JP2008166237A - Fuel cell, seal-integrated member structuring fuel cell, and its manufacturing method - Google Patents

Fuel cell, seal-integrated member structuring fuel cell, and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2008166237A
JP2008166237A JP2007000663A JP2007000663A JP2008166237A JP 2008166237 A JP2008166237 A JP 2008166237A JP 2007000663 A JP2007000663 A JP 2007000663A JP 2007000663 A JP2007000663 A JP 2007000663A JP 2008166237 A JP2008166237 A JP 2008166237A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal
laminated
diffusion layer
reinforcing
integrated
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
Application number
JP2007000663A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5125102B2 (en
Inventor
Fuminari Shizuku
文成 雫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007000663A priority Critical patent/JP5125102B2/en
Publication of JP2008166237A publication Critical patent/JP2008166237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5125102B2 publication Critical patent/JP5125102B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain cross leak in a fuel cell of a stack structure. <P>SOLUTION: The seal-integrated member structures a fuel cell by lamination. For the manufacturing method of the seal-integrated member having a lamination member and a seal member integrated with an end part of the lamination member to seal between adjacent members at lamination, a lamination member containing at least an electrolyte membrane, a first diffusion layer arranged on one side of the electrolyte membrane and a second diffusion layer arranged on the other side of the electrolyte membrane is prepared, and reinforcing members for reinforcing the seal member from inside are prepared. The reinforcing members are supported with the use of the end part of the lamination member, and the seal member is injection molded so as to cover the supported part with at least the use of the lamination member among the reinforcing members. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池、燃料電池を構成するシール一体部材、および、その製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell, a seal integrated member constituting the fuel cell, and a manufacturing method thereof.

燃料電池、例えば、固体高分子型燃料電池は、電解質膜を挟んで対峙する2つの電極(燃料極と酸素極)にそれぞれ反応ガス(水素を含有する燃料ガスと酸素を含有する酸化ガス)を供給して電気化学反応を引き起こすことにより、物質の持つ化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。かかる燃料電池の主要な構造として、略平板状の電解質膜を含む積層部材とセパレータとを交互に積層して、積層方向に締結する、いわゆるスタック構造のものが知られている。   In a fuel cell, for example, a polymer electrolyte fuel cell, a reactive gas (a fuel gas containing hydrogen and an oxidizing gas containing oxygen) is respectively applied to two electrodes (a fuel electrode and an oxygen electrode) facing each other with an electrolyte membrane interposed therebetween. By supplying and causing an electrochemical reaction, the chemical energy of the substance is directly converted into electrical energy. As a main structure of such a fuel cell, a so-called stack structure is known in which laminated members including substantially flat electrolyte membranes and separators are alternately laminated and fastened in the lamination direction.

ところで、上記スタック構造の燃料電池として、膜電極接合体を両面からガス拡散層で挟んでなる積層部材の端部にシール部材を一体成形すると共に、シール部材の内部に補強部材を設ける技術が知られている(例えば、特許文献1)。   By the way, as a fuel cell having the above-mentioned stack structure, there is known a technique in which a sealing member is integrally formed at the end of a laminated member in which a membrane electrode assembly is sandwiched between gas diffusion layers from both sides, and a reinforcing member is provided inside the sealing member. (For example, Patent Document 1).

特開2001−102072号公報JP 2001-102072 A 国際公開WO01/017048号公報International Publication WO01 / 017048 特開2003−68319号公報JP 2003-68319 A 特開2002−329512号公報JP 2002-329512 A 特開2004−142127号公報JP 2004-142127 A 特開2006−210234号公報JP 2006-210234 A

しかしながら、上記従来技術では、一方の反応ガス(例えば、酸化ガス)が、電解質膜とシール部材との間を通って、他方の反応ガス(例えば、燃料ガス)と混合してしまう現象、いわゆるクロスリークを引き起こすおそれがあった。   However, in the above prior art, one reaction gas (for example, oxidizing gas) passes between the electrolyte membrane and the seal member and mixes with the other reaction gas (for example, fuel gas), so-called cross. There was a risk of causing a leak.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スタック構造の燃料電池においてクロスリークを抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress cross leak in a fuel cell having a stack structure.

上記課題を解決するために本発明の第1の態様は、積層されて燃料電池を構成するシール一体部材であって、積層部材と、前記積層部材の端部と一体化され、積層されたときに隣接部材との間をシールするためのシール部材とを有するシール一体部材の製造方法を提供する。第1の態様に係る製造方法は、解質膜と、前記電解質膜の一の側に配置された第1の拡散層と、前記電解質膜の他の側に配置された第2の拡散層と、を少なくとも含む前記積層部材を準備し、前記シール部材を内部から補強するための補強部材を準備し、前記積層部材の端部を用いて前記補強部材を支持し、前記補強部材のうち少なくとも前記積層部材を用いて支持された部分を覆うように、前記シール部材を成形する。   In order to solve the above-described problem, a first aspect of the present invention is a seal integrated member that is stacked to constitute a fuel cell, and is integrated with a stacked member and an end portion of the stacked member. A method for producing a seal integral member having a seal member for sealing between adjacent members. The manufacturing method according to the first aspect includes a denatured membrane, a first diffusion layer disposed on one side of the electrolyte membrane, and a second diffusion layer disposed on the other side of the electrolyte membrane. The laminated member including at least, the reinforcing member for reinforcing the seal member from the inside is prepared, the reinforcing member is supported using an end portion of the laminated member, and at least the reinforcing member The sealing member is formed so as to cover a portion supported using the laminated member.

第1の態様に係る製造方法によれば、積層部材の端部を用いて補強部材を支持して、シール部材の成形を行うので、補強部材を外部から支持する必要がなく、補強部材のうち支持される部分が外部に露出しない。この結果、補強部材の腐食を抑制してクロスリークを抑制することができる。   According to the manufacturing method according to the first aspect, since the reinforcing member is supported by using the end portion of the laminated member and the sealing member is molded, it is not necessary to support the reinforcing member from the outside, and among the reinforcing members The supported part is not exposed to the outside. As a result, corrosion of the reinforcing member can be suppressed and cross leakage can be suppressed.

第1の態様に係る製造方法において、前記積層部材の端部の一部は、他の部分より外側に延在し、前記補強部材は、前記延在している部位に重なることにより支持されても良い。   In the manufacturing method according to the first aspect, a part of the end portion of the laminated member extends outward from the other part, and the reinforcing member is supported by overlapping the extending part. Also good.

第1の態様に係る製造方法において、前記補強部材の支持は、前記積層部材のうち、少なくとも前記第1の拡散層を用いて行われても良く、少なくとも前記第1の拡散層と前記第2の拡散層とを用いて行われても良い。こうすれば、比較的強度のある拡散層を用いて、補強部材を支持するので、補強部材を高い精度で位置決めできる。   In the manufacturing method according to the first aspect, the reinforcing member may be supported using at least the first diffusion layer among the laminated members, and at least the first diffusion layer and the second layer. The diffusion layer may be used. In this case, the reinforcing member is supported by using the diffusion layer having a relatively strong strength, so that the reinforcing member can be positioned with high accuracy.

第1の態様に係る製造方法において、前記補強部材の支持は、前記積層部材のうち、少なくとも前記電解質膜を用いて行われても良い。   In the manufacturing method according to the first aspect, the reinforcing member may be supported using at least the electrolyte membrane among the laminated members.

第1の態様に係る製造方法において、前記補強部材を支持する際に、前記補強部材は、前記積層部材に接着されても良い。こうすれば、より確実に補強部材の位置決めができるため、精度良くシール一体部材を製造することができる。さらに、シール部材が積層部材の面方向に変形することを抑制して、クロスリークをより抑制することができる。   In the manufacturing method according to the first aspect, when the reinforcing member is supported, the reinforcing member may be bonded to the laminated member. In this way, since the reinforcing member can be positioned more reliably, the integrated seal member can be manufactured with high accuracy. Furthermore, it is possible to further suppress the cross leak by suppressing the seal member from being deformed in the surface direction of the laminated member.

第1の態様に係る製造方法において、シール部材の成形において、前記シール部材は、前記積層部材における発電領域の周囲に第1のシールラインを有すると共に、前記第1のシールラインの内側に前記補強部材が露出しないように形成されても良い。こうすれば、補強部材が反応ガスや生成水に曝されないため、補強部材の腐食を抑制してクロスリークを抑制することができる。   In the manufacturing method according to the first aspect, in the molding of the seal member, the seal member has a first seal line around a power generation region in the laminated member, and the reinforcement is inside the first seal line. You may form so that a member may not be exposed. By doing so, the reinforcing member is not exposed to the reaction gas or the generated water, so that corrosion of the reinforcing member can be suppressed and cross leakage can be suppressed.

第1の態様に係る製造方法において、前記シール部材の成形において、前記シール部材は、前記積層部材の外側に配置されたマニホールド孔の周囲に第2のシールラインを有すると共に、前記第2のシールラインの内側に前記補強部材が露出しないように形成されても良い。こうすれば、補強部材が反応ガスや冷却媒体に曝されないため、補強部材の腐食を抑制してクロスリークを抑制することができる。   In the manufacturing method according to the first aspect, in the molding of the seal member, the seal member has a second seal line around a manifold hole arranged outside the laminated member, and the second seal The reinforcing member may be formed so as not to be exposed inside the line. In this way, the reinforcing member is not exposed to the reaction gas or the cooling medium, and therefore, corrosion of the reinforcing member can be suppressed and cross leakage can be suppressed.

第2の態様は、積層されて燃料電池を構成するシール一体部材を提供する。第2の態様に係るシール一体部材は、電解質膜と、前記電解質膜の一の側に配置された第1の拡散層と、前記電解質膜の他の側に配置された第2の拡散層と、を少なくとも含む積層部材と、積層されたときに隣接部材との間をシールすると共に、前記積層部材の端部と一体化しているシール部材と、前記積層部材の端部を用いて支持されていると共に、前記シール部材を内部から補強するための補強部材と、を備え、前記補強部材のうち少なくとも前記積層部材を用いて支持された部分は、前記シール部材によって被覆されている。   A 2nd aspect provides the seal integrated member which is laminated | stacked and comprises a fuel cell. The seal integrated member according to the second aspect includes an electrolyte membrane, a first diffusion layer disposed on one side of the electrolyte membrane, and a second diffusion layer disposed on the other side of the electrolyte membrane. , And a laminated member that includes at least a laminated member that seals between adjacent members when laminated, a seal member that is integrated with an end of the laminated member, and an end of the laminated member And a reinforcing member for reinforcing the sealing member from the inside, and at least a portion of the reinforcing member that is supported by using the laminated member is covered with the sealing member.

