasket 32A, or both the first gasket 32A and the second gasket 32B. It may be.

セパレータ１８は、カーボンセパレータ（カーボン粉とバインダを混合して成形した、または成形後切削したセパレータ）、またはメタルセパレータ（金属板をプレス成形した、または切削したセパレータ）、またはメタルセパレータと樹脂フレーム（中抜きした、樹脂製の矩形枠）との組み合わせ、または導電性樹脂セパレータ、等からなる。 The separator 18 is a carbon separator (a separator formed by mixing carbon powder and a binder, or cut after forming), a metal separator (a separator formed by pressing or cutting a metal plate), or a metal separator and a resin frame ( It is made of a combination with a hollow rectangular resin frame, or a conductive resin separator.

ガスケット３２は、燃料電池のセパレータ１８間（隣接セルのセパレータ１８間であってもよいし、あるいは単セルのＭＥＡを挟む２つのセパレータ１８間でもよい）に組付けられてセパレータ１８間をシールする。 The gasket 32 is assembled between the separators 18 of the fuel cell (may be between the separators 18 of adjacent cells or between the two separators 18 sandwiching the MEA of a single cell) to seal between the separators 18. .

図９に示すように、ガスケット３２は、板状部３２ａと板状部３２ａの一面から突出する凸部３２ｂとを有する断面形状を備えている。
また、図１〜図４、図８に示すように、ガスケット３２は、交差部（Ｔ字状交差部）４と、コーナ部（曲がり部）３と、交差部４およびコーナ部３以外の一般部（直線状部）５を有する、断面と直交する面内形状を備えている。
ガスケット３２は、交差部（Ｔ字状交差部）４とコーナ部（曲がり部）３において、曲がりや交差の内側１（交差部の場合は９０°の角度をなす側）にあるガスケット部分３２ｄと、曲がりや交差の外側２（交差部の場合は１８０°の角度をなす側）にある部分３２ｅとを有する。 As shown in FIG. 9, the gasket 32 has a cross-sectional shape having a plate-like portion 32a and a convex portion 32b protruding from one surface of the plate-like portion 32a.
As shown in FIGS. 1 to 4 and 8, the gasket 32 includes a crossing portion (T-shaped crossing portion) 4, a corner portion (bending portion) 3, and general portions other than the crossing portion 4 and the corner portion 3. It has an in-plane shape that has a portion (straight portion) 5 and is orthogonal to the cross section.
The gasket 32 includes a gasket portion 32d on the inner side 1 (the side forming an angle of 90 ° in the case of the intersection) at the intersection (T-shaped intersection) 4 and the corner (bending portion) 3 , And a portion 32e on the outside 2 of the bend or intersection (the side forming an angle of 180 ° in the case of the intersection).

ガスケット３２は、面内形状のうち交差部４とコーナ部３の少なくとも一方（交差部４、またはコーナ部３、または交差部４とコーナ部３の両方）の部位でセパレータ１８に対して非接着とされ（ガスケット３２の非接着部分に符号３３を付す）、非接着部分３３以外の部分で、板状部３２ａの凸部３２ｂと反対側の面３２ｃにて、面３２ｃの全幅において、セパレータ１８の表面に接着されている。 The gasket 32 is non-adhered to the separator 18 at at least one of the intersecting portion 4 and the corner portion 3 (the intersecting portion 4 or the corner portion 3 or both the intersecting portion 4 and the corner portion 3) of the in-plane shape. (The reference numeral 33 is attached to the non-adhesive portion of the gasket 32). In the portion other than the non-adhesive portion 33, on the surface 32c opposite to the convex portion 32b of the plate-like portion 32a, the separator 18 over the entire width of the surface 32c. It is glued to the surface.

接着は接着剤６を塗布して熱圧着（温度を上げた治具でガスケット３２をセパレータ１８に押しつける）することにより行われるが、それ以外の方法によって接着されてもよい。
非接着は、ガスケット３２の非接着部分３３に接着剤６を塗布しないことにより行われる。温度を上げた治具でガスケット３２をセパレータ１８に押しつけても、接着剤６を塗布していないので、ガスケット３２はセパレータ１８に接着されない。 The bonding is performed by applying the adhesive 6 and thermocompression bonding (pressing the gasket 32 against the separator 18 with a jig whose temperature has been raised), but may be bonded by other methods.
Non-adhesion is performed by not applying the adhesive 6 to the non-adhesive portion 33 of the gasket 32. Even if the gasket 32 is pressed against the separator 18 with a jig whose temperature has been increased, the adhesive 6 is not applied, so the gasket 32 is not bonded to the separator 18.

