JP2009099423A - Gasket member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスケット部材に関し、ハンドリング性が改善されたガスケット部材に関する。 The present invention relates to a gasket member, and relates to a gasket member with improved handling properties.
一般的に、固体高分子型燃料電池の単位セルは、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)と、その両面にそれぞれ積層されるセパレータとから構成される。 In general, a unit cell of a polymer electrolyte fuel cell is composed of a membrane electrode assembly (MEA) and separators stacked on both sides of the membrane electrode assembly (MEA).
膜電極接合体は、Nafion(登録商標:デュポン社製)などの固体高分子電解質膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一面に配置された触媒層及びガス拡散層から構成され酸化剤ガス(例えば、空気)が供給される空気極(カソード極)と、電解質膜の他面に配置された触媒層及びガス拡散層とから構成され燃料ガス(例えば、水素ガス)が供給される燃料極(アノード極)とを有している。 The membrane electrode assembly is composed of an electrolyte membrane made of a solid polymer electrolyte membrane such as Nafion (registered trademark: manufactured by DuPont), a catalyst layer and a gas diffusion layer disposed on one surface of the electrolyte membrane, and an oxidant gas ( For example, a fuel electrode (for example, hydrogen gas) that includes an air electrode (cathode electrode) to which air is supplied and a catalyst layer and a gas diffusion layer disposed on the other surface of the electrolyte membrane (for example, hydrogen gas) is supplied. Anode electrode).
セパレータは、導電性の材料から気密に成型され、膜電極接合体を間に挟んで積層された場合に、膜電極接合体における空気極側に空気室を形成し、燃料極側に燃料室を形成する。燃料電池スタックが構成される場合には、隣り合う単位セルはセパレータが共通とされている。 When the separator is hermetically molded from a conductive material and laminated with the membrane electrode assembly interposed therebetween, an air chamber is formed on the air electrode side of the membrane electrode assembly, and the fuel chamber is formed on the fuel electrode side. Form. When the fuel cell stack is configured, the separators are common to adjacent unit cells.
一対のセパレータ間のガスシール性を確保する構造の1つに、膜電極接合体の外周側に配設されたガスケット部材がある。例えば、特許文献1には、膜電極接合体の外周側に一体に保持されて一対のセパレータ間をシールするものであって、全体をゴム状弾性体により構成されているガスケット(シール構造体)が記載されている。 One of the structures for ensuring the gas sealing property between a pair of separators is a gasket member disposed on the outer peripheral side of the membrane electrode assembly. For example, Patent Document 1 discloses a gasket (seal structure) that is integrally held on the outer peripheral side of a membrane electrode assembly and seals between a pair of separators, and is entirely composed of a rubber-like elastic body. Is described.
特許文献1に記載されるガスケットは、セパレータの内面に密接してシール機能を発揮するシールリップが一体成形されており、かかるシールリップにかかる締結荷重を膜電極接合体にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度のゴム状弾性体が採用されている。
しかしながら、特許文献1に記載されるガスケットは、低硬度のゴム状弾性体から構成されているので、取り扱い時にガスケットの変形(例えば、捩れや折れなど)が生じ易い。かかるガスケットには膜電極接合体が一体化されているので、ガスケットの捩れや折れによって膜電極接合体の破損又は損傷が生じる虞がある。よって、シールリップにかかる締結荷重を膜電極接合体にかかる荷重に対して低くするという要件を満たすものの、変形の生じ易いガスケットは、ハンドリング性が悪いという問題点があった。 However, since the gasket described in Patent Document 1 is made of a rubber-like elastic body having a low hardness, the gasket is likely to be deformed (for example, twisted or broken) during handling. Since the membrane electrode assembly is integrated with such a gasket, there is a possibility that the membrane electrode assembly may be broken or damaged by twisting or breaking of the gasket. Therefore, although satisfying the requirement of lowering the fastening load applied to the seal lip relative to the load applied to the membrane electrode assembly, the gasket that is likely to be deformed has a problem of poor handling.
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ハンドリング性が改善されたガスケット部材を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a gasket member having improved handling properties.