第2の態様に係るシール一体部材によれば、補強部材が積層部材を用いて支持されているので、シール部材の変形が抑制される。この結果、シール性が向上し、ガス漏れやクロスリークを抑制することができる。   According to the seal integrated member according to the second aspect, since the reinforcing member is supported using the laminated member, deformation of the seal member is suppressed. As a result, the sealing performance is improved and gas leakage and cross leakage can be suppressed.

本発明の第2の態様に係るシール一体部材は、第1の態様に係る製造方法とどうように、種々の態様で実現され得る。   The seal integrated member according to the second aspect of the present invention can be realized in various aspects, like the manufacturing method according to the first aspect.

本発明は、この他にも、上記第1の態様に係る製造方法で製造されたシール一体部材、シール一体部材を複数個積層して構成された燃料電池、あるいは、上記第2の態様に係るシール一体部材をシール一体部材を、セパレータを挟んで複数個積層して構成された燃料電池、かかる燃料電池を搭載した車両、を始めとして、種々の態様にて実現され得る。   In addition to this, the present invention also relates to a seal integrated member manufactured by the manufacturing method according to the first aspect, a fuel cell configured by stacking a plurality of seal integrated members, or the second aspect. The present invention can be realized in various modes including a fuel cell configured by stacking a plurality of seal integrated members and a plurality of seal integrated members with a separator interposed therebetween, and a vehicle equipped with such a fuel cell.

以下、燃料電池、燃料電池を構成するアッセンブリ、および、燃料電池を構成するシール一体部材について、図面を参照しつつ、実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, a fuel cell, an assembly constituting the fuel cell, and a seal integrated member constituting the fuel cell will be described based on examples with reference to the drawings.

A.実施例:
・燃料電池の構成
本発明の実施例に係る燃料電池の概略構成について説明する。図1は、実施例における燃料電池の構成を示す説明図である。図2は、実施例におけるシール一体部材の構成を示す説明図である。
A. Example:
-Configuration of Fuel Cell A schematic configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of a fuel cell in an embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the seal integrated member in the embodiment.

燃料電池10は、複数のセパレータ14と、複数のシール一体部材12を交互に積層したスタック構造を有している。図1における符号11は、スタック構造の一部分を示し、図1では、かかる一部分11の構成を拡大して示している。   The fuel cell 10 has a stack structure in which a plurality of separators 14 and a plurality of seal integrated members 12 are alternately stacked. Reference numeral 11 in FIG. 1 indicates a part of the stack structure, and FIG. 1 shows an enlarged configuration of the part 11.

燃料電池10は、スタック構造を貫通する複数のマニホールドを有している。各マニホールドは、燃料ガスとしての水素と、酸化ガスとしての空気と、冷却水の、それぞれの供給・排出を担う流路である。各マニホールドは、セパレータ14と、シール一体部材12の周縁部にそれぞれ設けられたマニホールド孔16a〜16fによって形成されている。マニホールド孔16aは水素の供給口であり、マニホールド孔16bは水素の排出口である。マニホールド孔16cは冷却水の供給口であり、マニホールド孔16dは冷却水の排出口である。また、マニホールド孔16eは空気の供給口であり、マニホールド孔16fは空気の排出口である。   The fuel cell 10 has a plurality of manifolds that penetrate the stack structure. Each manifold is a flow path responsible for supply / discharge of hydrogen as a fuel gas, air as an oxidizing gas, and cooling water. Each manifold is formed by a separator 14 and manifold holes 16 a to 16 f provided in the peripheral edge portion of the seal integrated member 12. The manifold hole 16a is a hydrogen supply port, and the manifold hole 16b is a hydrogen discharge port. The manifold hole 16c is a cooling water supply port, and the manifold hole 16d is a cooling water discharge port. The manifold hole 16e is an air supply port, and the manifold hole 16f is an air discharge port.

セパレータ14は、3枚の金属(例えば、ステンレス)の薄板、すなわち、カソードプレート14aと、中間プレート14bと、アノードプレート14cとを積層して形成される三層積層型セパレータである。カソードプレート14aはシール一体部材12のカソード側(図1における下側)に接し、アノードプレート14cはシール一体部材12のアノード側(図1における上側)に接するように積層される。   The separator 14 is a three-layer laminated separator formed by laminating three metal (for example, stainless steel) thin plates, that is, a cathode plate 14a, an intermediate plate 14b, and an anode plate 14c. The cathode plate 14a is in contact with the cathode side (lower side in FIG. 1) of the seal integrated member 12, and the anode plate 14c is stacked in contact with the anode side (upper side in FIG. 1) of the seal integrated member 12.

セパレータ14は、マニホールド孔16aを介して供給された水素を後述する積層部材30のアノード側に供給し、マニホールド孔16eを介して供給された空気を後述する積層部材30のカソード側に供給する構造を有する。またセパレータ14は、シール一体部材12で発生した電気の集電機能と、マニホールド孔16cを介して冷却水を中間プレート14bに供給して、冷却を行う機能も実現する。さらに、セパレータ14は、燃料ガスや冷却水をそれぞれの排出用マニホールド孔へ導く構造を有する。なお、セパレータ14としては、三層積層型以外の任意の構造のものを使用可能である。   The separator 14 supplies hydrogen supplied via the manifold hole 16a to the anode side of the laminated member 30 described later, and supplies air supplied via the manifold hole 16e to the cathode side of the laminated member 30 described later. Have The separator 14 also realizes a function of collecting electricity generated by the seal integrated member 12 and a function of cooling by supplying cooling water to the intermediate plate 14b via the manifold hole 16c. Further, the separator 14 has a structure for guiding the fuel gas and the cooling water to the respective discharge manifold holes. In addition, as the separator 14, the thing of arbitrary structures other than a three-layer lamination type can be used.

シール一体部材12は、積層部材30と、シール部材40と、補強部材20を備えている。図2には、シール一体部材12の断面図(図1におけるI−I切断面)が示されている。   The seal integrated member 12 includes a laminated member 30, a seal member 40, and a reinforcing member 20. FIG. 2 shows a cross-sectional view (II cut surface in FIG. 1) of the seal integrated member 12.

図2に示すように、積層部材30は、電解質膜32と、電解質膜32のアノード側の面に接して配置されたアノード側拡散層34aと、電解質膜32のカソード側の面に接して配置されたカソード側拡散層34bと、アノード側多孔体36aと、カソード側多孔体36bと、から構成されている。アノード側多孔体36aは、電解質膜32のアノード側にアノード側拡散層34aを挟んで配置され、カソード側多孔体36bは、電解質膜32のカソード側にカソード側拡散層34bを挟んで配置されている。カソード側多孔体36bは、シール一体部材12のカソード側に配置されたセパレータ14に接触している。アノード側多孔体36aは、シール一体部材12のアノード側に配置されたセパレータ14に接触する。   As shown in FIG. 2, the laminated member 30 is disposed in contact with the electrolyte membrane 32, the anode-side diffusion layer 34 a disposed in contact with the anode-side surface of the electrolyte membrane 32, and the cathode-side surface of the electrolyte membrane 32. The cathode side diffusion layer 34b, the anode side porous body 36a, and the cathode side porous body 36b are configured. The anode side porous body 36a is disposed on the anode side of the electrolyte membrane 32 with the anode side diffusion layer 34a interposed therebetween, and the cathode side porous body 36b is disposed on the cathode side of the electrolyte membrane 32 with the cathode side diffusion layer 34b interposed therebetween. Yes. The cathode side porous body 36 b is in contact with the separator 14 disposed on the cathode side of the seal integrated member 12. The anode side porous body 36 a contacts the separator 14 disposed on the anode side of the seal integrated member 12.

アノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bは、金属多孔体などのガス拡散性および導電性を有する多孔質の材料で形成されている。アノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bは、上述したアノード側拡散層34aおよびカソード側拡散層34bより空孔率が高く、内部におけるガスの流動抵抗がアノード側拡散層34aおよびカソード側拡散層34bより低いものが用いられ、後述するように反応ガスが流動するための流路として機能する。アノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bは、積層部材30の発電領域に対応した大きさを有している。   The anode side porous body 36a and the cathode side porous body 36b are formed of a porous material having gas diffusibility and conductivity such as a metal porous body. The anode-side porous body 36a and the cathode-side porous body 36b have a higher porosity than the anode-side diffusion layer 34a and the cathode-side diffusion layer 34b described above, and the gas flow resistance therein is the anode-side diffusion layer 34a and the cathode-side diffusion layer. Those below 34b are used and function as a flow path for the reaction gas to flow as will be described later. The anode side porous body 36 a and the cathode side porous body 36 b have a size corresponding to the power generation region of the laminated member 30.

アノード側拡散層34aおよびカソード側拡散層34bは、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス、あるいは、カーボンペーパまたはカーボンフェルトによって形成される。図2に示すように、アノード側拡散層34aは、アノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bと同じ大きさを有している。カソード側拡散層34bは、アノード側拡散層34aより、上下方向、左右方向ともに、僅かに大きい。   The anode side diffusion layer 34a and the cathode side diffusion layer 34b are formed of, for example, a carbon cloth woven with a yarn made of carbon fiber, or carbon paper or carbon felt. As shown in FIG. 2, the anode side diffusion layer 34a has the same size as the anode side porous body 36a and the cathode side porous body 36b. The cathode side diffusion layer 34b is slightly larger than the anode side diffusion layer 34a in both the vertical direction and the horizontal direction.

電解質膜32は、図2に示すように、カソード側拡散層34bと、ほぼ同じ大きさを有している。以上説明したように、カソード側拡散層34b、電解質膜32は、アノード側多孔体36a、カソード側多孔体36b、アノード側拡散層34aより、上下方向、左右方向ともに大きい。そのため、積層部材30において、カソード側拡散層34b、電解質膜32は、その外周端近傍が多孔体840、850およびアノード側拡散層34aの外周端より外側に延在している(図2)。すなわち、積層部材30を構成する部材のうち、後述するように補強部材20を支持するために用いられる部材(本実施例では、電解質膜32と、カソード側拡散層34b)は、積層部材30を構成する他の部材より積層部材30の面方向に(積層方向と直交する方向に)外周端近傍が延在している。カソード側拡散層34b、電解質膜32において、多孔体840、850の外周端より外側に延在している部分を、それぞれの周縁部と呼ぶ。   As shown in FIG. 2, the electrolyte membrane 32 has substantially the same size as the cathode side diffusion layer 34b. As described above, the cathode-side diffusion layer 34b and the electrolyte membrane 32 are larger in both the vertical and horizontal directions than the anode-side porous body 36a, the cathode-side porous body 36b, and the anode-side diffusion layer 34a. Therefore, in the laminated member 30, the cathode-side diffusion layer 34b and the electrolyte membrane 32 have outer peripheral ends extending outside the outer peripheral ends of the porous bodies 840 and 850 and the anode-side diffusion layer 34a (FIG. 2). That is, among the members constituting the laminated member 30, the members (in the present embodiment, the electrolyte membrane 32 and the cathode side diffusion layer 34 b) used to support the reinforcing member 20 as described later include the laminated member 30. The vicinity of the outer peripheral end extends in the plane direction of the laminated member 30 (in the direction orthogonal to the laminated direction) from the other members constituting. In the cathode side diffusion layer 34b and the electrolyte membrane 32, portions extending outside the outer peripheral ends of the porous bodies 840 and 850 are referred to as peripheral portions.