セパレータ１８の、ガスケット３２の非接着部分３３に接触するセパレータ部分の表面は、図４に示すように、凹凸面７（ギザギザを付けられた面や、粗面）とされていてもよい。ただし、凹凸面とされずに平滑面のままであってもよい。凹凸面７は、セパレータの表面の代わりに、ガスケット３２の表面に形成されてもよい。凹凸面７とすることにより、ガスケット３２の非接着部分３３において、セパレータ１８とガスケット３２との接触面の、面内方向摩擦係数が（完全非接着の場合よりも）大きくなり、拘束状態（ガスケット３２がセパレータ１８に接着された状態）と非拘束状態（非接着状態）との中間状態となる。 As shown in FIG. 4, the surface of the separator portion of the separator 18 that contacts the non-bonded portion 33 of the gasket 32 may be an uneven surface 7 (a jagged surface or a rough surface). However, it may be a smooth surface without being an uneven surface. The uneven surface 7 may be formed on the surface of the gasket 32 instead of the surface of the separator. By using the uneven surface 7, the in-plane friction coefficient of the contact surface between the separator 18 and the gasket 32 becomes larger (than in the case of complete non-adhesion) in the non-adhesive portion 33 of the gasket 32, and the restraint state (gasket) 32 is an intermediate state between the state where 32 is bonded to the separator 18 and a non-restrained state (non-bonded state).

拘束状態と非拘束状態との中間状態とする理由は、非接着、非拘束の場合は、後述するように、非接着部分３３の曲がりや交差の内側部１の応力集中が緩和、低減するが、完全に非拘束とすると、ガスケットの配置設計によっては、ガスケットの流体圧による変形が大となってガスケットとセパレータ間にリークが生じるおそれも考えられるので、拘束状態と非拘束状態の中間の状態に置きたい場合があり、それに対応するためである。
凹凸面７の凹凸の度合い（摩擦係数の大きさ）は、望まれる拘束状態と非拘束状態との中間状態に応じて、適宜、選定されればよい。 The reason for the intermediate state between the restraint state and the unconstrained state is that, in the case of non-adhesion and non-restraint, the bending of the non-adhesive portion 33 and the stress concentration in the inner portion 1 of the intersection are alleviated and reduced as described later. If completely unconstrained, depending on the gasket layout design, the deformation of the gasket due to fluid pressure may become large and leakage may occur between the gasket and the separator. This is because there is a case where the user wants to put it in the case.
The degree of unevenness (the size of the friction coefficient) of the uneven surface 7 may be appropriately selected according to the desired intermediate state between the constrained state and the unconstrained state.