この目的を達成するために、請求項1記載のガスケット部材は、固体高分子電解質膜とその固体高分子電解質膜の両面に積層された一対の電極層とを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面に設けられ各電極層へ供給するガスの流路を有する一対のセパレータとを備えた燃料電池に用いられ、前記膜電極接合体と前記一対のセパレータとの間に配設されてガスシール性を確保するものであって、前記一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるシールリップと、前記シールリップより剛性の高い材質から構成される形状補強部と、を備えている。 In order to achieve this object, the gasket member according to claim 1 includes a membrane electrode assembly having a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrode layers laminated on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane, and the membrane. Used in a fuel cell including a pair of separators provided on both surfaces of an electrode assembly and having a gas flow path for supplying gas to each electrode layer, and disposed between the membrane electrode assembly and the pair of separators. The seal lip is made of an elastic body that can be deformed by pressing from the pair of separators and can exhibit a sealing function, and a material that is more rigid than the seal lip. And a shape reinforcing portion.
請求項2記載のガスケット部材は、請求項1記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、前記シールリップの内周側又は外周側の少なくとも一方の側に設けられ、前記シールリップより高剛性の弾性体から構成された肩部である。 The gasket member according to claim 2 is the gasket member according to claim 1, wherein the shape reinforcing portion is provided on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side of the seal lip, and is more rigid than the seal lip. It is the shoulder part comprised from the elastic body.
請求項3記載のガスケット部材は、請求項1記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、内部に埋設された、前記シールリップより高剛性の材料から構成される線状部材である。 A gasket member according to a third aspect is the gasket member according to the first aspect, wherein the shape reinforcing portion is a linear member made of a material having a higher rigidity than the seal lip embedded therein.
請求項4記載のガスケット部材は、請求項1から3のいずれかに記載のガスケット部材において、前記形状補強部は、少なくとも、前記シールリップの外周側を取り囲む形態に配置されている。 A gasket member according to a fourth aspect is the gasket member according to any one of the first to third aspects, wherein the shape reinforcing portion is disposed so as to surround at least the outer peripheral side of the seal lip.
請求項1記載のガスケット部材によれば、シールリップが一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるので、一対のセパレータ間のガスシール性を確保できる上に、該シールリップより高剛性の材質から構成される形状補強部を有しているので、ガスケット部材の変形(捩れや折れなど)が抑制されてハンドリング性が改善されるという効果がある。 According to the gasket member of the first aspect, since the seal lip is formed of an elastic body that can be deformed by pressing from the pair of separators and exhibit a sealing function, the gas sealing performance between the pair of separators can be secured. In addition, since the shape reinforcing portion made of a material having higher rigidity than that of the seal lip is provided, deformation (twisting, folding, etc.) of the gasket member is suppressed and the handling property is improved.
請求項2記載のガスケット部材によれば、請求項1記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。シールリップの内周側又は外周側の少なくとも一方の側には、該シールリップより高剛性の弾性体から構成された肩部を有しており、その肩部が形状補強部として機能する。 According to the gasket member of the second aspect, in addition to the effect produced by the gasket member according to the first aspect, the following effect is obtained. On at least one side of the inner peripheral side or the outer peripheral side of the seal lip, a shoulder portion made of an elastic body having higher rigidity than the seal lip is provided, and the shoulder portion functions as a shape reinforcing portion.
よって、肩部をシールリップより高剛性の弾性体から構成し、肩部としての本来の機能に、ガスケット部材の剛性を高める形状補強部としての機能を付加することができる。従って、形状補強部を別途設ける必要がなくなり、ガスケット部材の構成の複雑化を抑制しつつ、ハンドリング性の改善を達成できるという効果がある。 Therefore, the shoulder portion is made of an elastic body having higher rigidity than the seal lip, and a function as a shape reinforcing portion that increases the rigidity of the gasket member can be added to the original function as the shoulder portion. Accordingly, there is no need to separately provide a shape reinforcing portion, and there is an effect that the handling property can be improved while suppressing the complexity of the configuration of the gasket member.
