JP2008146987A - Manufacturing method for fuel-cell sealing structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックの各燃料電池セル間に形成される流路をシールするためのガスケットと、前記燃料電池セルの発電体における厚さ方向両側のGDLが一体化されたガスケット一体部品を製造する方法に関するものである。 The present invention includes a gasket for sealing a flow path formed between fuel cells of a fuel cell stack, and a gasket integrated part in which GDLs on both sides in the thickness direction of the power generator of the fuel cell are integrated. It relates to a method of manufacturing.
燃料電池は、電解質膜(イオン交換膜)の両面に一対の電極層を設けたMEA(Membrane Electrode Assembly:膜−電極複合体)の厚さ方向両側にGDL(Gas Diffusion Layer:ガス拡散層)を配置した発電体、あるいは電解質膜の両面に、多孔質のガス拡散電極層を配置したMEAからなる発電体を、セパレータで挟持して燃料電池セルとし、更にこの燃料電池セルを多数積層した、スタック構造を有する。そして、酸化ガス(空気)が、各セパレータの一方の面に形成された酸化ガス流路から、一方のGDLを介して発電体のカソード側に供給され、燃料ガス(水素)が、各セパレータの他方の面に形成された燃料ガス流路から、他方のガス拡散層を介して発電体のアノード側に供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって、電力を発生するものである。 A fuel cell has GDL (Gas Diffusion Layer) on both sides in the thickness direction of MEA (Membrane Electrode Assembly) having a pair of electrode layers on both sides of an electrolyte membrane (ion exchange membrane). A stack in which a power generation body made of MEA in which a porous gas diffusion electrode layer is disposed on both surfaces of the power generation body disposed on the electrolyte membrane is sandwiched between separators to form a fuel cell, and a number of these fuel cells are stacked. It has a structure. Then, the oxidizing gas (air) is supplied from the oxidizing gas flow path formed on one surface of each separator to the cathode side of the power generator via one GDL, and the fuel gas (hydrogen) is supplied to each separator. The fuel gas flow path formed on the other surface is supplied to the anode side of the power generator through the other gas diffusion layer, and the electrochemical reaction, which is the reverse reaction of water electrolysis, that is, water from hydrogen and oxygen is removed. Electric power is generated by the reaction to be generated.
このため、各燃料電池セルには、燃料ガスや酸化ガス、上述の電気化学反応により生成された水や、余剰空気等をシールするためのガスケットが例えば発電体に一体的に設けられ、燃料電池セルシールとしての燃料電池用シール構造体が構成される。図6及び図7は、従来の燃料電池用シール構造体の一例を示す断面図である。 For this reason, each fuel battery cell is integrally provided with a gasket for sealing a fuel gas, an oxidant gas, water generated by the above-described electrochemical reaction, surplus air, etc., for example, in the fuel cell. A fuel cell seal structure as a cell seal is formed. 6 and 7 are cross-sectional views showing an example of a conventional fuel cell seal structure.