電解質膜32は、例えばフッ素系樹脂材料あるいは炭化水素系樹脂材料で形成され湿潤状態において良好なイオン導電性を有するイオン交換膜である。電解質膜32は、上述した周縁部より内側の領域の両側の表面に触媒層が塗布されている(触媒層の図示は省略)。触媒層は、例えば、白金または白金と他の金属からなる合金を含んでいる。   The electrolyte membrane 32 is an ion exchange membrane formed of, for example, a fluorine resin material or a hydrocarbon resin material and having good ionic conductivity in a wet state. In the electrolyte membrane 32, a catalyst layer is applied to the surfaces on both sides of the inner region from the peripheral edge (the illustration of the catalyst layer is omitted). The catalyst layer includes, for example, platinum or an alloy made of platinum and another metal.

図2に示すように、シール部材40は、積層部材30の外周端に一体化されている。シール部材40は、シール一体部材12とセパレータ14が積層された際に、隣接するセパレータ14に密着してセパレータ14との間をシールし、反応ガス(本実施例では、水素および空気)や冷却水の漏洩を防止する。   As shown in FIG. 2, the seal member 40 is integrated with the outer peripheral end of the laminated member 30. When the seal integrated member 12 and the separator 14 are laminated, the seal member 40 is in close contact with the adjacent separator 14 and seals between the separators 14, and reacts with a reactive gas (hydrogen and air in this embodiment) or cooling. Prevent water leakage.

このシール部材40は、積層部材30の発電領域の全周を囲む第1のシールラインと、個々のマニホールド孔の全周を囲む第2のシールラインとを形成するリブRBを、シール一体部材12の両面に有している。   The seal member 40 includes ribs RB that form a first seal line surrounding the entire circumference of the power generation region of the laminated member 30 and a second seal line surrounding the entire circumference of each manifold hole. Have on both sides.

シール部材40は、ガス不透性と弾力性と燃料電池の運転温度域における耐熱性とを有する材料、例えば、ゴムやエラストマーなどの弾性部材よって形成される。具体的には、シリコン系ゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、天然ゴム、フッ素系ゴム、エチレン・プロピレン系ゴム、スチレン系エラストマー、フッ素系エラストマーなどが用いられ得る。   The seal member 40 is formed of a material having gas impermeability, elasticity, and heat resistance in the operating temperature range of the fuel cell, for example, an elastic member such as rubber or elastomer. Specifically, silicon rubber, butyl rubber, acrylic rubber, natural rubber, fluorine rubber, ethylene / propylene rubber, styrene elastomer, fluorine elastomer and the like can be used.

シール部材40は、図2において符号CCで示すように、積層部材30の端部に含浸して一体化されている。より具体的に説明すると、積層部材30のうちアノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bおよびアノード側拡散層34aは、外周端の僅かな部分に、シール部材40の成形材料(上述)が含浸している(図2)。一方、積層部材30のうち、電解質膜32およびカソード側拡散層34bは、それぞれの周縁部が、シール部材40の内部に延在している(図2)。このように、積層部材30の端部にシール部材40が一体化されていることにより、シール部材40と積層部材30との間のシール性が確保される。   The seal member 40 is integrated by impregnating the end portion of the laminated member 30 as indicated by a symbol CC in FIG. More specifically, the anode-side porous body 36a, the cathode-side porous body 36b, and the anode-side diffusion layer 34a of the laminated member 30 are impregnated with the molding material of the seal member 40 (described above) in a small portion of the outer peripheral end. (FIG. 2). On the other hand, in the laminated member 30, the electrolyte membrane 32 and the cathode-side diffusion layer 34b each have a peripheral edge extending inside the seal member 40 (FIG. 2). Thus, the sealing performance between the sealing member 40 and the laminated member 30 is ensured by integrating the sealing member 40 at the end of the laminated member 30.

補強部材20は、シール部材40を内部から補強するための部材であり、例えば、ポリエチレンなどの樹脂フィルムを用いて形成される。補強部材20は、外端(後述)を除き、その表面全体がシール部材40により被覆されている。補強部材20の構成については、さらにシール一体部材12の製造方法を説明する際に後述する。   The reinforcing member 20 is a member for reinforcing the seal member 40 from the inside, and is formed using a resin film such as polyethylene, for example. The entire surface of the reinforcing member 20 is covered with a seal member 40 except for an outer end (described later). The configuration of the reinforcing member 20 will be described later when the manufacturing method of the seal integrated member 12 is further described.

・燃料電池の動作
図3を参照して、実施例に係る燃料電池10の動作について説明する。図3は、燃料電池の酸化ガスの流れを示す説明図である。図を見やすくするため、図3においては、2つのセパレータ14と2つのシール一体部材12が交互に積層された様子を図示している。図3は、図1におけるI−I断面に対応する断面図を示している。
-Operation | movement of a fuel cell With reference to FIG. 3, operation | movement of the fuel cell 10 which concerns on an Example is demonstrated. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the flow of the oxidizing gas in the fuel cell. In order to make the drawing easier to see, FIG. 3 shows a state in which two separators 14 and two seal integrated members 12 are alternately laminated. FIG. 3 shows a cross-sectional view corresponding to the II cross section in FIG.

燃料電池10は、酸化ガス供給用のマニホールド孔16eに酸化ガス(本実施例では空気)が供給されると共に、燃料ガス供給用のマニホールド孔16aに燃料ガス(本実施例では水素)が供給されることにより、発電を行う。また、発電中の燃料電池10には、発電に伴う発熱による燃料電池10の温度上昇を抑制するために、冷却媒体供給用のマニホールド孔16cに冷却媒体が供給される。   The fuel cell 10 is supplied with oxidizing gas (air in the present embodiment) into the manifold hole 16e for supplying the oxidizing gas, and with fuel gas (hydrogen in this embodiment) into the manifold hole 16a for supplying the fuel gas. Power generation. In addition, the cooling medium is supplied to the cooling medium supply manifold hole 16c to the fuel cell 10 during power generation in order to suppress the temperature rise of the fuel cell 10 due to heat generated by power generation.

マニホールド孔16eに供給された酸化ガスは、図3において矢印で示すように、マニホールド孔16eからシール一体部材12に形成された酸化ガス供給流路141を通って、カソード側多孔体36bに供給される。酸化ガス供給流路141は、中間プレート14bに形成された櫛歯状のスリット(図1)とカソードプレート14aに形成された孔(図1)によって形成される。カソード側多孔体36bに供給された酸化ガスは、酸化ガスの流路として機能するカソード側多孔体36bの内部を流動する。そして、酸化ガスは、シール一体部材12に形成された酸化ガス排出流路142を通って、酸化ガス排出用のマニホールド孔16fへ排出される。酸化ガス排出流路142は、酸化ガス供給流路141と、上述した中間プレート14bに形成された櫛歯状のスリットとカソードプレート14aに形成された孔によって形成される。カソード側多孔体36bを流動する酸化ガスの一部は、カソード側多孔体36bに当接しているカソード側拡散層34bの全体に亘って拡散し、カソード反応(例えば、2H+2e+(1/2)O→HO)に供される。 The oxidizing gas supplied to the manifold hole 16e is supplied from the manifold hole 16e to the cathode-side porous body 36b through the oxidizing gas supply channel 141 formed in the seal integrated member 12 as shown by an arrow in FIG. The The oxidizing gas supply channel 141 is formed by comb-shaped slits (FIG. 1) formed in the intermediate plate 14b and holes (FIG. 1) formed in the cathode plate 14a. The oxidizing gas supplied to the cathode side porous body 36b flows inside the cathode side porous body 36b functioning as a flow path for the oxidizing gas. The oxidizing gas passes through the oxidizing gas discharge channel 142 formed in the seal integrated member 12 and is discharged to the oxidizing gas discharge manifold hole 16f. The oxidizing gas discharge channel 142 is formed by the oxidizing gas supply channel 141, the comb-shaped slits formed in the above-described intermediate plate 14b, and the holes formed in the cathode plate 14a. A part of the oxidizing gas flowing through the cathode side porous body 36b diffuses over the entire cathode side diffusion layer 34b in contact with the cathode side porous body 36b, and the cathode reaction (for example, 2H + + 2e + (1 / 2) O 2 → H 2 O)

図示は省略するが、酸化ガスと同様に燃料ガスの供給/排出が行われる。具体的には、燃料ガス供給用のマニホールド孔16aに供給された燃料ガスは、マニホールド孔16aからセパレータ14に形成された燃料ガス供給流路を通って、アノード側多孔体36aに供給される。アノード側多孔体36aに供給された燃料ガスは、燃料ガスの流路として機能するアノード側多孔体36aの内部を流動する。そして、燃料ガスは、シール一体部材12に形成された燃料ガス排出流路を通って、燃料ガス排出用のマニホールド孔16bに排出される。アノード側多孔体36aを流動する酸化ガスの一部は、アノード側多孔体36aに当接しているアノード側拡散層34aの全体に亘って拡散し、アノード反応(例えば、H→2H+2e)に供される。 Although not shown, fuel gas is supplied / discharged in the same manner as the oxidizing gas. Specifically, the fuel gas supplied to the fuel gas supply manifold hole 16a is supplied from the manifold hole 16a to the anode-side porous body 36a through the fuel gas supply passage formed in the separator 14. The fuel gas supplied to the anode side porous body 36a flows in the anode side porous body 36a functioning as a fuel gas flow path. The fuel gas passes through the fuel gas discharge passage formed in the seal integrated member 12 and is discharged into the fuel gas discharge manifold hole 16b. A part of the oxidizing gas flowing through the anode-side porous body 36a diffuses over the entire anode-side diffusion layer 34a in contact with the anode-side porous body 36a, and the anode reaction (for example, H 2 → 2H + + 2e ).

冷却媒体供給用のマニホールド孔16cに供給された冷却媒体は、マニホールド孔16cからセパレータ14に形成された冷却媒体流路に供給される。冷却媒体流路は、上述した中間プレート14bに形成されたスリット(図1)によって形成され、一端が冷却媒体供給用のマニホールド孔16cに、他端が冷却媒体排出用のマニホールド孔16dに連通している。冷却媒体流路に供給された冷却媒体は、冷却媒体流路の一端から他端まで流動し、冷却媒体排出用のマニホールド孔16dに排出される。   The cooling medium supplied to the cooling medium supply manifold hole 16 c is supplied from the manifold hole 16 c to the cooling medium flow path formed in the separator 14. The cooling medium flow path is formed by the slit (FIG. 1) formed in the intermediate plate 14b described above, and one end communicates with the manifold hole 16c for supplying the cooling medium and the other end communicates with the manifold hole 16d for discharging the cooling medium. ing. The cooling medium supplied to the cooling medium flow path flows from one end of the cooling medium flow path to the other end, and is discharged to the cooling medium discharge manifold hole 16d.