請求項3記載のガスケット部材によれば、請求項1記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。シールリップより高剛性の材料から構成される線状部材が形状補強部として内部に埋設されているので、ガスケット部材の変形を抑制でき、その結果として、ハンドリング性を改善することができるという効果がある。ここで、形状補強部である線状部材は、内部に埋設されているので、線状部材の成分が外部へ溶出され難い。よって、線状部材からの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性を高めることなく、ハンドリング性の改善を達成できる。 According to the gasket member of claim 3, in addition to the effect of the gasket member of claim 1, the following effect is obtained. Since the linear member made of a material having higher rigidity than the seal lip is embedded inside as the shape reinforcing portion, the deformation of the gasket member can be suppressed, and as a result, the handling property can be improved. is there. Here, since the linear member which is a shape reinforcement part is embed | buried inside, the component of a linear member is hard to elute outside. Therefore, the handling property can be improved without increasing the risk of deterioration of the membrane electrode assembly due to the elution component from the linear member.
請求項4記載のガスケット部材によれば、請求項1から3のいずれかに記載のガスケット部材の奏する効果に加えて、次の効果を奏する。形状補強部が、少なくとも、シールリップの外周側を取り囲む形態に配置されているので、ガスケット部材の剛性を効果的に高め、該ガスケット部材が捩れたり折れたりするなどの変形を有効に抑制できる。よって、ガスケット部材のハンドリング性を大きく改善させることができるという効果がある。 According to the gasket member of Claim 4, in addition to the effect which the gasket member in any one of Claim 1 to 3 exhibits, there exists the following effect. Since the shape reinforcing portion is disposed so as to surround at least the outer peripheral side of the seal lip, the rigidity of the gasket member is effectively increased, and deformation such as twisting or breaking of the gasket member can be effectively suppressed. Therefore, there is an effect that the handling property of the gasket member can be greatly improved.
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、図1から図5を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。図1は、燃料電池の単位セル10が複数積層された燃料電池スタック100の一部を示す分解斜視図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a part of a
図1に示すように、燃料電池スタック100は、内周側に膜電極接合体20が一体化されているガスケット部材40と、メタルセパレータ60とが交互に多数積層された構造(図1では、3枚のガスケット部材40と3枚のメタルセパレータ60のみを図示)を有する。なお、この燃料電池スタック100の積層方向の両端には、エンドプレート(図示せず)が配置されており、ボルト(図示せず)及びナット(図示せず)などを用いて両エンドプレートを締結することによって、交互に積層されるガスケット部材20及びメタルセパレータ60を加圧挟持している。
As shown in FIG. 1, the
ここで、燃料電池の単位セル10は、膜電極接合体20と、膜電極接合体20の外周側に配設されているガスケット部材40と、膜電極接合体20の両面側に位置するメタルセパレータ60とによって構成される。なお、図1に示すように、1のメタルセパレータ60は、隣接する単位セル10のセパレータとして共通に使用されている。
Here, the
膜電極接合体20は、Nafion(登録商標:デュポン社製)やAciplex(登録商標:旭化成(株)製)などの固体高分子電解質膜21(図2(c)参照)と、該固体高分子電解質膜の両面に各々積層されて接合された一対の電極層22,23(図2(c)参照)とから構成される。