図6及び図7において、参照符号100は、電解質膜111及びその両面に設けられた一対の電極層112,112からなるMEA110と、その両側に設けられたGDL120,120からなる発電体である。この発電体100には、ゴム状弾性材料からなるガスケット200が一体的に成形されている。
6 and 7,
図6に示される燃料電池用シール構造体は、発電体100に開設したスルーホールを通じて、成形用ゴム材料を賦形させることにより、それぞれシールリップ201を有するガスケット200,200を、発電体100の厚さ方向両側に、前記スルーホール内で成形用ゴム材料が硬化した部分202を介して互いに連結された形状に成形したものである。また、この成形に際して、低粘度又は液状である前記成形用ゴム材料の一部を、カーボン繊維等の多孔質体からなるGDL120,120に含浸させることによって、このGDL120,120に、ガスケット200,200と連続したゴム含浸部121,121を形成し、GDL120,120からの透過漏れのない構造としている(例えば下記の特許文献参照)。
しかしながら、図6に示される構造のものは、スタックとしての組立状態において両側のセパレータ300,300によってガスケット200,200に作用する圧縮荷重が、GDL120,120にも作用するため、このGDL120,120に、過度の負荷がかかるおそれがある。
However, in the structure shown in FIG. 6, the compressive load acting on the
そこで、図7に示される燃料電池用シール構造体は、ガスケット200の圧縮荷重が、GDL120,120に作用することがないように、ガスケット200を、発電体100の平面延長方向を向いた端面100aに沿って無端状に延びる基部203と、その両側に形成されたシールリップ201,201を有する形状に成形したものである。カーボン繊維等の多孔質体からなるGDL120,120の周縁部には、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を用いてガスケット200を成形する際に、この成形用ゴム材料の一部を含浸させたゴム含浸部121,121が形成されており、このゴム含浸部121,121を介してガスケット200がGDL120,120にしっかり接合されると共に、GDL120,120からの透過漏れのない構造としている。
Therefore, in the fuel cell seal structure shown in FIG. 7, the
しかしながら、カーボン繊維等の多孔質体からなるGDL120の気孔率にはバラツキがあるため、図7に示される構造のものは、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を用いて金型でガスケット200を成形する際に、GDL120,120の周縁部への成形用ゴム材料の含浸を適切に制限することが難しい。このため、成形用ゴム材料の充填圧力や粘度等を一定にしても、GDL120,120の気孔率等によっては、ゴム含浸部121,121の幅Wが必要以上に大きくなり、その分、MEA110における発電領域が狭まってしまうおそれがあった。
However, since the porosity of the
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、発電体の周縁部に沿って、その端面に接合された状態でガスケットを一体的に設けた燃料電池用シール構造体の製造において、発電体の厚さ方向両側部分を構成する多孔質体の周縁部へのガスケット成形用ゴム材料の含浸を適切に制限することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the technical problem is that the gasket is integrally formed in a state of being joined to the end face along the peripheral edge of the power generator. In the production of the provided fuel cell seal structure, the impregnation of the rubber material for molding a gasket into the peripheral portion of the porous body constituting both side portions in the thickness direction of the power generator is appropriately limited.
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法は、燃料電池セルの発電体にその平面延長方向を向いた端面に沿ってガスケットを一体的に設けた燃料電池用シール構造体の製造において、前記発電体の厚さ方向両側部分を構成する多孔質体に、前記端面から所定の間隔をもって延びるゴムコーティング部を成形する工程と、前記発電体を金型内にセットし、前記多孔質体のうち前記ゴムコーティング部の下層に位置する部分を、このゴムコーティング部を介して金型内面で押圧することにより適宜圧縮された状態とする型締め工程と、前記端面と前記金型内面との間に画成されたキャビティに、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を充填すると共にその一部を前記多孔質体の周縁部に含浸させ、架橋硬化させる工程とを備えるものである。 As a means for effectively solving the technical problem described above, the method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the present invention includes a gasket along the end face of the fuel cell generator facing the planar extension direction. In the production of the fuel cell seal structure provided integrally, the step of forming a rubber coating portion extending from the end face at a predetermined interval on the porous body constituting both side portions in the thickness direction of the power generator; A power generator is set in a mold, and a portion of the porous body located in a lower layer of the rubber coating portion is pressed by the inner surface of the mold through the rubber coating portion to be appropriately compressed. A mold clamping step, and a cavity defined between the end surface and the inner surface of the mold is filled with a low-viscosity or liquid molding rubber material, and a part of the cavity is formed on the periphery of the porous body. Immersed allowed, in which and a step of crosslinking and curing.
なお、ここでいう発電体とは、電解質膜の両面に一対の電極層を設けたMEAの厚さ方向両側に多孔質体からなるGDLを配置した発電体、あるいは電解質膜の両面に多孔質体からなるガス拡散電極層を配置した発電体を総称するものである。 Here, the power generation body means a power generation body in which a GDL made of a porous body is arranged on both sides in the thickness direction of the MEA provided with a pair of electrode layers on both sides of the electrolyte membrane, or a porous body on both sides of the electrolyte membrane. The power generator in which the gas diffusion electrode layer made of is disposed is generically named.