上記構造をとることにより、つぎに作用、効果が得られる。
ガスケット３２のうち交差部４とコーナ部３の少なくとも一方が、セパレータ１８に対して非接着とされ、非接着部分３３はセパレータ１８に対して面内方向に相対的に変形および／または変位することができるので、スタック化時または単セル製作時に、ガスケット３２にセル積層方向（ガスケット厚み方向）の荷重がかかっても、ガスケット３２の非接着部分３３における、曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄの応力集中が緩和、低減する。すなわち、スタック化時または単セル製作時に、ガスケット３２がセル積層方向に圧縮された時に、ガスケット３２の非接着部分３３が拘束されていれば、非接着部分３３の曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄに、非接着部分３３の曲がりや交差の外側２にあるガスケット部分３２ｅよりも大きな応力が生じて、非接着部分３３の曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄに応力集中が生じるが、本発明ではガスケット３２の非接着部分３３が拘束されていないので、ガスケット３２がセル積層方向に圧縮された時に、ガスケット３２の非接着部３３（のゴム材料）はセパレータ１８の面内方向（とくにガスケット３２の幅方向）にセパレータ１８に対して変形および／または変位することができ、拘束されていれば生じたであろう集中応力を逃がすので、ガスケット３２の非接着部分３３における、曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄの応力集中が緩和、低減する。その結果、ガスケット３２の曲がりや交差の内側１にあるガスケット部分３２ｄが、ガスケット３２の、セパレータ１８からの剥がれの起点や、ガスケット３２の割れの発生部位となることが防止される。 By taking the above structure, the following actions and effects can be obtained.
At least one of the intersecting portion 4 and the corner portion 3 of the gasket 32 is not bonded to the separator 18, and the non-bonded portion 33 is relatively deformed and / or displaced in the in-plane direction with respect to the separator 18. Therefore, when stacking or manufacturing a single cell, even if a load is applied to the gasket 32 in the cell stacking direction (gasket thickness direction), the gasket portion in the non-bonded portion 33 of the gasket 32 inside the bend or intersection 1 32d stress concentration is relaxed and reduced. That is, if the non-adhesive portion 33 of the gasket 32 is restrained when the gasket 32 is compressed in the cell stacking direction at the time of stacking or single cell manufacturing, it is inside the bend or intersection 1 of the non-adhesive portion 33. The gasket part 32d is subjected to a greater stress than the gasket part 32e on the outer side 2 of the non-adhesive part 33 or the intersection, and the stress concentration occurs on the gasket part 32d on the inner side 1 of the non-adhesive part 33 or the intersection. However, in the present invention, the non-bonded portion 33 of the gasket 32 is not constrained. Therefore, when the gasket 32 is compressed in the cell stacking direction, the non-bonded portion 33 (the rubber material) of the gasket 32 is in the in-plane direction of the separator 18. If it can be deformed and / or displaced with respect to the separator 18 (especially in the width direction of the gasket 32) and restrained. Since releasing the stress concentration would have Flip, the non-adhesive portion 33 of the gasket 32, stress concentration gasket portion 32d on the inside 1 of the bending or cross-relaxation, reduced. As a result, it is possible to prevent the gasket 32 from being bent or the gasket portion 32d on the inner side 1 of the intersection from being a starting point of the gasket 32 from peeling off from the separator 18 or a crack occurrence site of the gasket 32.

ガスケット３２の非接着部分３３に接触するセパレータ部分の表面またはそれに対応するガスケット３２の表面が凹凸面７とされた場合は、ガスケット３２にセル積層方向（ガスケット厚み方向）の荷重がかかって、ガスケット３２がセパレータ１８に対してセパレータ１８の面内方向に変位および／または変形しようとする際の摩擦力が大きくなる。したがって、凹凸面７とした場合は、凹凸面としない場合よりも、ガスケット３２の非接着部分３３がセパレータ１８に対して拘束されている（接着されている）状態に近づく。凹凸面７の凹凸度合いは、必要に応じて、適宜選定されればよい。 When the surface of the separator portion that contacts the non-adhesive portion 33 of the gasket 32 or the surface of the gasket 32 corresponding thereto is the uneven surface 7, a load in the cell stacking direction (gasket thickness direction) is applied to the gasket 32, and the gasket The frictional force when 32 is displaced and / or deformed in the in-plane direction of the separator 18 with respect to the separator 18 is increased. Therefore, when the uneven surface 7 is used, the non-adhesive portion 33 of the gasket 32 is closer to the separator 18 (bonded) than when the uneven surface is not used. What is necessary is just to select the unevenness | corrugation degree of the uneven surface 7 suitably as needed.