The
膜電極接合体20における両電極層22,23は、どちらも、触媒層(図示せず)とガス拡散層(図示せず)とから構成され、触媒層の側が固体高分子電解質膜に接合されている。これらの電極層は、供給されるガスの種類に応じて、空気極(カソード極)又は燃料極(アノード極)とされる。なお、以下では、電極層22を空気極22とし、電極層23を燃料極23として説明する。
Both
なお、空気極22及び燃料極23における図示されないガス拡散層は、ガス拡散が可能なカーボン製の織物やカーボン製の紙等から構成されるものであり、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボン繊維からなる不織布などが使用される。
A gas diffusion layer (not shown) in the
また、膜電極接合体20における図示されない触媒層としては、例えば、白金触媒が担持されたカーボンと電解質とを含んで構成された層を採用することができる。
In addition, as the catalyst layer (not shown) in the
次に、図2から図4を参照して、本実施形態のガスケット部材40について説明する。図2(a)は、内周側に膜電極接合体20が一体化されているガスケット部材40の一面側を模式的に示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示すガスケット部材40の裏面側を模式的に示す斜視図であり、図2(c)は、図2(a)のIIc−IIc線における断面図である。なお、図2(a)及び図2(c)では、図面の理解を容易にする目的で、シール構造体45,51の詳細な構成を省略して示している。
Next, the
図3(a)は、図2(a)において矢印IIIa方向から見た部分の正面図であり、図3(b)は、図3(a)のIIIb−IIIb線における断面図であり、図3(c)は、図2(a)において矢印IIIc方向から見た部分の正面図である。なお、図面の理解を容易にする目的で、図3(a)における肩部45b,45cに対し、並びに、図3(c)における肩部51b,51cに対してハッチングを施している。また、図4は、シール構造体45,51を模式的に示す拡大断面図である。
3 (a) is a front view of the portion viewed from the direction of arrow IIIa in FIG. 2 (a), and FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along line IIIb-IIIb in FIG. 3 (a). 3 (c) is a front view of a portion viewed from the direction of arrow IIIc in FIG. 2 (a). For the purpose of facilitating understanding of the drawing, hatching is applied to the
ガスケット部材40は、膜電極接合体20の外周側に配設されて、その両面にそれぞれ対向して配置される一対のメタルセパレータ60との間のガスシール性を確保するための部材である。このガスケット部材40は、ガスケット部材40の一面を構成する空気極ガスケット41と、他面を構成する燃料極ガスケット42とから構成される。
The
空気極ガスケット41及び燃料極ガスケット42は、ゴムや樹脂などの絶縁性弾性体から構成される。なお、詳細は後述するが、空気極ガスケット41及び燃料極ガスケット42は、どちらも、硬度(又は剛性)の異なる2種類の絶縁性弾性体から構成されている。このような空気極ガスケット41及び燃料極ガスケット42は、一方の種類の絶縁性弾性体を該当形状に射出成形した後、他方の種類の絶縁性弾性体を該当形状に射出成型することによって作製することができる。
The
ここで、各ガスケット41,42の一面側(互いに接着される側の面)には、接着フィルムシート(図示せず)が配設されており、これらの接着フィルムシートを対向させて両ガスケット41,42を接着させることにより、ガスケット部材40が作製される。なお、空気極ガスケット41及び燃料極ガスケット42には、それぞれ、膜電極接合体20に応じた開口41a及び42aが形成されており、ガスケット部材40作製時には、空気極ガスケット41と燃料極ガスケット42との間に膜電極接合体20を介在させた上で接着させる。よって、膜電極接合体20が接着フィルムシート(図示せず)によって固定されて、その結果、ガスケット部材40は、その内周側に膜電極接合体20が一体化されたものとして得られる。
Here, an adhesive film sheet (not shown) is disposed on one side of each
ガスケット部材40は、膜電極接合体20を挟む両端側に開口部43,44を有している。これらの開口部43,44は、燃料電池スタック100の積層方向(図2(a)における矢印Z方向又はその反対方向)に燃料ガス(例えば、水素ガス)を流通させる流路とされるものである。
The
かかる開口部43,44から空気極22や外界へ燃料ガスが漏洩することを防止するため、ガスケット部材40における空気極ガスケット41には、開口部43,44の周囲にシール構造体45が形成されている。
In order to prevent fuel gas from leaking from the
このシール構造体45は、シールリップ部45aと、断面視におけるシールリップ部45aの両側(即ち、シールリップ45aの内周側及び外周側)に位置する肩部45b,45cと、シールリップ部45aと肩部45bとの間に形成される溝部45dと、シールリップ部45aと肩部45cとの間に形成される溝部45eとから構成される。