本発明の方法において、発電体の端面と金型内面との間に画成されたキャビティに充填された成形用ゴム材料は、架橋硬化によって、発電体の端面に沿って延びるガスケットとなるものであり、成形用ゴム材料の一部が、発電体の厚さ方向両側部分を構成する多孔質体(例えばGDL又はガス拡散電極層)の周縁部に含浸された状態で架橋硬化した部分はゴム含浸部となるものであり、ガスケットがこのゴム含浸部を介して発電体にしっかり接合された構造の燃料電池用シール構造体が得られる。 In the method of the present invention, the molding rubber material filled in the cavity defined between the end face of the power generator and the inner surface of the mold becomes a gasket extending along the end face of the power generator by cross-linking curing. Yes, part of rubber material for molding is cross-linked and hardened while impregnated in the peripheral part of the porous body (for example, GDL or gas diffusion electrode layer) constituting both sides in the thickness direction of the power generator Thus, a fuel cell seal structure having a structure in which the gasket is firmly joined to the power generator via the rubber-impregnated portion is obtained.
そして型締め工程では、多孔質体にゴムコーティング部を設けた発電体を金型内にセットして型締めすると、多孔質体は、ゴムコーティング部の下層に位置する部分が、それ以外の部分よりも大きな型締め圧力を受けることにより圧縮されて、その気孔率が減少する。このため、発電体の端面と金型内面との間に画成されたキャビティに、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を充填すると共にその一部を多孔質体の周縁部に含浸させる際に、多孔質体への成形用ゴム材料の含浸が、ゴムコーティング部による圧縮部分において有効に遮断され、多孔質体と金型内面との接触面間からの成形用ゴム材料の漏れも、ゴムコーティング部と金型内面との密接部によって堰き止められる。 In the mold clamping process, when the power generator with the rubber coating portion provided on the porous body is set in the mold and the mold is clamped, the porous body is located at the lower layer of the rubber coating portion. Compressed by receiving a larger clamping pressure, the porosity is reduced. For this reason, when the cavity defined between the end face of the power generator and the inner surface of the mold is filled with a low-viscosity or liquid molding rubber material and a part thereof is impregnated into the peripheral edge of the porous body. The impregnation of the rubber material for molding into the porous body is effectively cut off at the compression part by the rubber coating part, and the rubber material for molding from the contact surface between the porous body and the inner surface of the mold also has a rubber coating. It is dammed by the intimate contact between the part and the inner surface of the mold.
本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法において一層好ましくは、型締め時に金型内面に押圧されたゴムコーティング部により圧縮される多孔質体の圧縮率が20〜50%となるように、前記ゴムコーティング部の高さが設定される。これは、多孔質体の圧縮率が20%未満では、成形用ゴム材料の含浸に対する制限作用が十分でなくなり、50%超では、GDL等の多孔質体に過度な負荷がかかるからである。 In the method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the present invention, more preferably, the compressibility of the porous body compressed by the rubber coating portion pressed against the inner surface of the mold during clamping is 20 to 50%. The height of the rubber coating portion is set. This is because if the compressibility of the porous body is less than 20%, the limiting effect on the impregnation of the molding rubber material is not sufficient, and if it exceeds 50%, an excessive load is applied to the porous body such as GDL.
本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法によれば、ガスケットがゴム含浸部を介して発電体にしっかり接合された燃料電池用シール構造体を得ることができる。そして、ガスケット成形過程での多孔質体への成形用ゴム材料の含浸が、ゴムコーティング部による多孔質体の圧縮部分で有効に制限されるので、ゴム含浸部を一定の幅に制限することができ、このため、MEAの発電領域が狭まってしまうのを有効に防止することができる。また、多孔質体と金型内面との接触面間から発電領域側へ漏れようとする成形用ゴム材料も、ゴムコーティング部によって堰き止められるので、発電領域側へのゴムバリの発生も有効に防止することができる。したがって、製造過程での各種の制御に必要な不確定要素を減少させて、ロバスト性を向上させることができる。 According to the method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the present invention, it is possible to obtain a fuel cell seal structure in which a gasket is firmly joined to a power generator via a rubber-impregnated portion. And, since the impregnation of the molding rubber material into the porous body in the gasket molding process is effectively limited at the compression portion of the porous body by the rubber coating portion, the rubber impregnation portion can be limited to a certain width. Therefore, it is possible to effectively prevent the power generation area of the MEA from being narrowed. In addition, rubber material for molding that tries to leak from the contact surface between the porous body and the inner surface of the mold to the power generation area side is also dammed by the rubber coating part, effectively preventing the occurrence of rubber burrs on the power generation area side. can do. Therefore, it is possible to improve the robustness by reducing the uncertainties necessary for various controls in the manufacturing process.