・シール一体部材の製造方法:
図4〜図8を参照して、上述した構成を有するシール一体部材12の製造方法を説明する。図4は、実施例におけるシール一体部材の製造ステップを示すフローチャートである。図5は、実施例におけるMEGAの正面図である。図6は、実施例における補強部材の正面図である。図7は、実施例におけるシール一体部材の製造を説明するための図である。図8は、実施例における成形型を示す図である。図7は、図8におけるF−F断面に対応している。
-Manufacturing method of seal integrated member:
With reference to FIGS. 4-8, the manufacturing method of the seal integrated member 12 which has the structure mentioned above is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing manufacturing steps of the seal integrated member in the embodiment. FIG. 5 is a front view of the MEGA in the embodiment. FIG. 6 is a front view of the reinforcing member in the embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the manufacture of the seal integrated member in the embodiment. FIG. 8 is a view showing a mold in the example. FIG. 7 corresponds to the FF cross section in FIG.

先ず、MEGA35が準備される(ステップS102)。MEGA35は、上述した電解質膜32の両面にアノード側拡散層34aおよびカソード側拡散層34bを予めホットプレスによって接着して一体化したものである。カソード側拡散層34bは、電解質膜32のカソード側の面にぴったりと重なるようにホットプレスされる。アノード側拡散層34aは、図5に示すように、電解質膜32のアノード側の面に、その外周端が、長さWだけ電解質膜32の外周端より内側に位置するようにホットプレスされる。図5には、電解質膜32およびカソード側拡散層34bにおける、アノード側拡散層34aの外周端より外側に延在している部位(周縁部)がハッチングされている。   First, the MEGA 35 is prepared (step S102). The MEGA 35 is obtained by integrally bonding an anode side diffusion layer 34a and a cathode side diffusion layer 34b to both surfaces of the above-described electrolyte membrane 32 by hot pressing in advance. The cathode side diffusion layer 34b is hot-pressed so as to exactly overlap the cathode side surface of the electrolyte membrane 32. As shown in FIG. 5, the anode-side diffusion layer 34 a is hot-pressed on the anode-side surface of the electrolyte membrane 32 so that the outer peripheral end thereof is located inside the outer peripheral end of the electrolyte membrane 32 by the length W. . In FIG. 5, a portion (peripheral part) of the electrolyte membrane 32 and the cathode side diffusion layer 34 b that extends outward from the outer peripheral end of the anode side diffusion layer 34 a is hatched.

次いで、補強部材20が準備される(ステップS104)。図6に示すように、補強部材20は、第1の孔HL1と、複数の第2の孔HL2を有している。第1の孔HL1は、補強部材20の略中央部に、MEGA35にほぼ等しいで形成されている。厳密に言えば、第1の孔HL1は、MEGA35のアノード側拡散層34aより僅かに大きく、MEGA35の電解質膜32およびカソード側拡散層34bより僅かに小さい大きさに形成されている。複数の第2の孔HL2は、それぞれ形成されるべきシール部材40に備えられるマニホールド孔16a〜16f(図1)に対応する位置および大きさに形成される。厳密には、補強部材20の第2の孔HL2を形成している壁面をシール部材40で被覆するために、第2の孔HL2は、シール部材40に備えられるマニホールド孔16a〜16fよりわずかに小さく形成される。   Next, the reinforcing member 20 is prepared (step S104). As shown in FIG. 6, the reinforcing member 20 has a first hole HL1 and a plurality of second holes HL2. The first hole HL <b> 1 is formed in the substantially central portion of the reinforcing member 20 so as to be substantially equal to the MEGA 35. Strictly speaking, the first hole HL1 is formed to be slightly larger than the anode side diffusion layer 34a of the MEGA 35 and slightly smaller than the electrolyte membrane 32 and the cathode side diffusion layer 34b of the MEGA 35. The plurality of second holes HL2 are formed at positions and sizes corresponding to the manifold holes 16a to 16f (FIG. 1) provided in the seal member 40 to be formed. Strictly speaking, in order to cover the wall surface forming the second hole HL2 of the reinforcing member 20 with the seal member 40, the second hole HL2 is slightly smaller than the manifold holes 16a to 16f provided in the seal member 40. It is formed small.

ここで、補強部材20において、外周の端を外端と呼び、第1の孔HL1を形成している端を内端と呼ぶこととする。   Here, in the reinforcing member 20, an outer peripheral end is referred to as an outer end, and an end forming the first hole HL1 is referred to as an inner end.

MEGA35と補強部材20が準備されると、MEGA35と補強部材20を接着する(ステップS106)。具体的には、MEGA35の周縁部(図5のハッチング部位)上に、補強部材20内端が位置するように、MEGA35と補強部材20とを重ね、ホットプレスにより接着する。図6において、破線で示す領域はMEGA35の周縁部と重なる領域を示している。MEGA35と補強部材20が接着されてものをMEGAアセンブリと呼ぶ。本ステップは、例えば、ステップS102において、電解質膜32に、拡散層34a、34bをホットプレスしてMEGA35を作製する際に、同時に行われても良い。   When the MEGA 35 and the reinforcing member 20 are prepared, the MEGA 35 and the reinforcing member 20 are bonded (step S106). Specifically, the MEGA 35 and the reinforcing member 20 are overlapped and bonded by hot pressing so that the inner end of the reinforcing member 20 is positioned on the peripheral edge of the MEGA 35 (hatched portion in FIG. 5). In FIG. 6, a region indicated by a broken line indicates a region overlapping with the peripheral edge of the MEGA 35. A case where the MEGA 35 and the reinforcing member 20 are bonded together is called a MEGA assembly. For example, this step may be performed at the same time when the MEGA 35 is manufactured by hot pressing the diffusion layers 34a and 34b on the electrolyte membrane 32 in step S102.

MEGAアセンブリが準備されると、一体化成型用の成形型が準備される(ステップS108)。成形型は、図7(a)に示すように、上型910と下型920を有している。下型920は、図7、図8に示すように、形成されるべきシール部材40の外形に合致するキャビティ形状を有している。また、上型910および下型920には、図7、図8に示すように、形成されるべきシール部材40に備えられる各マニホールド孔16a〜16fに対応する突状部PJが形成されている。上型910には、突状部PJに成形材料の投入口SHが形成されている。   When the MEGA assembly is prepared, a mold for integral molding is prepared (step S108). The mold has an upper mold 910 and a lower mold 920 as shown in FIG. As shown in FIGS. 7 and 8, the lower mold 920 has a cavity shape that matches the outer shape of the seal member 40 to be formed. Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the upper mold 910 and the lower mold 920 are formed with protruding portions PJ corresponding to the manifold holes 16 a to 16 f provided in the seal member 40 to be formed. . The upper mold 910 has a molding material inlet SH formed in the protrusion PJ.

次いで、下型920にカソード側多孔体36bが配置される(ステップS110)。配置されたカソード側多孔体36bに重ねて、MEGAアセンブリが配置される(ステップS112)。MEGAアセンブリは、MEGA35の周縁部がカソード側多孔体36bの外側にはみ出すように位置決めされて、カソード側多孔体36b上に配置される。   Next, the cathode-side porous body 36b is disposed on the lower mold 920 (step S110). The MEGA assembly is placed over the placed cathode-side porous body 36b (Step S112). The MEGA assembly is positioned on the cathode side porous body 36b such that the peripheral edge of the MEGA 35 protrudes outside the cathode side porous body 36b.

配置されたMEGAアセンブリに重ねて、アノード側多孔体36aが配置される(ステップS114)。アノード側多孔体36aは、MEGA35の周縁部より内側の領域、すなわち、発電領域に対応する領域に配置される。   The anode side porous body 36a is disposed so as to overlap the disposed MEGA assembly (step S114). The anode side porous body 36a is disposed in a region inside the peripheral edge of the MEGA 35, that is, a region corresponding to the power generation region.

こうして、下型に、積層部材30が全て配置されると、所定の型圧で型締めされる(ステップS116)。図7(b)には、下型920と上型910とが型締めされた状態が示されている。型締めされた状態において、補強部材20の外端付近は、上型910と下型920に挟持される(図7(b):T1)。一方、補強部材20の内端付近は、電解質膜32の周縁部に接着されている(図7(b):T2)。このように、補強部材20の外端付近と、内端付近が固定されることにより、型内において補強部材20が支持される。また、型締めされた状態において、型内には、シール部材40の形状を有する空間SPが形成される(図7(b))。   Thus, when all the laminated members 30 are arranged in the lower mold, the mold is clamped with a predetermined mold pressure (step S116). FIG. 7B shows a state where the lower mold 920 and the upper mold 910 are clamped. In the state where the mold is clamped, the vicinity of the outer end of the reinforcing member 20 is sandwiched between the upper mold 910 and the lower mold 920 (FIG. 7B: T1). On the other hand, the vicinity of the inner end of the reinforcing member 20 is bonded to the peripheral edge of the electrolyte membrane 32 (FIG. 7B: T2). Thus, the reinforcement member 20 is supported in the mold by fixing the vicinity of the outer end and the vicinity of the inner end of the reinforcement member 20. In the state where the mold is clamped, a space SP having the shape of the seal member 40 is formed in the mold (FIG. 7B).

この空間SPにおいてシール部材40の射出成形が行われる(ステップS118)。具体的には、シール部材40の成形材料としての液状ゴムが上述した投入口SHから空間SPに投入された後、加硫工程が行われる。   In this space SP, injection molding of the seal member 40 is performed (step S118). Specifically, after the liquid rubber as the molding material of the seal member 40 is introduced into the space SP from the above-described inlet SH, the vulcanization process is performed.

この射出成形において、成形材料が積層部材30の端部に含浸する(図2における領域CC)ことにより積層部材30とシール部材40が一体化するように、成形材料の投入圧力が制御される。   In this injection molding, the injection pressure of the molding material is controlled so that the lamination member 30 and the seal member 40 are integrated by impregnating the end portion of the lamination member 30 with the molding material (region CC in FIG. 2).

シール部材40が射出成形されると、型を開いてシール一体部材12が取り出され、シール部材40からはみ出した補強部材20の外端部分が裁断される(ステップS120)。   When the seal member 40 is injection-molded, the mold is opened, the seal integrated member 12 is taken out, and the outer end portion of the reinforcing member 20 protruding from the seal member 40 is cut (step S120).