The
シールリップ部45aは、燃料電池スタック100の構成時(積層時)に対向するメタルセパレータ60から押圧されて変形し、そのメタルセパレータ60と密接することによってガスシール機能を発揮する部分である。肩部45b,45cは、後述する肩部51b,51cと共に、燃料電池スタック100の構成時(積層時)に一対のメタルセパレータ60の間隔を規定する部分である。また、溝部45d,45eは、圧縮荷重によるシールリップ部45aの変形を許容するための絶縁性弾性体の逃げ部として機能する部分である。
The
より詳細には、シールリップ部45aは、ガスシール機能の長期耐久性に対する要求を満たすべく、図4に示すような断面山形状や断面三角形状など、鋭利な先細の先端部を有していると共に、その高さが肩部45b,45cの高さより高くなる(即ち、先端部が肩部45b,45cより高い位置となる)ように構成されている。
More specifically, the
また、このシールリップ部45aは、かかるシールリップ部45aにかかる締結荷重を膜電極接合体20にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度(例えば、硬度40〜50度程度)の絶縁性弾性体から構成されている。
Further, the
また、肩部45b,45cは、それぞれ、シールリップ部45aを所望の圧縮率に制御する(即ち、シールリップ部45aを圧縮荷重に対して所望の高さに制御する)ことが要求されることから、圧縮荷重に対する変形が殆ど又は全くない形状が採用される。なお、圧縮荷重に対する変形が殆ど又は全くない形状としては、図4に示すような先端部が平坦である形状(断面台形状又は断面四角形状など)を例示できる。また、肩部45b,45cの高さは、シールリップ部45aを所望の圧縮率に制御できるよう、いずれもシールリップ部45aの高さより低く、互いに略同一の高さであるように構成されている。
Further, the
本実施形態のガスケット部材40において、肩部45b及び肩部45cは、シールリップ部45aより高剛性(又は高硬度)であり弾性変形し難い絶縁性弾性体から構成されている。肩部45b,45cを、シールリップ部45aより高剛性である絶縁性弾性体から構成することにより、ガスケット部40の剛性を高めることができるので、取り扱い時(例えば、ガスケット部40を持ち上げた場合など)に変形し難いものにすることができる。よって、本実施形態のガスケット部40のハンドリング性を向上させることができる。
In the
また、ガスケット部材40における空気極ガスケット41には、対向する2端辺46a,46b側の開放された凹部46が形成されている。この凹部46は、メタルセパレータ60を積層した場合に空気極側コレクタ63(図5(a)参照)を収容し、酸化剤ガスとしての空気が空気極22上を矢印X方向(又はその反対方向)に流通する空気室を形成する。なお、この凹部46の底面部分は、シールリップ部45aと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
Further, the
一方で、ガスケット部材40における燃料極ガスケット42の外周にはシール構造体51が形成されている。このシール構造体51は、燃料電池スタック100(又は単位セル10)から外界への燃料ガスの漏洩を防止するものである。
On the other hand, a
シール構造体51は、上述したシール構造体45と同様に、シールリップ部51aと、断面視におけるシールリップ部51aの両側(即ち、シールリップ45aの内周側及び外周側)に位置する肩部51b,51cと、シールリップ部51aと肩部51bとの間に形成される溝部51dと、シールリップ部51aと肩部51cとの間に形成される溝部51eとから構成される。
Similar to the
シールリップ部51aは、シールリップ45aと同様に、燃料電池スタック100の構成時(積層時)に対向するメタルセパレータ60から押圧されて変形し、そのメタルセパレータ60と密接することによってガスシール機能を発揮する部分であり、鋭利な先細の先端部を有していると共に、その高さが肩部51b,51cの高さより高くなるように構成されている。このシールリップ部51aもまた、シールリップ45aと同様に、シールリップ部51aにかかる締結荷重を膜電極接合体20にかかる荷重に対して低くする必要性から低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
Similar to the
肩部51b,51cは、上述した肩部45b,45cと共に、一対のメタルセパレータ60の間隔を規定する部分であり、先端部が平坦である形状(断面台形状又は断面四角形状など)を有していると共に、その高さがシールリップ部51aの高さより低く、互いに略同一の高さであるように構成されている。この肩部51b,51cもまた、ガスケット部40の剛性を高めることができるよう、シールリップ部51aより高剛性(又は高硬度)であり弾性変形し難い絶縁性弾性体から構成されている。
The
また、溝部51d,51eは、上述した溝部45d,45eと同様に、圧縮荷重によるシールリップ部51aの変形を許容するための絶縁性弾性体の逃げ部として機能する部分である。
Moreover, the
また、ガスケット部材40における燃料極ガスケット42には、凹部52が形成されている。この凹部52は、メタルセパレータ60を積層した場合に燃料極側コレクタ62(図5(a)参照)を収容し、燃料ガス(例えば、水素)が燃料極23上を矢印Y方向(又はその反対方向)に流通する燃料室を形成する。なお、この凹部52の底面部分は、シールリップ部51aと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
A