以下、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法において、GDLにゴムコーティング部を成形する工程を示す説明図、図2は、型締め工程を示す説明図、図3は、本発明によって製造された燃料電池用シール構造体を示す説明図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of a method for producing a fuel cell seal structure according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a process of forming a rubber coating portion on GDL in a method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory view showing a mold clamping process, and FIG. It is explanatory drawing which shows the sealing structure for fuel cells manufactured by invention.
図1において、参照符号1は燃料電池のセルを構成する発電体で、電解質膜11の両面に一対の電極層12を設けたMEA10の厚さ方向両側に、GDL20を配置したものである。GDL20には、まず、発電体1における平面延長方向を向いた端面1aから所定の間隔Lをもって延びるゴムコーティング部2を所要の高さhで成形する。端面1aからゴムコーティング部2までの間隔Lは、GDL20に形成すべきゴム含浸層(後述)の幅を考慮して適切に決められる。なお、GDL20は、請求項1に記載された「多孔質体」に相当するものであって、すなわちカーボン繊維等の多孔質体からなる。
In FIG. 1,
ゴムコーティング部2は、低粘度又は液状の成形用ゴム材料(未加硫ゴムコンパウンドを有機溶媒に分散させたゴムインクも含む)を用いて、シルクスクリーン印刷法、ディスペンサー法、圧縮成形法、あるいは射出成形法により成形することができる。使用可能な成形用ゴム材料としては、液状EPDM、液状フッ素ゴム、液状シリコーンゴム、液状アクリルゴムなどが挙げられ、MEA10における発電機能に悪影響を及ぼす溶出ガスなどを発生しないものであれば、特に限定しないが、後述のガスケット3を成形するゴム材料と同質のものが好ましく、架橋硬化後のゴム硬度がHs20〜70、好ましくはHs20〜40の柔軟なものが良い。
The
ゴムコーティング部2は、成形の際に、その成形用ゴム材料の一部がGDL20の表層部に含浸された状態で硬化するため、このGDL20にしっかり接合される。
The
ゴムコーティング部2が成形された発電体1は、図2に示されるように、金型4内にセットされる。すなわち、金型4は互いに接離される上型41と下型42からなるものであって、互いに対向されるその内面には、発電体1の周縁部をゴムコーティング部2と共に型締めによって挟持可能な挟持面41a,42aが形成され、その外周側へ延びる内面と、発電体1の端面1aとの間でキャビティ43が画成されるようになっている。
The
上型41には、キャビティ43へ液状ゴムを充填するためのゲート44が、挟持面41aへ向けて開設されている。このゲート44の内端開口は、上型41の挟持面41aのうち、発電体1のゴムコーティング部2との密接位置よりもキャビティ43側に位置している。
In the
キャビティ43は、図3に示されるガスケット3を成形する空間であって、すなわち、ガスケット3の基部33と対応する形状の基部成形部431と、ガスケット3のシールリップ32,33と対応する形状のシールリップ成形部432,433とからなる。また、図2に示される型締め状態での挟持面41a,42a間の対向距離は、発電体1の厚さt(図1参照)にほぼ等しい。
The
このため、金型4を図2に示されるように型締めすると、GDL20の表面から突出したゴムコーティング部2が上型41及び下型42の挟持面41a,42aに押圧されて、GDL20のうちゴムコーティング部2の下層に位置する部分が、このゴムコーティング部2を介して圧縮されることになる(圧縮部21)。
For this reason, when the
ここで、ゴムコーティング部2の高さh(図1参照)が高いほど、GDL20における圧縮部21の圧縮率も高くなるが、好ましくは、前記圧縮率が20〜50%となるように、ゴムコーティング部2の高さhが設定される。
Here, the higher the height h (see FIG. 1) of the
次に、図2に示される型締め状態で、不図示の成形機からゲート44を通じて、低粘度又は液状の成形用ゴム材料(未加硫ゴムコンパウンドを有機溶媒に分散させたゴムインクも含む)を、キャビティ43内へ充填する。使用可能な成形用ゴム材料としては、ゴムコーティング部2の材料と同様、液状EPDM、液状フッ素ゴム、液状シリコーンゴム、液状アクリルゴムなどが挙げられ、MEA10における発電機能に悪影響を及ぼす溶出ガスなどを発生しないものであれば、特に限定しない。
