JP2008034274A - Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator - Google Patents
Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008034274A JP2008034274A JP2006207414A JP2006207414A JP2008034274A JP 2008034274 A JP2008034274 A JP 2008034274A JP 2006207414 A JP2006207414 A JP 2006207414A JP 2006207414 A JP2006207414 A JP 2006207414A JP 2008034274 A JP2008034274 A JP 2008034274A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- fuel cell
- cell separator
- separator
- adhesive
- 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.)
- Pending
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
本発明は、燃料電池に関するものであり、特に、燃料ガスと酸化ガスとを分離するセパレータに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a separator that separates a fuel gas and an oxidizing gas.
従来の燃料電池用のセパレータとして、燃料ガスプレートと酸化剤ガスプレートが中間プレートを挟持してなる3層構造のセパレータが知られている(特許文献1)。従来の3層構造のセパレータは、3枚のプレートが全て金属材料で構成されていた。 As a conventional separator for a fuel cell, a separator having a three-layer structure in which a fuel gas plate and an oxidant gas plate sandwich an intermediate plate is known (Patent Document 1). In a conventional separator having a three-layer structure, all three plates are made of a metal material.
しかし、全てのプレートを金属プレートで構成すると、燃料電池の重量が重くなり、また、製造コストも高くなる。そこで、燃料電池を軽くし、製造コストを下げるために、一部のプレートを金属以外の材料を用いて構成すること、例えば、樹脂フレームを用いて2枚の金属プレートの間の中間プレートを構成することが考えられる。しかし、金属プレートと樹脂フレームとは、ろう付けによって接合できないため、金属プレートと樹脂フレームの間の接着力を強くすることが難しいという問題がある。 However, if all the plates are made of metal plates, the weight of the fuel cell increases and the manufacturing cost also increases. Therefore, in order to lighten the fuel cell and reduce the manufacturing cost, some plates are made of a material other than metal, for example, an intermediate plate is formed between two metal plates using a resin frame. It is possible to do. However, since the metal plate and the resin frame cannot be joined by brazing, there is a problem that it is difficult to increase the adhesive force between the metal plate and the resin frame.
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、複数のプレートからなるセパレータにおいて、少なくとも一方のプレートが金属以外の材料で構成されているプレート間の接着強度の向上を目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described problems, and in a separator composed of a plurality of plates, at least one of the plates is made of a material other than metal, and the adhesion strength between the plates is improved. With the goal.
上記課題を解決するために、本発明に係る燃料電池用セパレータは、複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータであって、第1のプレートと、金属以外の材料からなる第2のプレートと、前記第1のプレートと前記第2のプレートとを接着する接着層と、
前記第1のプレートと前記第2のプレートと前記接着層により形成される負圧部とを備える。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第1のプレートと第2のプレートを接着する接着面に形成されている負圧部により、第1のプレートと第2のプレートの間の接着力を高めることができる。
In order to solve the above problems, a fuel cell separator according to the present invention is a fuel cell separator composed of a plurality of plates, and includes a first plate and a second plate made of a material other than metal. An adhesive layer for adhering the first plate and the second plate;
The negative pressure part formed by the said 1st plate, the said 2nd plate, and the said contact bonding layer is provided. According to the fuel cell separator of the present invention, the adhesive force between the first plate and the second plate is formed by the negative pressure portion formed on the bonding surface that bonds the first plate and the second plate. Can be increased.
本発明に係る燃料電池用セパレータはさらに、前記接着層に開口部を備え、前記負圧部は、前記第1のプレートと、前記第2のプレートと、前記第1のプレートと前記開口部により形成される閉塞空間であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第1のプレート及び第2のプレートの接着面を加工することなく閉塞空間を形成することができる。 The separator for a fuel cell according to the present invention further includes an opening in the adhesive layer, and the negative pressure portion includes the first plate, the second plate, the first plate, and the opening. It is preferable that the closed space is formed. According to the fuel cell separator of the present invention, the closed space can be formed without processing the bonding surfaces of the first plate and the second plate.
本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部は、前記第1のプレートの前記第2のプレートとの接着面と前記第2のプレートの前記第1のプレートとの接着面との少なくとも一方に形成されている凹部により形成される閉塞空間であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、第1のプレートと第2のプレートとの接着面に確実に閉塞空間を形成することができる。 In the fuel cell separator according to the present invention, the negative pressure portion includes at least an adhesion surface of the first plate with the second plate and an adhesion surface of the second plate with the first plate. A closed space formed by a concave portion formed on one side is preferable. According to the fuel cell separator of the present invention, the closed space can be surely formed on the bonding surface between the first plate and the second plate.