以上説明した本実施例によれば、補強部材20の外端付近は成形型を用いて、内端付近は電解質膜32とアノード側拡散層34aとを用いて固定・支持されることにより、シール部材40の射出成形時において補強部材20は型内に位置決めされる。さらに、射出成型時の射出圧による補強部材20の変形や位置ずれが抑制される。補強部材20がシール部材40内部の狙った位置に精度良く配置されたシール一体部材12を製造することができる。   According to the present embodiment described above, the reinforcing member 20 is fixed and supported near the outer end using a mold, and the inner end is fixed and supported using the electrolyte membrane 32 and the anode side diffusion layer 34a. At the time of injection molding of the member 40, the reinforcing member 20 is positioned in the mold. Furthermore, deformation and displacement of the reinforcing member 20 due to the injection pressure during injection molding are suppressed. It is possible to manufacture the seal integrated member 12 in which the reinforcing member 20 is accurately arranged at a target position inside the seal member 40.

補強部材20のシール部材40内における位置が狙った位置からずれると、シール部材40のリブRBによるシール性能が変動する。例えば、リブRBから補強部材20までの距離が狙いと異なると、同じ押圧力を受けたときの変形量や、同じ変形が生じたときの反力などのリブRBの特性が異なり、所望のシール性能が得られないおそれがある。この結果、燃料電池においてガス漏れやクロスリークが発生することができる。   When the position of the reinforcing member 20 in the seal member 40 deviates from the target position, the sealing performance by the rib RB of the seal member 40 varies. For example, if the distance from the rib RB to the reinforcing member 20 differs from the target, the amount of deformation when the same pressing force is applied and the characteristics of the rib RB such as the reaction force when the same deformation occurs are different, and the desired seal Performance may not be obtained. As a result, a gas leak or a cross leak can occur in the fuel cell.

本実施例では、補強部材20をシール部材40内部の狙った位置に精度良く配置できるので、シール部材40のリブRBのシール性能のバラツキを抑えて、安定したシール性を確保でき、ガス漏れやクロスリークを抑制することができる。   In this embodiment, since the reinforcing member 20 can be accurately placed at the target position inside the seal member 40, variation in the seal performance of the rib RB of the seal member 40 can be suppressed, stable sealing performance can be secured, gas leakage and Cross leak can be suppressed.

さらに、本実施例では、補強部材20は、燃料電池10内部において、上述した第1のシールラインより内側、および、第2のシールラインより内側において、シール部材40に被覆されており、露出していない。この結果、補強部材20は、第1のシールラインより内側において反応ガスや生成水に曝されたり、第2のシールラインより内側において反応ガスや冷却水に曝されることがない。この結果、本実施例では、補強部材20の腐食を抑制し、クロスリークを抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the reinforcing member 20 is covered with the seal member 40 inside the fuel cell 10 inside the first seal line and inside the second seal line, and is exposed. Not. As a result, the reinforcing member 20 is not exposed to the reaction gas or generated water inside the first seal line or exposed to the reaction gas or cooling water inside the second seal line. As a result, in the present embodiment, corrosion of the reinforcing member 20 can be suppressed and cross leakage can be suppressed.

理解の容易のため、従来の構成の例を、比較例としてシール一体部材120について、図9〜図11を参照して説明する。図9は、比較例におけるシール一体部材の製造を説明するための図である。図10は、比較例おける成形型を示す図である。図11は、比較例におけるシール一体部材の構成を示す図である。   For ease of understanding, an example of a conventional configuration will be described with reference to FIGS. 9 to 11 as an example of a seal integrated member 120 as a comparative example. FIG. 9 is a diagram for explaining the manufacture of the seal integrated member in the comparative example. FIG. 10 is a view showing a molding die in a comparative example. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a seal integrated member in a comparative example.

比較例におけるMEGA350は、電解質膜320およびカソード側拡散層340bの大きさがアノード側拡散層34aと同じであり、電解質膜320およびカソード側拡散層340bは、補強部材20を固定・支持するために用いられていない。   In the comparative example, the MEGA 350 has the same electrolyte membrane 320 and cathode-side diffusion layer 340b as the anode-side diffusion layer 34a. The electrolyte membrane 320 and the cathode-side diffusion layer 340b are used to fix and support the reinforcing member 20. Not used.

図9、10に示すように比較例における成形型の上型910および下型920には、それぞれ、複数の位置決めピン911および922が設けられている。位置決めピン911および922は、第1のシールラインより内側において、補強部材20の内端付近に対応する位置に設けられている。型締めされた状態において、位置決めピン911および922により、補強部材20の内端付近を固定し、補強部材20の位置決めが行われる(図9(b):T2)。その他の構成は、実施例と同様であるので、説明を省略する。   As shown in FIGS. 9 and 10, a plurality of positioning pins 911 and 922 are provided on the upper mold 910 and the lower mold 920 of the molding die in the comparative example, respectively. The positioning pins 911 and 922 are provided at positions corresponding to the vicinity of the inner end of the reinforcing member 20 on the inner side of the first seal line. In the clamped state, the vicinity of the inner end of the reinforcing member 20 is fixed by the positioning pins 911 and 922, and the reinforcing member 20 is positioned (FIG. 9B: T2). The other configuration is the same as that of the embodiment, and the description is omitted.

比較例におけるシール一体部材12には、図11に示すように、シール部材400における第1のシールラインより内側に、孔HLが残ってしまう。孔HLは、位置決めピン911および921により形成される孔である。従って、補強部材20は、孔HLの部分において露出し、反応ガスや酸性になりやすい生成水に曝されてしまう。この結果、孔HLの部分において、補強部材20が腐食し、穴あきが生じてしまうおそれがある。穴あきが生じると、クロスリークが発生する。   In the seal integrated member 12 in the comparative example, as shown in FIG. 11, the hole HL remains inside the first seal line in the seal member 400. The hole HL is a hole formed by the positioning pins 911 and 921. Therefore, the reinforcing member 20 is exposed at the hole HL, and is exposed to reaction gas and generated water that is likely to be acidic. As a result, the reinforcing member 20 may be corroded and perforated in the hole HL portion. If there is a hole, a cross leak occurs.

本実施例では、補強部材20は、第1のシールラインの内側においてシール部材40に被覆されているので、そのような不都合がなく、クロスリークの発生を抑制することができる。   In the present embodiment, since the reinforcing member 20 is covered with the seal member 40 inside the first seal line, there is no such inconvenience and the occurrence of cross leak can be suppressed.

さらに、本実施例では、図2に示すように、補強部材20の内端とアノード側拡散層34aの端面との間に隙間NTができるように、補強部材20の形状を調整している。この結果、隙間NTの部分においてシール部材40が電解質膜32に密着するので、電解質膜32に沿って反応ガスが漏れることを抑制し、よりクロスリークを抑制することができる。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the shape of the reinforcing member 20 is adjusted so that a gap NT is formed between the inner end of the reinforcing member 20 and the end face of the anode side diffusion layer 34a. As a result, since the sealing member 40 is in close contact with the electrolyte membrane 32 in the gap NT, it is possible to suppress the leakage of the reaction gas along the electrolyte membrane 32 and to further suppress the cross leak.

さらに、本実施例におけるシール一体部材12は、補強部材20の内端部分が電解質膜32に接着されているため、シール部材40の面方向の変形を抑制することができる。この結果、リブRBが面方向に滑ることにより、シール性が悪化することを抑制することができ、ガス漏れやクロスリークを抑制することができる。また、シール部材40内部において、補強部材20と、電解質膜32およびカソード側多孔体36bが互いに支持し合うので、シール部材40の変形が抑制され、燃料電池10の製造時におけるシール一体部材12の組み付け性、取り回し性が向上する。   Furthermore, since the inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the electrolyte membrane 32, the seal integrated member 12 in the present embodiment can suppress deformation in the surface direction of the seal member 40. As a result, the rib RB can be prevented from slipping in the surface direction, so that the sealing performance can be prevented from deteriorating, and gas leakage and cross leakage can be suppressed. Further, since the reinforcing member 20, the electrolyte membrane 32, and the cathode-side porous body 36 b support each other inside the seal member 40, deformation of the seal member 40 is suppressed, and the seal-integrated member 12 of the fuel cell 10 is manufactured when the fuel cell 10 is manufactured. Assembly and handling are improved.

B.変形例:
上記実施例では、積層部材30を構成する部材のうち、電解質膜32とカソード側拡散層34bとを用いて、補強部材20を支持しているが、これに限らず、他の部材を用いても良い。一般的に言えば、少なくとも積層部材30の端部を用いて、補強部材20を支持すれば良い。積層部材30の端部とは、積層部材30を構成する所定の厚みの板状部材の面方向の周縁部(外周部)の少なくとも一部を意味し、好ましくは面方向の全周縁部を意味する。積層部材30を構成する所定の厚みの板状部材とは、例えば、電解質膜、アノード側拡散層、カソード側拡散層、アノード側多孔体、カソード側多孔体を含む。実施例とは異なる部材を用いて補強部材20を支持する変形例を、図12〜図17を参照して、第1〜第6変形例として説明する。図12〜図17は、第1〜第6変形例におけるシール一体部材の構成をそれぞれ示す図である。
B. Variation:
In the said Example, although the reinforcement member 20 is supported using the electrolyte membrane 32 and the cathode side diffused layer 34b among the members which comprise the laminated member 30, it does not restrict to this but uses other members. Also good. Generally speaking, it is only necessary to support the reinforcing member 20 using at least the end portion of the laminated member 30. The end portion of the laminated member 30 means at least a part of the peripheral portion (outer peripheral portion) in the surface direction of the plate-like member having a predetermined thickness constituting the laminated member 30, and preferably means the entire peripheral portion in the surface direction. To do. The plate-shaped member having a predetermined thickness constituting the laminated member 30 includes, for example, an electrolyte membrane, an anode side diffusion layer, a cathode side diffusion layer, an anode side porous body, and a cathode side porous body. Modification examples in which the reinforcing member 20 is supported using a member different from the embodiment will be described as first to sixth modification examples with reference to FIGS. 12-17 is a figure which respectively shows the structure of the seal integrated member in a 1st-6th modification.

・第1変形例
図12を参照して、第1変形例について説明する。第1変形例におけるシール一体部材121は、電解質膜320の構成が、実施例における電解質膜32と異なる。第1変形例におけるシール一体部材121の電解質膜320は、アノード側拡散層34aと同じ大きさにされている。このため、カソード側拡散層34bのみが、アノード側拡散層34aより大きく形成されている。補強部材20の内端部分は、カソード側拡散層34bに接着され、カソード側拡散層34bにより固定・支持される(図12:T2)。
First Modification A first modification will be described with reference to FIG. The seal integrated member 121 in the first modification is different from the electrolyte membrane 32 in the embodiment in the configuration of the electrolyte membrane 320. The electrolyte membrane 320 of the seal integrated member 121 in the first modification is the same size as the anode-side diffusion layer 34a. For this reason, only the cathode side diffusion layer 34b is formed larger than the anode side diffusion layer 34a. The inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the cathode side diffusion layer 34b, and fixed and supported by the cathode side diffusion layer 34b (FIG. 12: T2).