Next, in the clamped state shown in FIG. 2, a low-viscosity or liquid molding rubber material (including rubber ink in which an unvulcanized rubber compound is dispersed in an organic solvent) is fed from a molding machine (not shown) through a
多孔質体であるGDL20には、無数の連続気孔が存在するため、ゲート44から所要の圧力で注入される低粘度又は液状の成形用ゴム材料は、GDL20のうち、ゴムコーティング部2による圧縮部21の外周側(周縁部22)を通じてキャビティ43内へ充填される。このため、GDL20の周縁部22には成形用ゴム材料が含浸されることになる。
Since the
また、ゲート44からGDL20の周縁部22へ向けて注入された低粘度又は液状の成形用ゴム材料の一部は、キャビティ43と反対側へも浸透しようとするが、そこは、ゴムコーティング部2による圧縮部21となっていて、圧縮により気孔率が減少し、気孔の間隙が小さくなっているため、流動抵抗が大きく、容易に浸透することができない。このため、GDL20への成形用ゴム材料の含浸が、圧縮部21の外周側の領域(周縁部22)に制限されることになる。
Further, a part of the low-viscosity or liquid molding rubber material injected from the
金型4内に充填された成形用ゴム材料が架橋硬化したら、上型41と下型42を離間することによって型開きを行い、製品(燃料電池用シール構造体)を取り出す。この燃料電池用シール構造体は、図3に示されるように、電解質膜11及びその両面の電極層12,12からなるMEA10の両側にGDL20,20が設けられた発電体1と、その平面延長方向を向いた端面1aに沿って一体的に成形されたゴム状弾性材料からなるガスケット3とを備える。
When the molding rubber material filled in the
詳しくは、ガスケット3は、発電体1の平面延長方向を向いた端面1aに沿って無端状に延びる基部31と、そこから厚さ方向両側へ突出したシールリップ32,33を有する形状であって、図2のキャビティ43内で成形された部分である。このガスケット3の基部31は、上述した成形の過程でGDL20,20の周縁部22,22に含浸された成形用ゴム材料が硬化したゴム含浸部23,23を介して、GDL20,20にしっかり接合されている。
Specifically, the
ゴム含浸部23,23から見てガスケット3と反対側(内周側)となる部分は、圧縮部21,21となっていて、ここではGDL20におけるゴムの含有率が急激に減少する形でゴムの含浸が遮断されている。また、この圧縮部21,21の表面側にはそれぞれゴムコーティング部2が存在している。
The portions on the opposite side (inner peripheral side) from the
上記構成を備える図3の燃料電池用シール構造体は、燃料電池スタックとしての組立状態において、ガスケット3のシールリップ32,33が、図中一点鎖線で示される両側のセパレータ5に適当に圧縮された状態で密接することにより、燃料ガスや酸化ガス等に対するシール機能を奏する。そして、このガスケット3は、発電体1の平面延長方向を向いた端面1aに沿ってその外周を延びるように設けられているので、圧縮による反力がGDL20,20に過度な負荷となって直接作用するようなことはない。
In the fuel cell seal structure of FIG. 3 having the above-described configuration, the
また、多孔質であるGDL20,20の周縁部22は、ゴム含浸部23,23によって連続気孔の存在しない組織となっており、しかもその外周側がガスケット3で包囲されているので、密封対象のガス等が、GDL20,20の内部をその平面延長方向へ移動して外部へ浸透漏れするのを防止できる。
Further, the
ここで、図4は、比較例としての燃料電池用シール構造体の製造方法を示す説明図である。すなわち、この図4に示されるように、金型内面(上型41及び下型42の挟持面41a,42a)に絞り部41b,42bを突設することによっても、GDL20に、成形用ゴム材料の含浸を制限するための圧縮部21を形成することが可能である。したがって、この方法でも、GDL20への成形用ゴム材料の含浸(ゴム含浸部23)を、周縁部22に制限することができる。
Here, FIG. 4 is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the sealing structure for fuel cells as a comparative example. That is, as shown in FIG. 4, the rubber material for molding is also formed on the