本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部は、前記接着層に離散して斑点状に設けられているのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、接着面の空きスペースに閉塞空間を形成することができる。したがって、燃料電池を大きくすることなく第1のプレートと第2のプレートとの接着力を高めることができる。 In the fuel cell separator according to the present invention, it is preferable that the negative pressure portion is provided in a spot-like manner in the adhesive layer. According to the fuel cell separator of the present invention, a closed space can be formed in an empty space on the bonding surface. Therefore, the adhesion between the first plate and the second plate can be increased without increasing the size of the fuel cell.
本発明に係るセパレータにおいて、前記負圧部は、前記第2のプレートの外周に沿って設けられているのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、フレームの外周に沿って閉塞空間が形成されているので、断熱性が高く、外気温が低くても、燃料電池が冷やされにくい。したがって、燃料電池の低温での起動性を向上させることができる。 The separator which concerns on this invention WHEREIN: It is preferable that the said negative pressure part is provided along the outer periphery of a said 2nd plate. According to the fuel cell separator of the present invention, since the closed space is formed along the outer periphery of the frame, the heat insulation is high and the fuel cell is not easily cooled even when the outside air temperature is low. Therefore, the startability of the fuel cell at a low temperature can be improved.
本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、前記負圧部の内部は真空であるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータによれば、前記閉塞空間は真空であるので、第1のプレートと第2のプレートとをより強固に接着することができる。また、前記閉塞空間を真空にすれば、断熱性を高めることができるので燃料電池の低温での起動性を向上させることができる。 In the fuel cell separator according to the present invention, the inside of the negative pressure portion is preferably a vacuum. According to the fuel cell separator of the present invention, since the closed space is a vacuum, the first plate and the second plate can be more firmly bonded. Further, if the closed space is evacuated, the heat insulation can be improved, so that the startability of the fuel cell at a low temperature can be improved.
本発明に係る燃料電池用セパレータにおいて、さらに、前記第1のプレートと共に前記第2のプレートを挟持する第3のプレートを備えるのが好ましい。本発明に係る燃料電池用セパレータは、3層積層構造の燃料電池用セパレータに使用することができる。 In the fuel cell separator according to the present invention, it is preferable that a separator further includes a third plate that sandwiches the second plate together with the first plate. The fuel cell separator according to the present invention can be used for a fuel cell separator having a three-layer structure.
本発明に係る燃料電池用セパレータ構成用プレートは、複数のプレートから構成される燃料電池用セパレータ、を構成する燃料電池用セパレータ構成用プレートであって、他のプレートが接着される接着面に凹部が形成されている、燃料電池用セパレータ構成用プレートであることが好ましい。本発明によれば、プレートの接着面に形成されている凹部を用いて負圧部を容易に形成することができる。 The fuel cell separator constituting plate according to the present invention is a fuel cell separator constituting plate that constitutes a fuel cell separator composed of a plurality of plates, and has a concave portion on the bonding surface to which the other plate is bonded. It is preferable that the fuel cell separator constituting plate is formed. According to the present invention, the negative pressure portion can be easily formed using the concave portion formed on the bonding surface of the plate.
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、複数のプレートから構成され、第1のプレートと、第2のプレートと、前記第1のプレートと第2のプレートとを接着する接着層とにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、第1のプレートに開口部を有する接着層を形成する工程と、前記第1のプレートと第2のプレートとを重ね合わせる工程と、真空下、前記第1のプレートと前記第2のプレートを接着する工程とを備える。本発明によれば、負圧の閉塞空間を容易に形成でき、燃料電池用セパレータのプレート間の接着強度を高めることができる。 The method for manufacturing a fuel cell separator according to the present invention includes a plurality of plates, and includes a first plate, a second plate, and an adhesive layer that bonds the first plate and the second plate. A method for manufacturing a separator for a fuel cell having a negative pressure portion to be formed, wherein a step of forming an adhesive layer having an opening on a first plate and the first plate and the second plate are overlapped with each other. And a step of bonding the first plate and the second plate under vacuum. According to the present invention, a negative pressure closed space can be easily formed, and the adhesion strength between plates of a fuel cell separator can be increased.
本発明に係る燃料電池用セパレータの製造方法は、複数のプレートから構成され、第1のプレートと、第2のプレートとにより形成される負圧部を備える燃料電池用セパレータの製造方法であって、第1のプレートまたは第2のプレートの少なくとも一方のプレートの、他のプレートが接着される接着面に、他のプレートと接着した場合に閉塞空間が形成されるような凹部が形成されているプレートを製造する工程と、前記第1のプレートと前記第2のプレートとを重ね合わせる工程と、真空下、前記第1のプレートと前記第2のプレートを接着する工程とを備える。本発明によれば、凹部と他のプレートにより形成される閉塞空間を確実に負圧とすることができる。なお、接着面に凹部が形成されているプレートは、はじめから凹部が形成された状態でプレートを製造してもよいし、プレートの製造後に凹部を形成してもよい。 A method for manufacturing a fuel cell separator according to the present invention is a method for manufacturing a fuel cell separator comprising a plurality of plates and including a negative pressure portion formed by a first plate and a second plate. A concave portion is formed on an adhesive surface of at least one of the first plate and the second plate to which the other plate is adhered so that a closed space is formed when the other plate is adhered. A step of manufacturing a plate, a step of superimposing the first plate and the second plate, and a step of bonding the first plate and the second plate under vacuum. According to the present invention, the closed space formed by the recess and the other plate can be surely set to a negative pressure. In addition, as for the plate in which the recessed part was formed in the adhesion surface, a plate may be manufactured in the state in which the recessed part was formed from the beginning, and a recessed part may be formed after manufacture of a plate.