・第2変形例
図13を参照して、第2変形例について説明する。第2変形例におけるシール一体部材122は、カソード側拡散層340bの構成が、実施例におけるカソード側拡散層34bと異なる。第2変形例におけるシール一体部材122のカソード側拡散層340bは、アノード側拡散層34aと同じ大きさにされている。このため、電解質膜32のみが、アノード側拡散層34aより大きく形成されている。補強部材20の内端部分は、電解質膜32に接着される。電解質膜32は、薄く剛性が低いが、シール部材40の射出成形時に、実施例と同様に補強部材20の外端部分を成形型により固定すれば、外端部分と内端部分の両方を固定できるので、電解質膜32を用いて補強部材20を固定・支持することができる。(図13:T2)。本変形例では、上下方向に対称な構成とすることができるので、シール部材40を射出成形する際の成形性が向上する。
Second Modification A second modification will be described with reference to FIG. The seal integrated member 122 in the second modification is different from the cathode diffusion layer 34b in the embodiment in the configuration of the cathode diffusion layer 340b. The cathode-side diffusion layer 340b of the seal integrated member 122 in the second modification is the same size as the anode-side diffusion layer 34a. For this reason, only the electrolyte membrane 32 is formed larger than the anode side diffusion layer 34a. The inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the electrolyte membrane 32. The electrolyte membrane 32 is thin and has low rigidity. However, when the outer end portion of the reinforcing member 20 is fixed with a molding die in the same manner as in the embodiment, the outer end portion and the inner end portion are fixed. Therefore, the reinforcing member 20 can be fixed and supported using the electrolyte membrane 32. (FIG. 13: T2). In this modification, since it can be set as a symmetrical structure to an up-down direction, the moldability at the time of carrying out the injection molding of the sealing member 40 improves.

・第3変形例
図14を参照して、第3変形例について説明する。第3変形例におけるシール一体部材123は、アノード側拡散層340aとカソード側拡散層340bの構成が、実施例におけるアノード側拡散層34aとカソード側拡散層34bと異なる。第3変形例におけるシール一体部材123のアノード側拡散層340aは、実施例におけるカソード側拡散層34bと同じ大きさにされている。そして、第3変形例におけるシール一体部材123のカソード側拡散層340bは、実施例におけるアノード側拡散層34aと同じ大きさにされている。このため、電解質膜32とアノード側拡散層340aとが、カソード側拡散層340bより大きく形成されている。補強部材20の内端部分は、電解質膜32に接着される。補強部材20の内端部分は、電解質膜32に接着され、電解質膜32とアノード側拡散層340aにより固定・支持される(図14:T2)。
Third Modification A third modification will be described with reference to FIG. The seal-integrated member 123 in the third modification is different from the anode-side diffusion layer 34a and the cathode-side diffusion layer 34b in the embodiment in the configuration of the anode-side diffusion layer 340a and the cathode-side diffusion layer 340b. The anode side diffusion layer 340a of the seal integrated member 123 in the third modification is the same size as the cathode side diffusion layer 34b in the embodiment. The cathode-side diffusion layer 340b of the seal integrated member 123 in the third modification is the same size as the anode-side diffusion layer 34a in the embodiment. For this reason, the electrolyte membrane 32 and the anode side diffusion layer 340a are formed larger than the cathode side diffusion layer 340b. The inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the electrolyte membrane 32. The inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the electrolyte membrane 32, and is fixed and supported by the electrolyte membrane 32 and the anode side diffusion layer 340a (FIG. 14: T2).

・第4変形例
図15を参照して、第4変形例について説明する。第4変形例におけるシール一体部材124は、アノード側拡散層340aとカソード側拡散層340bと電解質膜320の構成が、実施例におけるアノード側拡散層34aとカソード側拡散層34bと電解質膜32と異なる。第4変形例におけるシール一体部材124のアノード側拡散層340aは、実施例におけるカソード側拡散層34bと同じ大きさにされている。そして、第4変形例におけるシール一体部材123のカソード側拡散層340bおよび電解質膜320は、実施例におけるアノード側拡散層34aと同じ大きさにされている。このため、アノード側拡散層340aが、カソード側拡散層340bおよび電解質膜320より大きく形成されている。補強部材20の内端部分は、アノード側拡散層340aに接着され、アノード側拡散層340aにより固定・支持される(図15:T2)。本変形は、アノード側拡散層340aにおけるシール部材40の含浸領域が大きくし、よりアノード側のシール性を重視した構成である。本変形例では、アノード側から水素が漏れる可能性をより低減できる。
-4th modification A 4th modification is demonstrated with reference to FIG. The seal integrated member 124 in the fourth modified example is different from the anode side diffusion layer 34a, the cathode side diffusion layer 34b, and the electrolyte membrane 32 in the embodiment in the configuration of the anode side diffusion layer 340a, the cathode side diffusion layer 340b, and the electrolyte membrane 320. . The anode side diffusion layer 340a of the seal integrated member 124 in the fourth modification is the same size as the cathode side diffusion layer 34b in the embodiment. The cathode-side diffusion layer 340b and the electrolyte membrane 320 of the seal integrated member 123 in the fourth modification are the same size as the anode-side diffusion layer 34a in the embodiment. Therefore, the anode side diffusion layer 340 a is formed larger than the cathode side diffusion layer 340 b and the electrolyte membrane 320. The inner end portion of the reinforcing member 20 is bonded to the anode side diffusion layer 340a and fixed and supported by the anode side diffusion layer 340a (FIG. 15: T2). This modification has a configuration in which the impregnation region of the sealing member 40 in the anode-side diffusion layer 340a is enlarged, and the sealing property on the anode side is more emphasized. In this modification, the possibility that hydrogen leaks from the anode side can be further reduced.

実施例のように、カソード側拡散層34bを大きくしてカソード側拡散層34bにおけるシール部材40の含浸領域を大きくするか、第4変形例のように、アノード側拡散層34aを大きくしてカソード側拡散層34bにおけるシール部材40の含浸領域を大きくするかは、設計思想、各反応ガスのガス圧などの運転条件、各拡散層の電解質膜への接着強度などを考慮して決定される。カソード側の含浸領域を大きくすれば、カソード側拡散層と電解質膜との接着強度およびカソード側のシール性の向上を図ることができ、アノード側の含浸領域を大きくすれば、アノード側拡散層と電解質膜との接着強度およびアノード側のシール性の向上を図ることができる。   As in the embodiment, the cathode side diffusion layer 34b is enlarged to increase the impregnation region of the seal member 40 in the cathode side diffusion layer 34b, or the anode side diffusion layer 34a is enlarged to form the cathode as in the fourth modification. Whether to increase the impregnation region of the sealing member 40 in the side diffusion layer 34b is determined in consideration of the design concept, the operating conditions such as the gas pressure of each reaction gas, the adhesion strength of each diffusion layer to the electrolyte membrane, and the like. If the impregnation region on the cathode side is increased, the adhesion strength between the cathode side diffusion layer and the electrolyte membrane and the sealing property on the cathode side can be improved. If the impregnation region on the anode side is increased, the anode side diffusion layer and The adhesion strength with the electrolyte membrane and the sealing performance on the anode side can be improved.

・第5変形例
図16を参照して、第5変形例について説明する。第5変形例におけるシール一体部材125は、アノード側拡散層340aと電解質膜320の構成が、実施例におけるアノード側拡散層34aと電解質膜32と異なる。第5変形例におけるシール一体部材125において、アノード側拡散層340aは、実施例におけるカソード側拡散層34bと同じ大きさにされ、電解質膜320は、実施例におけるアノード側拡散層34aと同じ大きさにされている。このため、アノード側拡散層340aおよびカソード側拡散層34bが、電解質膜320より大きく形成されている。補強部材20の内端部分は、アノード側拡散層340aとカソード側拡散層34bにより挟持され、両拡散層340a、34bにより固定・支持される(図16:T2)。本変形は、アノード側拡散層340aおよびカソード側拡散層34b共にシール部材40の含浸領域を大きくし、シール性を向上させ得る。
-5th modification A 5th modification is demonstrated with reference to FIG. The seal-integrated member 125 in the fifth modification is different from the anode-side diffusion layer 34a and the electrolyte membrane 32 in the embodiment in the configuration of the anode-side diffusion layer 340a and the electrolyte membrane 320. In the seal integrated member 125 in the fifth modified example, the anode side diffusion layer 340a has the same size as the cathode side diffusion layer 34b in the example, and the electrolyte membrane 320 has the same size as the anode side diffusion layer 34a in the example. Has been. For this reason, the anode side diffusion layer 340 a and the cathode side diffusion layer 34 b are formed larger than the electrolyte membrane 320. The inner end portion of the reinforcing member 20 is sandwiched between the anode side diffusion layer 340a and the cathode side diffusion layer 34b, and fixed and supported by both diffusion layers 340a and 34b (FIG. 16: T2). In this modification, both the anode side diffusion layer 340a and the cathode side diffusion layer 34b can increase the impregnation region of the seal member 40 and improve the sealing performance.

・第6変形例
図17を参照して、第6変形例について説明する。第6変形例におけるシール一体部材126において、電解質膜32、アノード側拡散層34a、カソード側拡散層340bの構成は、第2変形例におけるそれぞれの構成と同一である。第6変形例におけるシール一体部材126では、補強部材が、第1の層20aと第2の層20bからなる2層構造に構成されている。補強部材の内端部分において、第1の層20aと第2の層20bは、電解質膜32を挟持している。この結果、本変形例では、第2変形例と同様の作用・効果を奏する。
Sixth Modification A sixth modification will be described with reference to FIG. In the seal integrated member 126 in the sixth modification, the configurations of the electrolyte membrane 32, the anode-side diffusion layer 34a, and the cathode-side diffusion layer 340b are the same as those in the second modification. In the seal integrated member 126 according to the sixth modification, the reinforcing member is configured in a two-layer structure including the first layer 20a and the second layer 20b. In the inner end portion of the reinforcing member, the first layer 20a and the second layer 20b sandwich the electrolyte membrane 32. As a result, the present modification has the same operations and effects as the second modification.