次に、図5を参照して、本実施形態のメタルセパレータ60について説明する。図5(a)は、メタルセパレータ60の一面側を模式的に示す斜視図であり、図5(b)は、図5(a)に示すメタルセパレータ60の裏面側を模式的に示す斜視図であり、図5(c)は、図5(a)のVc−Vc線における断面図である。
Next, the
メタルセパレータ60は、板状のセパレータ本体61と、セパレータ61の一面に設けられた燃料極側コレクタ62と、セパレータ61の他面に設けられた空気極側コレクタ63とから構成される。
The
セパレータ本体61は、隣接する単位セル10間のガス遮断部材として機能するものであり、導電性の薄板から構成され、ガスケット部材40の開口部43,44に対応する位置(即ち、積層した場合に開口部43,44と連通される位置)に、燃料ガスの流路となる開口部61a,61bが開口されている。なお、セパレータ本体61を構成する導電性の薄板としては、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金などに金メッキ等の耐腐食導電処理を施した薄板を使用できる。
The
燃料極側コレクタ62は、ガスケット部材40の凹部52a(図2参照)に収容されて膜電極接合体20における燃料極23側に接触して電極反応によって生じた電流を集電する集電体である。
The fuel
この燃料極側コレクタ62は、セパレータ本体61の一面側から同じ高さに立設され、開口部61aと開口部61bとの間に延びる導電性を有する複数本のリブ62aと、これらのリブ62aの先端に配設された多数の開口を有する導電性の板材(例えば、エキスパンドメタルやパンチングメタル等のメタル板材など)である集電部材62bとから構成される。そして、セパレータ本体61と隣接するリブ62aと集電部材62aとにより囲まれる空間62cが燃料ガス流路として機能する。
The fuel
一方で、空気極側コレクタ63は、ガスケット部材40の凹部46(図2参照)に収容されて膜電極接合体20における空気極22側に接触して電極反応によって生じた電流を集電する集電体である。
On the other hand, the air
この空気極側コレクタ63は、セパレータ本体61の他面側から同じ高さに立設され、リブ62aと略直交する方向に延びる導電性を有する複数本のリブ63aと、これらのリブ63aの先端に配設された多数の開口を有する導電性の板材(例えば、エキスパンドメタルやパンチングメタル等のメタル板材など)である集電部材63bとから構成される。そして、セパレータ本体61と隣接するリブ63aと集電部材63bとにより囲まれる空間63cが空気流路として機能する。なお、空気極側コレクタ63は、多数の開口を有する集電部材63bを有しているので、電極反応の結果として空気極22において生成された水を空間63c(空気流路)へ透過することができる。
The air
上述した燃料極側コレクタ62を構成するリブ62a及び集電部材62b、並びに、空気側コレクタ63を構成するリブ63a及び集電部材63bとしては、上述したセパレータ本体61として採用した材質、即ち、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金などに金メッキ等の耐腐食導電処理を施したものを使用できる。
As the
以上説明したように、この第1実施形態によれば、ガスケット部材40における空気極ガスケット41に設けられている肩部45b,45c、及び、燃料極ガスケット42に設けられている肩部51b,51cが、他の部分(シールリップ部45a,51など)に比べて高剛性の弾性体から構成されているので、ガスケット部材40の剛性が高まる。よって、取り扱い時におけるガスケット部材40の変形(例えば、捩れや折れなど)を抑制でき、ガスケット部材40のハンドリング性が向上(改善)される。
As described above, according to the first embodiment, the
また、上述のようにガスケット部材40の変形が抑制されたことにより、ガスケット部材40に一体化されている膜電極接合体20が、ガスケット部材40の取り扱い時に破損や損傷することを防止できるという点においても有効である。
In addition, since the deformation of the
ここで、本実施形態のガスケット部材40によれば、肩部45b,45c,51b,51cを他の部分より高剛性(又は高硬度)の弾性体から構成することによって、一対のメタルセパレータ60の間隔を規定するという肩部としての本来の機能に、ガスケット部材40の剛性を高める機能を付加することができる。従って、ガスケット部材40の剛性を高めるための部材を別途設ける必要がなくなり、ガスケット部材40の構成の複雑化を抑制しつつ、ハンドリング性の改善を達成することができる。
Here, according to the
特に、肩部51b,51cは、ガスケット部材40の外周に配置されているので、ガスケット部材40の剛性を効果的に高めることができる。その結果、ガスケット部材40の変形(捩れや折れなど)を有効に抑制することができるので、ガスケット部材40のハンドリング性が大きく改善されることになる。
In particular, since the
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。図6(a)及び図6(b)は、本発明における第2実施形態のシール構造体450,510を模式的に示す拡大断面図である。なお、この第2実施形態を説明する上で、上記の第1実施形態と同一の部分には同一の符号を付して、その説明は省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A and FIG. 6B are enlarged cross-sectional views schematically showing seal structures 450 and 510 according to the second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述した第1実施形態におけるガスケット部材40のシール構造体45,51の肩部45b,45c,51b,51cがシールリップ部45a,51aより高剛性の絶縁性弾性体から構成されていたのに対し、この第2実施形態のシール構造体450,510では、肩部450b,450c,510b,510cがシールリップ部45a,51aと同じ低硬度の絶縁性弾性体から構成されている。
Whereas the
図6(a)及び図6(b)に示すように、この第2実施形態では、シール構造体450,510の内部に金属製のワイヤWを配置する。なお、ワイヤWは、シール構造体450,510に沿って周設されている。このように、シール構造体450,510の内部にワイヤWを配置したことにより、上述した第1実施形態と同様に、ガスケット部材40の剛性を高めることができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, in the second embodiment, metal wires W are arranged inside the seal structures 450 and 510. The wire W is provided around the seal structures 450 and 510. Thus, by arranging the wires W inside the seal structures 450 and 510, the rigidity of the
なお、シール構造体450,510の内部にワイヤWを配設する場合、図6(b)に示すように、シールリップ部45a,51aの内部にワイヤWを配設する場合に比べ、図6(a)に示すように、肩部450b,450c,510b,510cの内部にワイヤWを配設する方が、シールリップ部45a,51aの厚み方向の圧縮が制限されず、ガスシール機能が阻害されないので好ましい。
In the case where the wire W is disposed inside the seal structures 450 and 510, as shown in FIG. 6B, as compared to the case where the wire W is disposed inside the
以上説明したように、この第2実施形態によれば、シール構造体450,510の内部にワイヤWが配設されているので、ガスケット部材40の剛性が高まり、取り扱い時におけるガスケット部材40の変形(例えば、捩れや折れなど)を抑制でき、その結果として、ガスケット部材40のハンドリング性が向上される。
As described above, according to the second embodiment, since the wires W are disposed inside the seal structures 450 and 510, the rigidity of the
ここで、図6(a)及び図6(b)に示すように、ガスケット部材40の剛性を補強する部材であるワイヤWは、シール構造体450,510の内部に埋没されているので、ワイヤWからの溶出成分はガスケット部材40の外部へ溶出され難く、ワイヤWからの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性は低い。よって、この第2実施形態によれば、ワイヤWからの溶出成分によって膜電極接合体が劣化する危険性を高めることなく、ハンドリング性の改善を達成することができる。
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
Here, as shown in FIGS. 6A and 6B, the wire W, which is a member that reinforces the rigidity of the
As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be easily made without departing from the spirit of the present invention. It can be guessed.
例えば、上記各実施形態では、他の部分より高剛性の弾性体から構成された肩部45b,45c,51b,51cや、ワイヤWを、ガスケット部材40の剛性を高めるための部材としたが、かかる部材はこれらに限定されるものではない。例えば、空気極ガスケット41と燃料極ガスケット42とを接着するために使用した接着フィルムシート(図示せず)として、ガスケット部材40の剛性を高める補強板とし得る剛性を有するシートを使用する構成であってもよい。
For example, in each of the above embodiments, the
また、上記第2実施形態では、シール構造体450,510の内部に金属製のワイヤWを配設したが、金属製のワイヤWに換えて、他の部分より高剛性を有する樹脂製の線状部材(又は帯状部材)としてもよい。 In the second embodiment, the metal wire W is disposed inside the seal structures 450 and 510. However, instead of the metal wire W, a resin wire having higher rigidity than other portions. It is good also as a strip-shaped member (or strip-shaped member).
また、上記各実施形態では、肩部45b,45c,51b,51cや、ワイヤWを、ガスケット部材40の剛性を高めるための部材としたが、かかるガスケット部材40の剛性を高めるための部材の配置位置は、これらに限定されるものではなく、ガスケット部材40の種々の位置に配置することが可能である。また、肩部45b,45c,51b,51cや、ワイヤWのように、連続的に周設される部材に限定されず、不連続(間欠的)に周設されるものであったり、不規則に配置されるものであってもよい。
Moreover, in each said embodiment, although
なお、ガスケット部材40の剛性を高める部材を、シールリップ部45a,51aの断面を層状に横切る状態で配置する場合には、シールリップ部45a,51aの厚み方向の圧縮が制限されず、ガスシール機能が阻害されないように配置することが好ましい。より好ましくは、ガスケット部材40の剛性を高める部材が、シールリップ部45a,51aの断面を層状に横切ることなく配置されていることが好ましい。
When the member for increasing the rigidity of the
また、上記第1実施形態では、空気極ガスケット41に形成された肩部45b,45cと、燃料極ガスケット42に形成された肩部51b,51cとの両方を、他の部分より高剛性の弾性体から構成するようにしたが、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部は、肩部45b,45c、又は、肩部51b,51cのいずれか一方としてもよい。同様に、上記第2実施形態において、ワイヤWが内部に配設されるシール構造体は、シール構造体450又はシール構造体510の一方であってもよい。
In the first embodiment, both the
さらに、シールリップ部45aの外周側及び内周側に形成される肩部45b,45cのうち、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部を肩部45b又は肩部45cのいずれか一方としてもよい。同様に、シールリップ部51aの外周側及び内周側に形成される肩部51b,51cのうち、他の部分より高剛性の弾性体から構成する肩部を肩部45b又は肩部45cのいずれか一方としてもよい。同様に、ワイヤWが内部に配設される肩部を、肩部45b(肩部51b)又は肩部45c(肩部51c)のいずれか一方としてもよい。
Further, of the
10 単位セル
20 膜電極接合体
21 固体高分子電解質膜
22 空気極(一対の電極層の一部)
23 燃料極(一対の電極層の一部)
40 ガスケット部材
45a シールリップ部(シールリップ)
45b 肩部(形状補強部)
45c 肩部(形状補強部)
51a シールリップ部(シールリップ)
51b 肩部(形状補強部)
51c 肩部(形状補強部)
60 メタルセパレータ(セパレータ)
100 燃料電池スタック
W ワイヤ(形状補強部)
10
23 Fuel electrode (part of a pair of electrode layers)
40
45b Shoulder (shape reinforcement)
45c Shoulder (shape reinforcement)
51a Seal lip (seal lip)
51b Shoulder (shape reinforcement)
51c Shoulder (shape reinforcement)
60 Metal separator (separator)
100 Fuel cell stack W Wire (shape reinforcement)
Claims (4)
前記一対のセパレータからの押圧により変形してシール機能を発揮可能な弾性体から構成されるシールリップと、
前記シールリップより剛性の高い材質から構成される形状補強部と、を備えていることを特徴とするガスケット部材。 A membrane electrode assembly having a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrode layers laminated on both sides of the solid polymer electrolyte membrane, and a gas flow supplied to each electrode layer provided on both sides of the membrane electrode assembly A gasket member that is used in a fuel cell including a pair of separators having a path, and that is disposed between the membrane electrode assembly and the pair of separators to ensure gas sealing properties,
A seal lip composed of an elastic body that can be deformed by pressing from the pair of separators and exhibit a sealing function;
And a shape reinforcing portion made of a material having higher rigidity than the seal lip.
The gasket member according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape reinforcing portion is disposed so as to surround at least an outer peripheral side of the seal lip.
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JP2017537433A (en) * | 2014-10-18 | 2017-12-14 | レインツ デッチタングス ゲー エム ベー ハー | Separator plate and electrochemical system |
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