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A.燃料電池100の構成
図1を用いて本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池10の構成について説明する。図1は、本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池10の一部のスタックの構成を模式的に示す断面図である。本実施例に係る燃料電池用セパレータを備える燃料電池10は、ガスセパレータ20とMEA30(Membarane Electrode Assembly:膜電極接合体)とが繰り返し積層されることにより形成されている。
A. Configuration of Fuel Cell 100 A configuration of a fuel cell 10 including the fuel cell separator according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a part of a stack of a fuel cell 10 including a fuel cell separator according to this embodiment. The fuel cell 10 including the fuel cell separator according to the present embodiment is formed by repeatedly laminating a
MEA30は、電解質膜302と、電解質膜302の両面に形成される多孔体304、306とから構成される。本実施例では、電解質膜302として、固体高分子材料、例えばパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマなどのフッ素系樹脂から成るプロトン伝導性のイオン交換膜が用いられている。電解質膜302の多孔体304、306との境界には触媒電極層が形成されている。触媒電極層として、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金触媒、あるいは白金と他の金属から成る白金合金触媒が用いられている。
The
多孔体304、306は、導電性及びガス透過性を有する板状部材であり、燃料ガス流路、酸化ガス流路を形成する。本実施例では、多孔体304、306としてチタン製の多孔体を用いている。
The
MEA30及び多孔体304、306の外周部には、シール部70が設けられている。シール部70には、燃料電池を積層方向に貫通する酸化ガス供給マニホールド102の一部を構成する酸化ガス供給用穴部702及び酸化ガス排出マニホールド104の一部を構成する酸化ガス排出用穴部704が形成されており、酸化ガスがMEA30に供給され、MEA30から排出される。
A
ガスセパレータ20は、外周の大きさがほぼ等しい略四角形状の板状部材であるカソード側プレート40と中間プレート50とアノード側プレート60とを備える3層構造のセパレータである。中間プレート50のカソード側プレート40及びアノード側プレート60との接着面には接着層550が備えられている。接着層550は、例えば、カソード側プレート40と中間プレート50とを接着するために、中間プレート50とカソード側プレート40との接着面に塗られた接着剤により構成される。接着剤として、例えば、エポキシ樹脂系接着剤などの熱硬化性樹脂系接着剤を用いることができる。本実施例では、接着剤は、接着面の全面に塗られているわけではなく、接着面に接着剤が塗られない開口部分が形成され、接着剤は接着剤が塗られない開口部分の周囲を囲うように塗られている。その結果、カソード側プレート40と中間プレート50との接着面には、接着剤の有無による段差によって、カソード側プレート40と中間プレート50に挟まれ、かつ、接着剤の塗られていない空隙部分である閉塞空間552が形成されている。ここで、閉塞空間552は、真空の空間となっている。アノード側プレート60と中間プレート50との接着についても同様に真空の閉塞空間552が形成されている。なお、本実施例では、接着剤を用いたが、接着面に開口部を有する接着シートを用いてもよい。
The
閉塞空間552は真空の空間であり、カソード側プレート40、中間プレート50、アノード側プレート60は、大気圧により閉塞空間552側に押される。したがって、中間プレート50とカソード側プレート40との間、あるいは、中間プレート50とアノード側プレート60との間の接着力を高めることができる。また、一般に、真空の空間は断熱性が高いので閉塞空間552は高い断熱性を有する。一般に、燃料電池は低温では性能が下がるが、本実施例によれば、気温が低い場合でも、閉塞空間552によって外部との熱の移動が抑制されるので、燃料電池10の温度は低下しにくい。したがって、気温が低い場合でも燃料電池10の起動性を高めることができる。
The
図2から図5を参照して3層構造のガスセパレータ20を構成するカソード側プレート40、中間プレート50、アノード側プレート60の構成について説明する。図2は、カソード側プレート40の構成を示す平面図、図3は、中間プレート50の構成を示す平面図、図4は、中間プレート50に塗った接着剤の場所を示す平面図、図5は、アノード側プレート60の構成を示す平面図である。
The configuration of the
カソード側プレート40は、金属材料でできている。カソード側プレート40の長辺442の近傍には、この長辺442に沿って酸化ガス供給マニホールド102の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部402が形成され、この長辺442の反対側の長辺444の近傍には、長辺444に沿って酸化ガス排出マニホールド104の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部404が形成されている。
The
また、カソード側プレート40の短辺446の近傍には、この短辺446に沿って、長辺444に近い側に燃料ガス排出マニホールド108の一部を構成する燃料ガス排出用穴部408が形成され、長辺442に近い側に冷却水供給マニホールド110の一部を構成する冷却水供給用穴部410が形成され、短辺446の反対側の短辺448に近傍には、この短辺448に沿って、長辺442に近い側に燃料ガス供給マニホールド106の一部を構成する燃料ガス供給用穴部406が形成され、長辺444に近い側に冷却水排出マニホールド112一部を構成する冷却水排出用穴部412が形成されている。
Further, in the vicinity of the
カソード側プレート40には、酸化ガス供給用穴部402の内側に、酸化ガス供給用穴部402と平行に、酸化ガス供給マニホールド102から供給された酸化ガスをガスセパレータ20の内部からガスセパレータ20の外部の多孔体306に導くための細長い形状の複数の酸化ガス導入用穴部422が形成され、酸化ガス排出用穴部404の内側に、酸化ガス排出用穴部404と平行に、未反応の酸化ガスをガスセパレータ20の外部の多孔体306からガスセパレータ20内部に導いて酸化ガス排出マニホールド104に排出するための細長い形状の複数の酸化ガス導出用穴部424が形成されている。
In the
中間プレート50は、樹脂製のラミネートフィルムでできている。中間プレート50には、カソード側プレート40と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、酸化ガス供給マニホールド102の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部502と酸化ガス排出マニホールド104の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部504とが形成され、さらに、酸化ガス供給用穴部502の中間プレート50の中心側の辺に、酸化ガス供給用穴部502からガスセパレータ20内部を経由して酸化ガス導入用穴部422に連通する櫛形の酸化ガス供給用連通部522が形成され、酸化ガス排出用穴部504の中間プレート50の中心側の辺に、酸化ガス排出用穴部504からガスセパレータ20内部を経由して酸化ガス導出用穴部424に連通する櫛形の酸化ガス排出用連通部524が形成されている。
The
中間プレート50には、カソード側プレート40と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、燃料ガス供給マニホールド106の一部を構成する複数の燃料ガス供給用穴部506と燃料ガス排出マニホールド108の一部を構成する複数の燃料ガス排出用穴部506とが形成され、さらに、燃料ガス供給用穴部506の内側の辺に、燃料ガス供給用穴部506からガスセパレータ20内部を経由して、後述する燃料ガス導入用穴部426に連通する櫛形の酸化ガス供給用連通部526が形成され、燃料ガス排出用穴部506の内側の辺に、燃料ガス排出用穴部508からガスセパレータ20内部を経由して、後述する燃料ガス導出用穴部428に連通する櫛形の燃料ガス排出用連通部528が形成されている。
In the
燃料ガスは、燃料ガス供給用マニホールド106から燃料ガス供給用連通部526を通ってガスセパレータ20内部に入り、燃料ガス導入用穴部426を通ってガスセパレータ20の外部の多孔体304に導かれる。燃料ガスは多孔体304から電解質膜302に拡散する。燃料ガスの主成分は水素であり、アノード側の電極触媒層で以下の電気化学反応を起こす。
The fuel gas enters the
H2 → 2H+ + 2e- (1) H 2 → 2H + + 2e − (1)
未反応の燃料ガスは、多孔体304から燃料ガス導出用穴部428を通ってガスセパレータ20内部に入り、燃料ガス排出用連通部528を通って燃料ガス排出用マニホールド108に排出される。電気化学反応で発生した水素イオンと電子は、カソード側の電極触媒層に移動する。
Unreacted fuel gas enters the
酸化ガスは、酸化ガス供給用マニホールド102から酸化ガス供給用連通部522を通ってガスセパレータ20内部に入り、酸化ガス導入用穴部422を通ってガスセパレータ20の外部の多孔体306に導かれ、電解質膜302に拡散する。酸化ガスは、カソード側の電極触媒層で、アノード側の電極触媒層から移動してきた水素イオン及び電子と以下の電気化学反応を起こす。
The oxidant gas enters the
(1/2)O2 + 2H+ + 2e- → H2O (2) (1/2) O 2 + 2H + + 2e − → H 2 O (2)
未反応の酸化ガスは、多孔体306から酸化ガス導出用穴部424を通ってガスセパレータ20内部に入り、酸化ガス排出用連通部524を通って酸化ガス排出用マニホールド104に排出される。
Unreacted oxidizing gas enters the
中間プレート50には、さらに、カソード側プレート40と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、冷却水供給マニホールド110の一部を構成する冷却水供給用穴部510と、冷却水排出用マニホールド112の一部を構成する冷却水排出用穴部512と、外周部を除く中央部に、燃料電池10を冷却する冷却水を流すための略四角形状の冷却水流路形成用穴部514と、冷却水供給用穴部510と冷却水流路形成用穴部514とを貫通する冷却水供給用貫通孔530と、冷却水排出用穴部512と冷却水流路形成用穴部514とを貫通する冷却水排出用貫通孔532が形成されている。冷却水は、冷却水供給用マニホールド110から冷却水供給用貫通孔530を通って冷却水流路形成用穴部514に入り、燃料電池を冷却する。冷却水は、冷却水排出用貫通孔532を通って冷却水排出用マニホールド112に排出される。
The
中間プレート50の表面には、カソード側プレート40、アノード側プレート60と中間プレート50とを接着するためのエポキシ樹脂系接着剤が塗られ、接着層550が形成されている。ここで、接着層550には、中間プレート50とカソード側プレート40とが接着されるときに、あるいは中間プレート50とアノード側プレート60とが接着されるときに、閉塞空間552を形成するように中間プレートの外周に沿って接着剤が塗られていない部分554が形成されている。接着剤が塗られている部分と塗られていない部分554とでは、接着剤の厚さ分の段差がある。その結果、例えば、カソード側プレート40と中間プレート50とを接着すると、接着剤が塗られていない部分554は接着剤が塗られている部分との段差により空隙部分が生じ、この空隙部分が閉塞空間552となる。なお、上述したように、接着剤のかわりに開口部を有する接着シートを用いてもよい。
The surface of the
アノード側プレート60は、金属材料でできている。アノード側プレート60には、カソード側プレート40と重ねた場合に同じ場所に相当する位置には、酸化ガス供給マニホールド102の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部602と、酸化ガス排出マニホールド104の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部604と、燃料ガス共有用マニホールド106の一部を構成する燃料ガス供給用穴部606と、燃料ガス排出用マニホールド108の一部を構成する燃料ガス排出用穴部608と、冷却水供給用マニホールド110の一部を構成する冷却水供給用穴部610と、冷却水排出用マニホールド112の一部を構成する冷却水排出用穴部612とが形成されている。
The
また、アノード側プレート60には、燃料ガス排出用穴部608の内側に燃料ガス供給マニホールド106から供給された燃料ガスをガスセパレータ20の内部からガスセパレータ20の外部の多孔体304に導くための燃料ガス導出用穴部628が形成され、燃料ガス供給用穴部606の内側に未反応の燃料ガスをガスセパレータ20の外部の多孔体304からガスセパレータ20内部に導いて燃料ガス排出マニホールド108に排出するための燃料ガス導入用穴部626が形成されている。
In addition, the
アノード側プレート60には、さらに、中央部の領域において、複数の凸部650が形成されている。凸部650の頂点の高さはガスセパレータ20を形成したときにカソード側セパレータ40と接する高さである。したがって、ガスセパレータ20を形成したときに、カソード側セパレータ40とアノード側セパレータ60は、凸部650を介して電気的に接続される。
The
図6を用いて、シール部70の構成について説明する。図6は、シール部70の概略構成を表す平面図である。シール部70は、例えば、シリコンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴムなどの絶縁性樹脂材料によって形成されている、外周の大きさがガスセパレータ20とほぼ等しい略四角形状の部材である。シール部70には、ガスセパレータ20を構成するカソード側プレート40、中間プレート50、アノード側プレート60と重ねた場合に同じ場所に相当する位置に、酸化ガス供給間にホールド102の一部を構成する複数の酸化ガス供給用穴部702と、酸化ガス排出マニホールド104の一部を構成する複数の酸化ガス排出用穴部704と、燃料ガス供給マニホールド106の一部を構成する燃料ガス供給用穴部706と、燃料ガス排出マニホールド108の一部を構成する燃料ガス排出用穴部708と、冷却水供給マニホールド110の一部を構成する冷却水供給用穴部710と、冷却水排出マニホールド112の一部を構成する冷却水排出用穴部712とが形成されている。また、シール部70には、電解質膜302及び多孔体304、306を嵌め込むためのMEA用開口部714が形成されている。
The configuration of the
図7を用いてガスセパレータ20の製造方法について説明する。図7は、ガスセパレータ20の製造方法を模式的に示す説明図である。なお、図3の1−1断面を例にして説明する。
The manufacturing method of the
中間プレート50の表面に接着剤を塗り、接着層550を形成する(工程1)。このとき、中間プレート50とカソード側プレート40又はアノード側プレート60と接着したときに閉塞空間552が形成されるように、接着剤を塗らない開口部分554を設ける。接着剤を塗る代わりに開口部を有する接着シートを貼り付けても良い。また、中間プレート50の表面が他のプレートと熱接着できるような材質でできていてもよい。
An adhesive is applied to the surface of the
次に、真空プレス機内で、カソード側プレート40、中間プレート50、アノード側プレート60の順に、位置を合わせて重ね合わせる(工程2)。例えば、酸化ガス供給用穴部402、502、602の位置を合わせる。
Next, in the vacuum press machine, the
真空プレス機内を減圧し、カソード側プレート40と中間プレート50とアノード側プレート60とを加熱しながらプレスして接着する(工程3)。これにより接着剤を塗らない開口部分554はカソード側プレート40、中間プレート50に塞がれて負圧の閉塞空間552を形成する。
The inside of the vacuum press is depressurized, and the
上記のように作製したガスセパレータ20およびMEA30を、カソード側プレート40が、多孔体306に接し、アノード側プレート60が、多孔体304に接するようにして、ガスセパレータ20とMEA30とを交互に積層することにより、燃料電池100を製造することができる。
The
以上のように、本実施例によれば、燃料電池10は、カソード側プレート40あるいはアノード側プレート60と中間プレート50と接着層550の接着剤が塗られていない部分554により形成される真空の閉塞空間552を備えているので、大気圧の圧力により、カソード側プレート40と中間プレート50あるいはアノード側プレート60と中間プレート50の間の接着力を高めることができる。
As described above, according to the present embodiment, the fuel cell 10 has a vacuum formed by the
また、本実施例によれば、中間プレートの外周に沿って真空の閉塞空間552を備えている。真空の空間は断熱性が高いため、熱の移動が抑制されるため、燃料電池は外部の温度の影響を受けにくい。したがって、気温が低くても燃料電池10は低温になりにくく、低温時の燃料電池の起動性を高めることができる。
Further, according to the present embodiment, the vacuum closed
また、本実施例に係る燃料電池用セパレータの製造方法によれば、接着層550に接着剤を塗らない開口部分554を設けて重ね合わせ、カソード側プレート40と中間プレート50、あるいは、アノード側プレート60と中間プレート50とを真空プレスをするだけで容易に接着することができる。また接着した2枚のプレートの間には真空の閉塞空間が形成されているので、接着力が強い。
Further, according to the method for manufacturing the fuel cell separator according to the present embodiment, the
B.変形例
(1)本実施例では、閉塞空間552は、中間プレートの外周に沿って細長い形状で形成されているが、形状は細長い形状に限られない。例えば図8に示すように接着剤を塗らない開口部分554を点線状に分割配置してもよい。図8は変形例に係る中間プレート50に塗った接着剤の場所を示す平面図である。接着剤554を塗らない開口部分は点線上に分割配置されているため、閉塞空間552も点線上に分割配置される。閉塞空間552は小空間に分割されているため、閉塞空間552のいくつかの真空が破れても、カソード側プレート40あるいはアノード側プレート60と中間プレート50との間の接着強度が低下しにくい。
B. Modification (1) In this embodiment, the
(2)また、図9に示すように閉塞空間122を離散して斑点状に配置してもよい。図9は、変形例に係る中間プレート114に塗った接着剤の場所示す平面図である。本変形例によれば、接着剤を塗らない開口部分554を中間プレート50の酸化ガス用穴部502などの穴部が形成されていない領域に設けることができるので、中間プレート50の穴部が形成されていない領域を有効に使うことができる。その結果、燃料電池10を大きくすることなく中間プレート50とカソード側プレート40あるいはアノード側プレート60との接着強度を高めることができる。
(2) Further, as shown in FIG. 9, the closed space 122 may be discretely arranged in a spot shape. FIG. 9 is a plan view showing the location of the adhesive applied to the intermediate plate 114 according to the modification. According to this modification, the
(3)本実施例では、閉塞空間552は真空にしているが、閉塞空間552は真空でなくても負圧であればよい。閉塞空間122が負圧であれば、閉塞空間を設けないよりもカソード側プレート112と中間プレート114との接着強度を向上させることができる。
(3) In this embodiment, the
(4)本実施例では、カソード側プレート40、アノード側プレート60は金属材料であり、中間プレート50の材料として樹脂製のラミネートフィルムを使用しているが、プレートの材料はこれらの材料に限られない。例えば、セラミック材料、黒鉛、炭素繊維などを使用することができる。
(4) In this embodiment, the
(5)本実施例では、接着層550に開口部554を設けているが、図10に示すように、中間プレートの接着面に凹部558を備えていてもよい。図10は変形例に係る燃料電池の一部のスタックを模式的に示す断面図である。本変形例によれば、前記凹部558とカソード側プレート40あるいはアノード側プレート60とのプレートとの間で真空の閉塞空間552が形成されるので、接着力を高めることができる。図には示さないが、凹部558を中間プレート50ではなく、カソード側プレート40、アノード側プレート60に形成したり、あるいは凹部558を中間プレート50に形成するとともに、カソード側プレート40、アノード側プレート60に形成したりしてもよいことは言うまでもない。
(5) In this embodiment, the
(6)本実施例に係る製造方法では、接着層550に開口部554を形成しているが、中間プレート50、あるいはカソード側プレート40あるいはアノード側プレート60の少なくとの1つのプレートの接着面に凹部558を形成する工程を備えていてもよい。次の真空プレス工程で当該凹部558から真空の閉塞空間552を形成することができる。また、中間プレート50、あるいはカソード側プレート40あるいはアノード側プレート60の少なくとの1つのプレートの接着面に凹部558を形成する工程の代わりに、あらかじめ凹部558を備えている中間プレート50、カソード側プレート40、アノード側プレート60を製造する工程を備えていてもよい。最初からあらかじめ凹部が形成されているプレートを製造すれば、後で凹部を形成する工程を実行する必要がない。
(6) In the manufacturing method according to the present embodiment, the
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
10…燃料電池
20…ガスセパレータ
30…MEA
40…カソード側プレート
50…中間プレート
60…アノード側プレート
70…シール部
102…酸化ガス供給マニホールド
104…酸化ガス排出マニホールド
106…燃料ガス供給マニホールド
108…燃料ガス排出マニホールド
110…冷却水供給マニホールド
112…冷却水排出マニホールド
302…電解質膜
304、306…多孔体
402…酸化ガス供給用穴部
404…酸化ガス排出用穴部
406…燃料ガス供給用穴部
408…燃料ガス排出用穴部
410…冷却水供給用穴部
412…冷却水排出用穴部
422…酸化ガス導入用穴部
424…酸化ガス導出用穴部
502…酸化ガス供給用穴部
504…酸化ガス排出用穴部
506…燃料ガス供給用穴部
508…燃料ガス排出用穴部
510…冷却水供給用穴部
512…冷却水排出用穴部
514…冷却水流路形成用穴部
522…酸化ガス供給用連通部
524…酸化ガス排出用連通部
526…燃料ガス供給用連通部
528…燃料ガス排出用連通部
530…冷却水供給用貫通孔
532…冷却水排出用貫通孔
550…接着層
552…閉塞空間
554…接着剤を塗らない開口部分
558…凹部
602…酸化ガス供給用穴部
604…酸化ガス排出用穴部
606…燃料ガス供給用穴部
608…燃料ガス排出用穴部
610…冷却水供給用穴部
612…冷却水排出用穴部
626…燃料ガス導入用穴部
628…燃料ガス導出用穴部
650…凸部
702…酸化ガス供給用穴部
704…酸化ガス排出用穴部
706…燃料ガス供給用穴部
708…燃料ガス排出用穴部
710…冷却水供給用穴部
712…冷却水排出用穴部
714…MEA用開口部
10 ...
40 ...
Claims (10)
第1のプレートと、
金属以外の材料からなる第2のプレートと、
前記第1のプレートと前記第2のプレートとを接着する接着層と、
前記第1のプレートと前記第2のプレートと前記接着層により形成される負圧部と、
を備える燃料電池用セパレータ。 A fuel cell separator composed of a plurality of plates,
A first plate;
A second plate made of a material other than metal;
An adhesive layer that bonds the first plate and the second plate;
A negative pressure portion formed by the first plate, the second plate, and the adhesive layer;
A fuel cell separator.
前記接着層に開口部を備え、
前記負圧部は、前記第1のプレートと、前記第2のプレートと、前記第1のプレートと前記開口部により形成される閉塞空間である、燃料電池用セパレータ。 The fuel cell separator according to claim 1, further comprising:
The adhesive layer has an opening,
The fuel cell separator, wherein the negative pressure portion is a closed space formed by the first plate, the second plate, the first plate, and the opening.
前記負圧部は、前記第1のプレートの前記第2のプレートとの接着面と前記第2のプレートの前記第1のプレートとの接着面との少なくとも一方に形成されている凹部により形成される閉塞空間である、燃料電池用セパレータ。 The fuel cell separator according to claim 1,
The negative pressure part is formed by a recess formed in at least one of an adhesive surface of the first plate with the second plate and an adhesive surface of the second plate with the first plate. A separator for a fuel cell, which is a closed space.
前記負圧部は、前記接着層に離散して斑点状に設けられている、燃料電池用セパレータ。 In the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 3,
The said negative pressure part is a separator for fuel cells provided in the said adhesive layer discretely and in the spot shape.
前記負圧部は、前記第2のプレートの外周に沿って設けられている、燃料電池用セパレータ。 In the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 3,
The negative pressure part is a fuel cell separator provided along an outer periphery of the second plate.
前記負圧部の内部は真空である、燃料電池用セパレータ。 In the fuel cell separator according to any one of claims 1 to 5,
The fuel cell separator, wherein the inside of the negative pressure part is a vacuum.
前記第1のプレートと共に前記第2のプレートを挟持する第3のプレートを備える、燃料電池用セパレータ。 The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
A fuel cell separator, comprising: a third plate that sandwiches the second plate together with the first plate.