しかしながら、GDL20に対する型締め力は低いものであり、金型内面とGDL20との接触面間には、GDL20の気孔による微細な連続間隙が無数に存在する。しかも、GDL20の撥水処理による気孔率の低下等によって、ゲート44から注入される成形用ゴム材料の圧力が上昇する。このため、図4に示される比較例の方法によれば、成形用ゴム材料の一部は、前記連続間隙によって、金型内面の絞り部41b,42bとGDL20の圧縮部21との接触面間を通過し、この圧縮部21より内側の領域(発電領域)の表面部に滲み出ることによるゴムバリ34が発生しやすい。そしてこのようなゴムバリ34の発生を防止するために、GDL20の性状(気孔率など)、成形用ゴム材料の流動性、成形圧力などを適切に選定・制御することが困難である。
However, the clamping force for the
しかも、GDL20の圧縮率にはバラツキがあるため、絞り部41bによる圧縮部21と、それ以外の部分との境界で圧縮率の差が大きくなって、この境界部分に破損を生じるおそれがある。
Moreover, since the compression rate of the
これに対し、本発明の方法によれば、図2に示される型締め状態において、ゴムコーティング部2,2が、上型41及び下型42の挟持面41a,42aに、自らの弾性やGDL20の圧縮部21の圧縮反力に由来する適当な面圧をもって密接されるので、ゲート44からGDL20の周縁部22に流入した低粘度又は液状の成形用ゴム材料が、ゴムコーティング部2,2と前記挟持面41a,42aとの密接面で堰き止められ、その内周側へ漏れることはない。また、ゴムコーティング部2と圧縮部21は互いに接合されているので、両者間に漏れ経路が形成されることもない。
On the other hand, according to the method of the present invention, in the mold clamping state shown in FIG. 2, the
したがって、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を用いて、金型4でガスケット3を成形する際に、GDL20,20の周縁部22,22への成形用ゴム材料の含浸領域を確実に制御することができ、このため、カーボン繊維等の多孔質体からなるGDL20,20の気孔率等のバラツキによって、ゴム含浸部23,23の幅が必要以上に大きくなってしまうのを有効に防止して、MEA10における所定の発電領域を確保することができる。しかも、発電体1と金型内面との接触面間に沿って発電領域側へ漏れようとする成形用ゴム材料も、ゴムコーティング部2によって堰き止められるので、前記発電領域に図4のようなゴムバリ34が発生したり破損が発生するのを防止することができる。
Therefore, when the
なお、上述した図1〜図3に示される形態は、発電体1が、電解質膜11の両面に電極層12,12を設けたMEA10の厚さ方向両側に、多孔質体からなるGDL20を配置したものである場合について説明したが、本発明は、発電体1がMEAからなるものについても実施することができる。図5は、その一例として、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法における他の実施の形態を示す説明図である。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 described above, the
すなわち、図5において、発電体1は、電解質膜11の両面に、例えばGDLなどに使われるカーボン繊維等からなる多孔質体の少なくとも電解質膜接触面に電極用触媒を担持したガス拡散電極層13,13を、積層状態に設けたものである。この場合も、基本的には先に説明した方法と同様の工程で、燃料電池用シール構造体を製造することができる。
That is, in FIG. 5, the
詳しくは、まずガス拡散電極層13に、発電体1における平面延長方向を向いた端面1aから所定の間隔Lをもって延びるゴムコーティング部2を所要の高さで成形する。次に、この発電体1を金型内にセットし、型締めして、前記端面1aと金型内面との間に画成されたキャビティに、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を充填すると共にその一部をガス拡散電極層13の周縁部に含浸させ、架橋硬化させる。
Specifically, first, the
この方法によって製造された燃料電池用シール構造体は、図5に示されるように、電解質膜11及びその両面のガス拡散電極層13,13からなる発電体(MEA)1と、その平面延長方向を向いた端面1aに沿って一体的に成形されたゴム状弾性材料からなるガスケット3とを備えるものであって、ガスケット3は、その基部31が、上述した成形の過程でガス拡散電極層13,13の周縁部に含浸された成形用ゴム材料が硬化することによって形成されたゴム含浸部13b,13bを介して、ガス拡散電極層13,13にしっかり接合されている。
As shown in FIG. 5, the fuel cell seal structure manufactured by this method includes a power generation body (MEA) 1 including an
そしてこの実施の形態によれば、型締め工程において、金型にセットされた発電体1のガス拡散電極層13のうち、ゴムコーティング部2の下層に位置する部分が、それ以外の部分よりも大きな型締め圧力を受けて圧縮され、その気孔率が減少するため、このガス拡散電極層13の周縁部に対する低粘度又は液状の成形用ゴム材料の含浸が、ゴムコーティング部2による圧縮部13aにおいて有効に遮断される。このため、ゴム含浸部13bを一定の幅に制限することができ、発電領域が狭まってしまうのを有効に防止することができる。
And according to this embodiment, the part located in the lower layer of the
また、ガス拡散電極層13と金型内面との接触面間からの成形用ゴム材料の漏れも、ゴムコーティング部2と金型内面との密接部によって堰き止められるので、圧縮部13aよりも発電領域側にゴムバリが発生するようなことがない。
In addition, leakage of the molding rubber material from between the contact surfaces of the gas
1 発電体
1a 端面
10 MEA
11 電解質膜
12 電極層
13 ガス拡散電極層(多孔質体)
20 GDL(多孔質体)
21 圧縮部
22 周縁部
23 ゴム含浸部
2 ゴムコーティング部
3 ガスケット
4 金型
41 上型
42 下型
41a,42a 挟持面
43 キャビティ
44 ゲート
DESCRIPTION OF
11
20 GDL (porous material)
21
Claims (2)
前記発電体(1)の厚さ方向両側部分を構成する多孔質体(20,13)に、前記端面(1a)から所定の間隔をもって延びるゴムコーティング部(2)を成形する工程と、
前記発電体(1)を金型(4)内にセットし、前記多孔質体(20,13)のうち前記ゴムコーティング部(2)の下層に位置する部分を、このゴムコーティング部(2)を介して金型内面で押圧することにより適宜圧縮された状態とする型締め工程と、
前記端面(1a)と前記金型内面との間に画成されたキャビティ(43)に、低粘度又は液状の成形用ゴム材料を充填すると共にその一部を前記多孔質体(20,13)の周縁部に含浸させ、架橋硬化させる工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池用シール構造体の製造方法。 In the production of a fuel cell seal structure in which a gasket (3) is integrally provided along an end surface (1a) facing the planar extension direction of a power generator (1) of a fuel cell,
Forming a rubber coating portion (2) extending from the end face (1a) at a predetermined interval on the porous bodies (20, 13) constituting both sides in the thickness direction of the power generation body (1);
The power generation body (1) is set in a mold (4), and a portion of the porous body (20, 13) located below the rubber coating portion (2) is defined as the rubber coating portion (2). A mold clamping step that is appropriately compressed by pressing on the inner surface of the mold via
A cavity (43) defined between the end face (1a) and the inner surface of the mold is filled with a low-viscosity or liquid molding rubber material, and a part of the cavity (43) is filled with the porous body (20, 13). A step of impregnating the peripheral edge of the resin and crosslinking and curing;
The manufacturing method of the sealing structure for fuel cells characterized by the above-mentioned.
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