本発明の燃料電池の、ガスケットシールラインを示す、セパレータの正面図である。It is a front view of the separator which shows the gasket seal line of the fuel cell of this invention. 図１の燃料電池の、ガスケットシールラインに沿って見た、ガスケットの一部側面図である。FIG. 2 is a partial side view of a gasket of the fuel cell of FIG. 1 as viewed along a gasket seal line. 図１の燃料電池の、ガスケットシールラインと直交する方向に見た、ガスケットの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the gasket of the fuel cell of FIG. 1 as viewed in a direction perpendicular to the gasket seal line. 本発明の燃料電池の、ガスケット非接着部に対応するセパレータ面を凹凸面とした場合の、ガスケットシールラインに沿って見た、ガスケットの一部側面図である。FIG. 4 is a partial side view of the gasket as viewed along the gasket seal line when the separator surface corresponding to the gasket non-bonded portion of the fuel cell of the present invention is an uneven surface. 本発明の燃料電池を組み込んだ燃料電池スタックの側面図である。It is a side view of the fuel cell stack incorporating the fuel cell of the present invention. 図５の燃料電池スタックの一部の拡大断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a part of the fuel cell stack of FIG. 5. 図５の燃料電池の正面図である。It is a front view of the fuel cell of FIG. 本発明の燃料電池の、ガスケットの非接着部の、コーナ部や交差部の曲がりや交差の内側と外側を示す、正面図である。It is a front view which shows the curve of the non-adhesion part of a gasket of this invention, the corner part, the bending of a crossing part, and the inner side and the outer side of a crossing. 本発明の燃料電池の、ガスケットの非接着部の、ガスケットシールラインと直交する方向に見た、断面図である。It is sectional drawing of the non-bonding part of the gasket of the fuel cell of this invention seen in the direction orthogonal to the gasket seal line. ガスケットのコーナ部や交差部でガスケットがセパレータに接着されている場合の燃料電池（従来の燃料電池）の、ガスケットの、曲がりや交差の内側と外側を示す、正面図である。It is a front view which shows the bending and the inner side and the outer side of a gasket of a fuel cell (conventional fuel cell) when a gasket is bonded to a separator at a corner or an intersection of the gasket. ガスケットのコーナ部や交差部でガスケットがセパレータに接着されている場合の燃料電池（従来の燃料電池）の、ガスケットの、ガスケットシールラインと直交する方向に見た、断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel cell (conventional fuel cell) in a case where a gasket is bonded to a separator at a corner or an intersection of the gasket, as viewed in a direction perpendicular to the gasket seal line.

Explanation of symbols

１曲がりや交差の内側
２曲がりや交差の外側
３コーナ部（曲がり部）
４交差部（Ｔ字状交差部）
５一般部（直線状部）
６接着剤
７凹凸面
１０（固体高分子電解質型）燃料電池
１１電解質膜
１３、１６拡散層
１４アノード
１７カソード
１８セパレータ
１９ＭＥＡ
２０ターミナル
２１インシュレータ
２２エンドプレート
２３燃料電池スタック
２４締結部材（テンションプレート）
２５ボルト
２６冷媒流路（冷却水流路）
２７燃料ガス流路
２８酸化ガス流路
２９冷媒マニホールド
３０燃料ガスマニホールド
３１酸化ガスマニホールド
３２ガスケット
３２Ａ第１のガスケット
３２Ｂ第２のガスケット
３２ａ板状部
３２ｂ凸部
３２ｃ板状部の凸部と反対側の面
３２ｄ曲がりや交差の内側にあるガスケット部分
３２ｅ曲がりや交差の外側にあるガスケット部分
３３非接着部 1 Inside of a bend or intersection 2 Outside of a bend or intersection 3 Corner (bend)
4 intersections (T-shaped intersections)
5 General part (Linear part)
6 Adhesive 7 Uneven surface 10 (Solid polymer electrolyte type) Fuel cell 11 Electrolyte membrane 13, 16 Diffusion layer 14 Anode 17 Cathode 18 Separator 19 MEA
20 Terminal 21 Insulator 22 End plate 23 Fuel cell stack 24 Fastening member (tension plate)
25 Bolt 26 Refrigerant flow path (cooling water flow path)
27 Fuel gas channel 28 Oxidizing gas channel 29 Refrigerant manifold 30 Fuel gas manifold 31 Oxidizing gas manifold 32 Gasket 32A First gasket 32B Second gasket 32a Plate-like portion 32b Convex portion 32c The opposite side of the convex portion of the plate-like portion Gasket portion 32e on the inside of the bend or intersection 32e Gasket portion 33 on the outside of the bend or intersection

Claims

A fuel cell comprising a cell that generates a power by electrochemical reaction of a reaction gas, a plate member that is a component of the cell, and a gasket that is assembled between the plate members and seals between the plate members, The gasket has an in-plane shape having a crossing portion, a corner portion, and a general portion other than the crossing portion, and the gasket has an in-plane shape with respect to the plate member at at least one of the crossing portion and the corner portion. The fuel cell is non-adhered and is adhered to one surface of the plate member at a portion other than at least one of the intersecting portion and the corner portion.

2. The fuel cell according to claim 1, wherein a surface of a portion of the plate member and the gasket that is in contact with at least one of the non-bonded intersecting portion and the corner portion of the gasket is an uneven surface.