他のプレートが接着される接着面に凹部が形成されている、燃料電池用セパレータ構成用プレート。 A fuel cell separator constituting plate constituting a fuel cell separator composed of a plurality of plates,
A separator plate for a fuel cell, wherein a concave portion is formed on the bonding surface to which another plate is bonded.
第1のプレートに開口部を有する接着層を形成する工程と、
前記第1のプレートと第2のプレートとを重ね合わせる工程と、
真空下、前記第1のプレートと前記第2のプレートを接着する工程と
を備える燃料電池用セパレータの製造方法。 A fuel cell separator comprising a plurality of plates and comprising a negative pressure portion formed by a first plate, a second plate, and an adhesive layer that bonds the first plate and the second plate. A manufacturing method comprising:
Forming an adhesive layer having an opening in the first plate;
Superimposing the first plate and the second plate;
A method of manufacturing a fuel cell separator, comprising: adhering the first plate and the second plate under vacuum.
第1のプレートまたは第2のプレートの少なくとも一方のプレートの、他のプレートが接着される接着面に、他のプレートと接着した場合に閉塞空間が形成されるような凹部が形成されているプレートを製造する工程と、
前記第1のプレートと前記第2のプレートとを重ね合わせる工程と、
真空下、前記第1のプレートと前記第2のプレートを接着する工程と、
を備える燃料電池用セパレータの製造方法。 A method for producing a separator for a fuel cell comprising a plurality of plates and comprising a negative pressure part formed by a first plate and a second plate,
A plate in which at least one of the first plate and the second plate has a recess formed on the bonding surface to which the other plate is bonded so that a closed space is formed when bonded to the other plate. Manufacturing process,
Superimposing the first plate and the second plate;
Bonding the first plate and the second plate under vacuum;
The manufacturing method of the separator for fuel cells provided with.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006207414A JP2008034274A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006207414A JP2008034274A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008034274A true JP2008034274A (en) | 2008-02-14 |
Family
ID=39123469
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006207414A Pending JP2008034274A (en) | 2006-07-31 | 2006-07-31 | Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008034274A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009064593A (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | Welding method of metal separator for fuel cell, and welding device of metal separator for fuel cell |
JP2010055770A (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Toyota Motor Corp | Fuel cell separator and fuel cell using the same |
JP2010161011A (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | Manufacturing apparatus of separator of fuel cell |
JP2011009160A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | Fuel cell stack |
JP2011028884A (en) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell stack |
JP2011216352A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Eneos Celltech Co Ltd | Fuel cell and fuel cell system |
-
2006
- 2006-07-31 JP JP2006207414A patent/JP2008034274A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009064593A (en) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Nissan Motor Co Ltd | Welding method of metal separator for fuel cell, and welding device of metal separator for fuel cell |
JP2010055770A (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Toyota Motor Corp | Fuel cell separator and fuel cell using the same |
JP2010161011A (en) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Toyota Motor Corp | Manufacturing apparatus of separator of fuel cell |
JP2011009160A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Toyota Motor Corp | Fuel cell stack |
JP2011028884A (en) * | 2009-07-22 | 2011-02-10 | Honda Motor Co Ltd | Fuel cell stack |
JP2011216352A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Eneos Celltech Co Ltd | Fuel cell and fuel cell system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4315219B2 (en) | Fuel cell | |
JP2017139218A (en) | Method of producing fuel cell stack and method of producing metal separator for fuel cell | |
JP2005235554A (en) | Fuel cell | |
JP2008034274A (en) | Fuel cell separator, plate for fuel cell separator constitution, and manufacturing method of fuel cell separator | |
JP2008171613A (en) | Fuel cells | |
JP2000021422A (en) | Manufacture of separator for fuel cell, and the separator for fuel cell | |
JP2013033650A (en) | Membrane electrode assembly for solid electrolyte fuel cell | |
KR20100030709A (en) | Bipolarplate for fuel cell stack | |
JP2019106344A (en) | Method for manufacturing fuel cell | |
JP2008078050A (en) | Metallic separator for fuel cell and fuel cell stack | |
JP2006216294A (en) | Fuel battery cell and its manufacturing method | |
JP5081494B2 (en) | Fuel cell | |
JP2013157093A (en) | Fuel cell | |
JP5756388B2 (en) | Fuel cell | |
JP5745207B2 (en) | Separator and fuel cell | |
JP2018078003A (en) | Method for manufacturing fuel cell | |
JP2008293808A (en) | Separator and fuel cell | |
JP5092235B2 (en) | Fuel cell | |
JP2007280615A (en) | Seal structure for fuel cell and manufacturing method of seal | |
JP5050434B2 (en) | Fuel cell | |
JP5988104B2 (en) | Fuel cell | |
JP4701304B2 (en) | Fuel cell | |
JP2009266729A (en) | Fuel cell | |
JP2009252506A (en) | Fuel cell, method for manufacturing the same, and separator | |
JP5920669B2 (en) | Manufacturing method of fuel cell |