・第7変形例
上記実施例では、シール部材40と一体化される積層部材30は、電解質膜32と、アノード側拡散層34aと、カソード側拡散層34bと、アノード側多孔体36aと、カソード側多孔体36bであるが、必ずしもこれら全てが一体化される必要はない。かかる例を、第7変形例として、図18を参照して説明する。図18は、第7変形例におけるシール一体部材の構成を示す図である。
-7th modification In the said Example, the laminated member 30 integrated with the sealing member 40 is the electrolyte membrane 32, the anode side diffusion layer 34a, the cathode side diffusion layer 34b, the anode side porous body 36a, and the cathode. Although it is the side porous body 36b, it is not always necessary to integrate all of them. Such an example will be described as a seventh modification with reference to FIG. FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration of a seal integrated member according to a seventh modification.

第7変形例におけるシール一体部材127において、シール部材40と一体化される積層部材300は、電解質膜32とアノード側拡散層34aとカソード側拡散層34bである。アノード側多孔体36aとカソード側多孔体36bとは、別体で用意され、シール一体部材127とセパレータ14とを積層して、燃料電池10を構成する際に、シール一体部材127とセパレータ14との間に配置される。本変形例では、アノード側多孔体36aとカソード側多孔体36bとをシール部材40と一体に成形しないので、アノード側多孔体36aとカソード側多孔体36bにおける成形材料の含浸量のコントロールが不要になるので、より容易にシール一体部材を製造することができる。   In the seal integrated member 127 according to the seventh modification, the laminated member 300 integrated with the seal member 40 is the electrolyte membrane 32, the anode side diffusion layer 34a, and the cathode side diffusion layer 34b. The anode-side porous body 36a and the cathode-side porous body 36b are prepared separately, and when the fuel cell 10 is configured by stacking the seal-integrated member 127 and the separator 14, the seal-integrated member 127 and the separator 14 It is arranged between. In this modification, the anode-side porous body 36a and the cathode-side porous body 36b are not formed integrally with the sealing member 40, so that it is not necessary to control the amount of the molding material impregnated in the anode-side porous body 36a and the cathode-side porous body 36b. Therefore, the seal integrated member can be manufactured more easily.

・その他の変形例:
上記実施例および変形例では、積層部材30の各部材やセパレータ14の各部材の材料を特定しているが、これらの材料に限定されるものではなく、適正な種々の材料を用いることができる。例えば、アノード側多孔体36aおよびカソード側多孔体36bを、金属多孔体を用いて形成するとしているが、例えばカーボン多孔体といった他の材料を用いて形成することも可能である。また、セパレータ14は、金属を用いて形成するとしているが、例えばカーボンといった他の材料を用いることも可能である。
・ Other variations:
In the said Example and modification, although the material of each member of the lamination | stacking member 30 and each member of the separator 14 is specified, it is not limited to these materials, A proper various material can be used. . For example, the anode-side porous body 36a and the cathode-side porous body 36b are formed using a metal porous body, but may be formed using other materials such as a carbon porous body. Moreover, although the separator 14 is formed using a metal, it is also possible to use other materials, such as carbon.

上記実施例では、セパレータ14は3層の金属板を積層した構成であり、その発電領域に対応する部分が平坦な形状であるとしているが、セパレータ14の構成は他の任意の構成とすることが可能であり、またセパレータ14の形状は他の任意の形状とすることが可能である。具体的には、発電領域に対応する表面に溝状の反応ガス流路が形成されたセパレータ(例えば、カーボンで作製される)を採用しても良いし、発電領域に対応する部分に反応ガス流路として機能する波板形状を有するセパレータ(例えば、金属板をプレス成形して作製される)を採用しても良い。   In the above-described embodiment, the separator 14 has a structure in which three layers of metal plates are laminated, and the portion corresponding to the power generation region has a flat shape. However, the separator 14 may have any other structure. The shape of the separator 14 can be any other shape. Specifically, a separator (for example, made of carbon) in which a groove-like reaction gas flow path is formed on the surface corresponding to the power generation region may be adopted, or the reaction gas may be provided in a portion corresponding to the power generation region. You may employ | adopt the separator (For example, produced by press-molding a metal plate) which has a corrugated plate shape which functions as a flow path.

また、上記実施例では、積層部材30は、電解質膜、アノード側およびカソード側拡散層、アノード側およびカソード側多孔体から構成されているが、これに限られない。例えば、反応ガス流路が形成されたセパレータや、反応ガス流路として機能する波板形状を有するセパレータを用いる場合には、アノード側およびカソード側多孔体は無くても良い。   Moreover, in the said Example, although the lamination | stacking member 30 is comprised from the electrolyte membrane, the anode side and cathode side diffusion layer, the anode side, and the cathode side porous body, it is not restricted to this. For example, in the case of using a separator in which a reaction gas channel is formed or a separator having a corrugated plate functioning as a reaction gas channel, the anode side and cathode side porous bodies may be omitted.

以上、本発明の実施例および変形例について説明したが、本発明はこれらの実施例および変形例になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の態様での実施が可能である。   As mentioned above, although the Example and modification of this invention were demonstrated, this invention is not limited to these Example and modification at all, and implementation in a various aspect is possible within the range which does not deviate from the summary. It is.

実施例における燃料電池の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell in an Example. 実施例におけるシール一体部材の構成を示す説明図。Explanatory drawing which shows the structure of the seal integrated member in an Example. 燃料電池の酸化ガスの流れを示す説明図。Explanatory drawing which shows the flow of the oxidizing gas of a fuel cell. 実施例におけるシール一体部材の製造ステップを示すフローチャート。The flowchart which shows the manufacturing step of the seal integrated member in an Example. 実施例におけるMEGAの正面図。The front view of MEGA in an Example. 実施例における補強部材の正面図。The front view of the reinforcement member in an Example. 実施例におけるシール一体部材の製造を説明するための図。The figure for demonstrating manufacture of the seal integrated member in an Example. 実施例における成形型を示す図。The figure which shows the shaping | molding die in an Example. 比較例におけるシール一体部材の製造を説明するための図。The figure for demonstrating manufacture of the seal integrated member in a comparative example. 比較例おける成形型を示す図。The figure which shows the shaping | molding die in a comparative example. 比較例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a comparative example. 第1変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 1st modification. 第2変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 2nd modification. 第3変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 3rd modification. 第4変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 4th modification. 第5変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 5th modification. 第6変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 6th modification. 第7変形例におけるシール一体部材の構成を示す図。The figure which shows the structure of the seal integrated member in a 7th modification.

符号の説明Explanation of symbols

10...燃料電池
12...シール一体部材
14...セパレータ
14a...カソードプレート
14b...中間プレート
14c...アノードプレート
16a〜16f...マニホールド孔
20...補強部材
30、300...積層部材
32、320...電解質膜
34a、340a...アノード側拡散層
34b、340b...カソード側拡散層
35、350...MEGA
36a...アノード側多孔体
36b...カソード側多孔体
40、400...シール部材
120〜127...シール一体部材
400...シール部材
840...多孔体
910...上型
911...位置決めピン
920...下型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Seal integrated member 14 ... Separator 14a ... Cathode plate 14b ... Intermediate plate 14c ... Anode plate 16a-16f ... Manifold hole 20 ... Reinforcement member 30, 300 ... Laminated member 32, 320 ... Electrolyte membrane 34a, 340a ... Anode side diffusion layer 34b, 340b ... Cathode side diffusion layer 35, 350 ... MEGA
36a ... Anode-side porous body 36b ... Cathode-side porous body 40, 400 ... Seal member 120-127 ... Seal integrated member 400 ... Seal member 840 ... Porous body 910 ... Top Type 911 ... Positioning pin 920 ... Lower type

Claims (19)

積層されて燃料電池を構成するシール一体部材であって、積層部材と、前記積層部材の端部と一体化され、積層されたときに隣接部材との間をシールするためのシール部材とを有するシール一体部材の製造方法であって、
電解質膜と、前記電解質膜の一の側に配置された第1の拡散層と、前記電解質膜の他の側に配置された第2の拡散層と、を少なくとも含む前記積層部材を準備し、
前記シール部材を内部から補強するための補強部材を準備し、
前記積層部材の端部を用いて前記補強部材を支持し、
前記補強部材のうち少なくとも前記積層部材を用いて支持された部分を覆うように、前記シール部材を成形する、製造方法。
A seal integrated member constituting a fuel cell by being laminated, the laminate member, and a seal member that is integrated with an end portion of the laminate member and seals between adjacent members when laminated A method for producing a seal integral member,
Preparing the laminated member including at least an electrolyte membrane, a first diffusion layer disposed on one side of the electrolyte membrane, and a second diffusion layer disposed on the other side of the electrolyte membrane;
Preparing a reinforcing member for reinforcing the sealing member from the inside;
Using the end of the laminated member to support the reinforcing member,
The manufacturing method which shape | molds the said sealing member so that the part supported using the said lamination | stacking member among the said reinforcement members may be covered.
請求項1に記載の製造方法において、
前記積層部材の端部の一部は、他の部分より外側に延在し、
前記補強部材は、前記延在している部位に重なることにより支持される、製造方法。
The manufacturing method according to claim 1,
A part of the end of the laminated member extends outside the other part,
The manufacturing method in which the reinforcing member is supported by being overlapped with the extending portion.
請求項1または請求項2に記載の製造方法において、
前記補強部材の支持は、前記積層部材のうち、少なくとも前記第1の拡散層を用いて行われる、製造方法。
In the manufacturing method of Claim 1 or Claim 2,
The reinforcing member is supported by using at least the first diffusion layer of the laminated member.
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の製造方法において、
前記補強部材の支持は、前記積層部材のうち、少なくとも前記第1の拡散層と前記第2の拡散層とを用いて行われる、製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1 thru | or 3,
The reinforcing member is supported by using at least the first diffusion layer and the second diffusion layer of the laminated member.
請求項3または請求項4に記載の製造方法において、
前記第1の拡散層は、アノード側拡散層である、製造方法。
In the manufacturing method of Claim 3 or Claim 4,
The manufacturing method, wherein the first diffusion layer is an anode side diffusion layer.
請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の製造方法において、
前記補強部材の支持は、前記積層部材のうち、少なくとも前記電解質膜を用いて行われる、製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1 thru | or 5,
The reinforcing member is supported by at least the electrolyte membrane among the laminated members.
請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の製造方法において、
前記補強部材を支持する際に、前記補強部材は、前記積層部材に接着される、製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1 thru | or 6,
The manufacturing method in which the reinforcing member is bonded to the laminated member when the reinforcing member is supported.
請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の製造方法において、
前記シール部材の成形において、前記シール部材は、前記積層部材における発電領域の周囲に第1のシールラインを有すると共に、前記第1のシールラインの内側に前記補強部材が露出しないように形成される、製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claim 1 thru | or 7,
In the molding of the seal member, the seal member has a first seal line around a power generation region in the laminated member, and is formed so that the reinforcing member is not exposed inside the first seal line. ,Production method.
請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の製造方法において、
前記シール部材の成形において、前記シール部材は、前記積層部材の外側に配置されたマニホールド孔の周囲に第2のシールラインを有すると共に、前記第2のシールラインの内側に前記補強部材が露出しないように形成される、製造方法。
In the manufacturing method in any one of Claims 1 thru | or 8,
In the molding of the seal member, the seal member has a second seal line around a manifold hole arranged outside the laminated member, and the reinforcing member is not exposed inside the second seal line. The manufacturing method formed as follows.
積層されて燃料電池を構成するシール一体部材であって、
電解質膜と、前記電解質膜の一の側に配置された第1の拡散層と、前記電解質膜の他の側に配置された第2の拡散層と、を少なくとも含む積層部材と、
積層されたときに隣接部材との間をシールすると共に、前記積層部材の端部と一体化しているシール部材と、
前記積層部材の端部を用いて支持されていると共に、前記シール部材を内部から補強するための補強部材と、
を備え、
前記補強部材のうち少なくとも前記積層部材を用いて支持された部分は、前記シール部材によって被覆されている、シール一体部材。
A seal integrated member that is laminated to form a fuel cell,
A laminated member including at least an electrolyte membrane, a first diffusion layer disposed on one side of the electrolyte membrane, and a second diffusion layer disposed on the other side of the electrolyte membrane;
A seal member that seals between adjacent members when laminated, and is integrated with an end of the laminated member;
While being supported using the end of the laminated member, a reinforcing member for reinforcing the seal member from the inside,
With
A portion of the reinforcing member that is supported by at least the laminated member is a seal-integrated member that is covered with the seal member.
請求項10に記載のシール一体部材において、
前記積層部材の端部の一部は、他の部分より外側に延在し、
前記補強部材は、前記延在している部位に重なることにより支持される、シール一体部材。
The seal integrated member according to claim 10,
A part of the end of the laminated member extends outside the other part,
The reinforcing member is a seal-integrated member that is supported by being overlapped with the extending portion.
請求項10または請求項11に記載のシール一体部材において、
前記補強部材は、前記積層部材のうち、少なくとも前記第1の拡散層を用いて支持されている、シール一体部材。
The seal integral member according to claim 10 or 11,
The reinforcing member is a seal-integrated member that is supported using at least the first diffusion layer among the laminated members.
請求項10ないし請求項12のいずれかに記載のシール一体部材において、
前記補強部材は、前記積層部材のうち、少なくとも前記第1の拡散層と前記第2の拡散層とを用いて支持されている、シール一体部材。
The seal integral member according to any one of claims 10 to 12,
The reinforcing member is a seal-integrated member that is supported by using at least the first diffusion layer and the second diffusion layer among the laminated members.
請求項12または請求項13に記載のシール一体部材において、
前記第1の拡散層は、アノード側拡散層である、シール一体部材。
The seal integral member according to claim 12 or claim 13,
The seal diffusion member, wherein the first diffusion layer is an anode side diffusion layer.
請求項10ないし請求項14のいずれかに記載のシール一体部材において、
前記補強部材は、前記積層部材のうち、少なくとも前記電解質膜を用いて支持されている、シール一体部材。
The seal integral member according to any one of claims 10 to 14,
The reinforcing member is a seal-integrated member that is supported by using at least the electrolyte membrane among the laminated members.
請求項10ないし請求項15のいずれかに記載のシール一体部材において、
前記補強部材は、前記積層部材に接着されている、シール一体部材。
The seal integral member according to any one of claims 10 to 15,
The reinforcing member is a seal integrated member bonded to the laminated member.
請求項10ないし請求項16のいずれかに記載のシール一体部材において、
前記シール部材は、前記積層部材における発電領域の周囲に第1のシールラインを有し、
前記補強部材のうちの前記第1のシールラインの内側に対応する部分は、前記シール部材によって被覆されている、シール一体部材。
The seal integral member according to any one of claims 10 to 16,
The seal member has a first seal line around a power generation region in the laminated member,
A portion of the reinforcing member corresponding to the inside of the first seal line is a seal integrated member covered with the seal member.
請求項10ないし請求項17のいずれかに記載のシール一体部材において、
前記シール部材および前記補強部材は、前記積層部材の外側に配置されたマニホールド孔を有し、
前記シール部材は、さらに、前記マニホールド孔の周囲に第2のシールラインを有し、 前記補強部材のうちの前記第2のシールラインの内側に対応する部分は、前記シール部材によって被覆されている、シール一体部材。
The seal integral member according to any one of claims 10 to 17,
The seal member and the reinforcing member have a manifold hole arranged outside the laminated member,
The seal member further has a second seal line around the manifold hole, and a portion of the reinforcing member corresponding to the inside of the second seal line is covered with the seal member. , A seal integral member.
請求項10ないし請求項18のいずれかに記載のシール一体部材を、セパレータを挟んで複数個積層して構成された燃料電池。   A fuel cell comprising a plurality of the seal integrated members according to any one of claims 10 to 18 stacked with a separator interposed therebetween.
JP2007000663A 2007-01-05 2007-01-05 Fuel cell, seal integrated member constituting fuel cell, and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP5125102B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007000663A JP5125102B2 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Fuel cell, seal integrated member constituting fuel cell, and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007000663A JP5125102B2 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Fuel cell, seal integrated member constituting fuel cell, and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008166237A true JP2008166237A (en) 2008-07-17
JP5125102B2 JP5125102B2 (en) 2013-01-23

Family

ID=39695410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007000663A Expired - Fee Related JP5125102B2 (en) 2007-01-05 2007-01-05 Fuel cell, seal integrated member constituting fuel cell, and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5125102B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177001A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Nok Corp Gasket integral component for fuel cell and its manufacturing method
JP2016162649A (en) * 2015-03-03 2016-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel battery single cell and manufacturing method for the same
DE102022208819A1 (en) 2022-08-25 2024-03-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Electrochemical cell, fuel cell stack and method for producing an electrochemical cell

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124276A (en) * 2000-10-18 2002-04-26 Honda Motor Co Ltd Fuel cell seal mounting method and fuel cell
WO2002089240A1 (en) * 2001-04-23 2002-11-07 Nok Corporation Fuel cell and method of manufacturing the fuel cell
WO2005006493A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Communication device and an antenna therefor
WO2005035247A2 (en) * 2003-08-29 2005-04-21 E.I. Dupont De Nemours And Company Unitized membrane electrode assembly and process for its preparation
JP2006019204A (en) * 2004-07-05 2006-01-19 Toyota Motor Corp Joint structure for two members and fuel cell
WO2006032894A2 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Johnson Matthey Public Limited Company Membrane electrode assembly
WO2006040994A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mea-gasket assembly and polymer electrolytic fuel cell employing same
WO2006075867A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Lg Chem, Ltd. Gasketed membrane-electrode-assembly and fuel cell system employing the same
JP2006210234A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Uchiyama Mfg Corp Constituent member of fuel cell
JP2006236957A (en) * 2005-01-31 2006-09-07 Uchiyama Mfg Corp Constituent member for fuel cell
JP2007214105A (en) * 2006-01-13 2007-08-23 Nok Corp Cell seal for fuel cell
JP2007335279A (en) * 2006-06-16 2007-12-27 Nok Corp Fuel battery cell seal
WO2008073680A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 3M Innovative Properties Company Gas diffusion layer incorporating a gasket

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002124276A (en) * 2000-10-18 2002-04-26 Honda Motor Co Ltd Fuel cell seal mounting method and fuel cell
WO2002089240A1 (en) * 2001-04-23 2002-11-07 Nok Corporation Fuel cell and method of manufacturing the fuel cell
WO2005006493A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Communication device and an antenna therefor
WO2005035247A2 (en) * 2003-08-29 2005-04-21 E.I. Dupont De Nemours And Company Unitized membrane electrode assembly and process for its preparation
JP2006019204A (en) * 2004-07-05 2006-01-19 Toyota Motor Corp Joint structure for two members and fuel cell
WO2006032894A2 (en) * 2004-09-24 2006-03-30 Johnson Matthey Public Limited Company Membrane electrode assembly
WO2006040994A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mea-gasket assembly and polymer electrolytic fuel cell employing same
WO2006075867A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-20 Lg Chem, Ltd. Gasketed membrane-electrode-assembly and fuel cell system employing the same
JP2006210234A (en) * 2005-01-31 2006-08-10 Uchiyama Mfg Corp Constituent member of fuel cell
JP2006236957A (en) * 2005-01-31 2006-09-07 Uchiyama Mfg Corp Constituent member for fuel cell
JP2007214105A (en) * 2006-01-13 2007-08-23 Nok Corp Cell seal for fuel cell
JP2007335279A (en) * 2006-06-16 2007-12-27 Nok Corp Fuel battery cell seal
WO2008073680A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 3M Innovative Properties Company Gas diffusion layer incorporating a gasket

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008177001A (en) * 2007-01-18 2008-07-31 Nok Corp Gasket integral component for fuel cell and its manufacturing method
JP2016162649A (en) * 2015-03-03 2016-09-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel battery single cell and manufacturing method for the same
DE102022208819A1 (en) 2022-08-25 2024-03-07 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Electrochemical cell, fuel cell stack and method for producing an electrochemical cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP5125102B2 (en) 2013-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5186754B2 (en) Fuel cell
US8865372B2 (en) Separator for fuel cell, manufacturing method thereof, and fuel cell having such a separator
US20090130519A1 (en) Fuel cell
JP5349184B2 (en) Fuel cell stack
JP5087863B2 (en) Fuel cell
US20110053030A1 (en) Fuel Cell with Gas Diffusion Layer having Flow Channel and Manufacturing Method Thereof
JP2019509590A (en) Bipolar plate with asymmetric seal forming section and fuel cell stack with such bipolar plate
JP2008171613A (en) Fuel cells
JP5286895B2 (en) Single cell assembly and fuel cell
JP5112004B2 (en) Fuel cell
EP3392952B1 (en) Fuel cell
JP5125102B2 (en) Fuel cell, seal integrated member constituting fuel cell, and manufacturing method thereof
JP4957091B2 (en) Fuel cell
WO2008152489A1 (en) Fuel cell with dead-end anode
JP2008123885A (en) Fuel cell, manufacturing method of fuel cell, and assembly
JP2007250432A (en) Fuel cell
JP2007250228A (en) Fuel cell
EP3095151B1 (en) Fuel cell
JP2009211977A (en) Fuel cell and cell unit
JP6150528B2 (en) Fuel cell stack
JP5173641B2 (en) Fuel cell
JP2009104922A (en) Fuel cell and method for manufacturing fuel cell
JP2011154799A (en) Fuel cell
JP5194439B2 (en) Fuel cell and assembly constituting the fuel cell
JP2008034159A (en) Fuel cell, and manufacturing method of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090424

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120424

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120620

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120710

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120905

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: 20121002

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: 20121015

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5125102

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees