JP2009129584A - Manufacturing method of fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池スタックの製造方法に関し、特に、複数の単セルを積層してなるセル積層体の圧縮技術に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a fuel cell stack, and more particularly to a compression technique for a cell stack formed by stacking a plurality of single cells.
燃料電池スタックは、燃料電池の基本単位である単セルを直列に複数積層することによって構成されたセル積層体を有している(例えば特許文献1参照)。固体高分子型の単セルは、MEA(Membrane Electrode Assembly)を一対のセパレータで挟持してなる。特許文献1では、単セルを各構成部材の積層により製造する際に、真空装置を用いて電極等の各構成部材を支持構造に対して安定させるようにしている。
The fuel cell stack has a cell stack formed by stacking a plurality of single cells that are basic units of a fuel cell in series (see, for example, Patent Document 1). A solid polymer type single cell is formed by holding a MEA (Membrane Electrode Assembly) between a pair of separators. In
燃料電池スタックの製造工程として、セル積層体を積層方向に締め付け、燃料電池スタックの両端のエンドプレート間にテンションプレートをかけわたすことが広く知られている。セル積層体の締め付けによって、電解質膜が縮小(薄肉化)すると共に、セパレータ間等をシールするガスケット等がつぶれて封止される。このとき、セル積層体は、積層方向にテンションプレートをかけわたすことができるまで圧縮されるが、この圧縮は、セル積層体がセットされた積層治具に対し、加圧治具を駆動することで行っている。
特許文献1には、単セルの構成部材を積層する方法が開示されている。しかし、特許文献1には、セル積層体を圧縮させることについては何ら開示されておらず、セル積層体を圧縮するのに上記従来技術のような加圧治具を用いることが必要となる。ところが、加圧治具による締結荷重を積層治具で受けるためには、積層治具の剛性を高めに確保する必要があり、積層治具自体が大掛かりになってしまう。
本発明は、大掛かりな治具を用いなくとも、セル積層体を圧縮できる燃料電池スタックの製造方法を提供することをその目的としている。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a fuel cell stack capable of compressing a cell stack without using a large jig.
上記目的を達成するべく、本発明の燃料電池スタックの製造方法は、複数の単セルを積層してセル積層体を構成する積層工程と、セル積層体内部を減圧することにより、単セルの積層方向にセル積層体を圧縮する圧縮工程と、を備えたものである。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a fuel cell stack according to the present invention includes a stacking step of stacking a plurality of single cells to form a cell stack, and stacking single cells by reducing the pressure inside the cell stack. A compression step of compressing the cell stack in the direction.
本発明によれば、セル積層体内部を減圧する装置(例えば真空ポンプ)を用いることで、セル積層体を圧縮することができる。これにより、従来必要とされていた加圧機構が不要となるため、大掛かりな治具を用いなくとも、セル積層体を圧縮することができる。 According to the present invention, the cell stack can be compressed by using a device (for example, a vacuum pump) for reducing the pressure inside the cell stack. This eliminates the need for a pressurization mechanism that has been conventionally required, and the cell stack can be compressed without using a large jig.
好ましくは、圧縮工程は、セル積層体内部を真空引きすることにより減圧するとよい。 Preferably, in the compression step, the pressure is reduced by evacuating the inside of the cell stack.
この構成によれば、簡単な方法且つ確実にセル積層体内部を減圧することができる。 According to this configuration, the inside of the cell stack can be decompressed with a simple method and with certainty.
より好ましくは、圧縮工程の際、セル積層体内部の真空度に基づいてセル積層体のリーク検査を行うとよい。 More preferably, the cell stack is inspected for leak based on the degree of vacuum inside the cell stack during the compression step.
こうすることで、セル積層体の圧縮とそのリーク検査とを同時に行えるので、燃料電池スタックの製造の最終工程などでリーク検査を行わなくて済む。よって、一連の製造工程の短縮化を図ることができる。 By doing so, the cell stack can be compressed and the leak inspection can be performed at the same time, so that it is not necessary to perform the leak inspection in the final process of manufacturing the fuel cell stack. Therefore, a series of manufacturing steps can be shortened.
好ましくは、圧縮工程は、セル積層体の外部を大気圧下で行うとよい。 Preferably, the compression step is performed outside the cell stack under atmospheric pressure.
こうすることで、セル積層体の外部に大掛かりなチャンバを設けなくとも、セル積層体の内外の差圧によりセル積層体を圧縮することができる。 By doing so, the cell stack can be compressed by the differential pressure inside and outside the cell stack without providing a large chamber outside the cell stack.
好ましくは、セル積層体は、流体流路を内部に有し、圧縮工程は、セル積層体の一端側から流体流路内の気体を吸引することにより行うとよい。 Preferably, the cell stack has a fluid flow path therein, and the compression step is preferably performed by sucking a gas in the fluid flow path from one end side of the cell stack.
こうすることで、セル積層体内部の流体流路を有効に利用して、セル積層体を圧縮することができる。 By carrying out like this, a cell laminated body can be compressed using the fluid flow path inside a cell laminated body effectively.
より好ましくは、流体流路は、燃料ガス流路、酸化ガス流路及び冷媒流路からなり、圧縮工程は、燃料ガス流路、酸化ガス流路及び冷媒流路内の気体を同時に吸引することにより行うとよい。 More preferably, the fluid flow path includes a fuel gas flow path, an oxidant gas flow path, and a refrigerant flow path, and the compression step simultaneously sucks the gas in the fuel gas flow path, the oxidant gas flow path, and the refrigerant flow path. It is good to do by.
こうすることで、セル積層体内部の減圧効果を高めることができ、セル積層体を迅速に圧縮することができる。 By carrying out like this, the pressure reduction effect inside a cell laminated body can be heightened, and a cell laminated body can be compressed rapidly.
好ましくは、積層工程は、燃料電池スタックの第1のエンドプレート上に、第1の絶縁板、第1の集電板、セル積層体、第2の集電板、第2の絶縁板及び弾性モジュールを重力方向に順に積層し、弾性モジュールは、弾性力にてセル積層体に圧縮荷重を作用させるためのものであるとよい。 Preferably, the stacking step includes a first insulating plate, a first current collecting plate, a cell stack, a second current collecting plate, a second insulating plate, and an elastic member on the first end plate of the fuel cell stack. The modules are stacked in order in the direction of gravity, and the elastic module is preferably for applying a compressive load to the cell stack by elastic force.
こうすることで、圧縮工程の前に弾性モジュール等が積層されているので、減圧による圧縮だけではなく、弾性モジュール等の自重をも利用してセル積層体を圧縮することができる。 By doing so, since the elastic modules and the like are laminated before the compression step, it is possible to compress the cell laminate using not only the compression by decompression but also the own weight of the elastic modules and the like.
より好ましくは、本製造方法は、圧縮工程後、弾性モジュール上に第2のエンドプレートを積層すると共に、セル積層体の外側で第1のエンドプレートと第2のエンドプレートとを連結部材で連結する組付工程を更に備えるとよい。 More preferably, in the manufacturing method, after the compression step, the second end plate is stacked on the elastic module, and the first end plate and the second end plate are connected by a connecting member outside the cell stack. It is good to further provide an assembly step.
より好ましくは、組付工程の後、調整ネジを用いて、弾性モジュールによるセル積層体への圧縮荷重を調整するとよい。 More preferably, after the assembly process, the compression load applied to the cell laminate by the elastic module may be adjusted using an adjustment screw.
こうすることで、簡易に、セル積層体への圧縮荷重を所定値に設定することができる。 By carrying out like this, the compressive load to a cell laminated body can be set to a predetermined value easily.
より好ましくは、弾性モジュールは、予圧縮されているとよい。 More preferably, the elastic module is pre-compressed.
こうすることで、組付工程後の調整ネジのストロークが小さくて済み、作業性を向上することができる。 By doing so, the stroke of the adjusting screw after the assembling process can be reduced, and workability can be improved.
好ましくは、積層工程は、単セルの積層方向が重力方向に対して傾くようにセル積層体を支持する治具を用いて行われ、治具は、単セルの導入側よりもこれと反対側の方が低位となるように、セル積層体を支持するとよい。 Preferably, the stacking step is performed using a jig that supports the cell stack so that the stacking direction of the single cells is inclined with respect to the direction of gravity, and the jig is opposite to the introduction side of the single cells. It is preferable to support the cell stack so that is lower.
こうすることで、積層方向と重力方向とが合致する場合に比べて、積層工程において、単セルを治具に導入し易くなるので、作業性を向上することができる。 By doing so, compared to the case where the stacking direction and the gravity direction match, it becomes easier to introduce the single cell into the jig in the stacking step, so that workability can be improved.
好ましくは、積層工程を実行するエリアと圧縮工程を実行するエリアとが同じ製造ライン上にあり、積層工程後のセル積層体は、圧縮工程を実行するエリアに向かって製造ライン上を搬送されるとよい。 Preferably, the area for executing the lamination process and the area for executing the compression process are on the same production line, and the cell stack after the lamination process is conveyed on the production line toward the area for executing the compression process. Good.
こうすることで、積層工程と圧縮工程とをそれぞれ個別のエリアで実行することができ、一連の製造工程の分割が可能となる。これにより、燃料電池スタックを迅速に大量生産することが可能となる。なお、製造ラインはコンベア式であることがより好ましい。 By carrying out like this, a lamination process and a compression process can be performed in a separate area, respectively, and it becomes possible to divide a series of manufacturing processes. As a result, the fuel cell stack can be rapidly mass-produced. The production line is more preferably a conveyor type.
本発明の燃料電池スタックの製造方法によれば、大掛かりな治具を用いなくとも、セル積層体を圧縮できる。 According to the method for manufacturing a fuel cell stack of the present invention, the cell stack can be compressed without using a large jig.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る燃料電池スタックの製造方法ついて説明するが、先ず、燃料電池スタックの構造について説明する。また、ここでは、車両に好適な固体高分子型の燃料電池スタックを例に説明する。この種の燃料電池スタックは、車両に好適であるが、これに限らず、例えば船舶、飛行機及びロボットといった自走式の移動体に搭載することもできるし、定置型の電源としても用いることが可能である。 Hereinafter, a fuel cell stack manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, the structure of the fuel cell stack will be described. Here, a solid polymer fuel cell stack suitable for a vehicle will be described as an example. This type of fuel cell stack is suitable for a vehicle, but is not limited thereto, and can be mounted on a self-propelled mobile body such as a ship, an airplane, and a robot, or can be used as a stationary power source. Is possible.
図1及び図2に示すように、燃料電池スタック1は、基本単位である単セル2を積層したセル積層体3を有する。セル積層体3は、例えば200〜400枚程度の単セル2が積層されてなる。セル積層体3の両端に位置する単セル2の外側には、それぞれ順次、集電板5a、5b、絶縁板6a、6b及びエンドプレート7a、7bが積層され、テンションプレート8,8によってセル積層体3等の積層状態が拘束される。テンションプレート8,8は、セル積層体3の外側において対向するようにエンドプレート7a、7b間に架け渡され、これらにボルト9で固定される。また、一方のエンドプレート7bと絶縁板6bとの間には、セル積層体3と直列的に弾性モジュール10が設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
弾性モジュール10は、弾性力によってセル積層体3に圧縮荷重(締結力)を作用させるものであり、例えば一対のプレート11,11間に複数の弾性体12を有する。セル積層体3への圧縮荷重は、例えばいわゆるいもねじの調整ネジ13によって、その軸方向長さを変えることにより、調整することができる。調整ネジ13は、エンドプレート7bと一方のプレート11との間でこの両者又は一方に螺合しており、エンドプレート7bの外面側から操作可能に構成されている。このような燃料電池スタック1の構成により、セル積層体3は、単セル2の積層方向(以下、「セル積層方向」という。)に所定の圧縮荷重(締結力)が付与された状態となる。
The
燃料ガス、酸化ガス及び冷媒は、エンドプレート7aの供給口15a,16a及び17aに接続した供給管18からセル積層体3内のマニホールド20aに供給される。その後、燃料ガス、酸化ガス及び冷媒は、セル積層方向に延在するマニホールド20aを流れると共に単セル2の平面方向にも流れる。最終的に、燃料ガス、酸化ガス及び冷媒は、セル積層方向に延在するセル積層体3内のマニホールド20bから、エンドプレート7の排出口15b,16b及び17bに接続した排出管19へと流れ、燃料電池スタック1外に排出される。
The fuel gas, the oxidizing gas, and the refrigerant are supplied to the
なお、供給管18、排出管19及びマニホールド20a,20bは燃料ガス、酸化ガス及び冷媒の各流体に対応して設けられているが、図2では同一符号を付して説明を省略している。また、燃料ガスとは水素を含む水素ガスであり、酸化ガスとは酸素や空気を代表とする酸化剤を含有するガスである。燃料ガス及び酸化ガスは、反応ガスと総称されることがある。冷媒は、例えば冷却水である。
The
図3に示すように、単セル2は、MEA20及び一対のセパレータ22A,22Bを備える。
MEA20(膜―電極アッセンブリ)は、イオン交換膜からなる電解質膜30と、電解質膜30を挟んだ一対の電極32A,32Bと、で構成される。電極32A,32Bは、例えば多孔質のカーボン素材からなる拡散層に、例えば白金からなる触媒層が結着されたものである。電極32A(アノード)の拡散層は、セパレータ22Aの燃料ガス流路40に面しており、燃料ガスを通過させる機能と、触媒層及びセパレータ22Aを電気的に導通させる機能と、を有する。一方、電極32B(カソード)の拡散層は、セパレータ22Bの酸化ガス流路42に面しており、酸化ガスを通過させる機能と、触媒層及びセパレータ22Bを電気的に導通させる機能と、を有する。
As shown in FIG. 3, the
The MEA 20 (membrane-electrode assembly) includes an
セパレータ22A,22Bは、ガス不透過の導電性材料で構成される。導電性材料としては、カーボンや、導電性を有する硬質樹脂の他、アルミニウムやステンレス等の金属が挙げられる。本実施形態では、セパレータ22A,22Bは、基材を板状の金属とするいわゆるメタルセパレータからなり、平面視矩形状に形成される。セパレータ22A、22Bの外周縁部には、例えばガスケットである第1シール材51及び第2シール52が設けられる。第1シール材51によって、隣接する単セル2,2間がシールされ、第2シール材52によって、各単セル2におけるセパレータ22Aとセパレータ22Bとの間がシールされる。
The
セパレータ22Aは、表面に燃料ガス流路40を有し、裏面に冷媒流路44Aを有する。セパレータ22Bは、表面に酸化ガス流路42を有し、裏面に冷媒流路44Bを有する。隣接する二つの単セル2,2の一方の冷媒流路44Aが他方の冷媒流路44Bと連通することで、単セル2,2間に冷媒を供給する冷媒流路が構成される。燃料ガス流路40が電極32Aに燃料ガスを供給し、酸化ガス流路42が電極32Bに酸化ガスを供給することにより、MEA20内で電気化学反応が生じ、起電力が得られる。また、この電気化学反応により、電極32B側に水が生成されると共に発熱する。そして、冷媒流路(44A,44B)に冷媒が流れることで、単セル2の熱が低減され、燃料電池スタック1の運転温度が所定の範囲に保たれる。
The
セパレータ22Aの両面の燃料ガス流路40及び冷媒流路44Aは、セパレータ22Aのプレス成形によって同時に形成され、セパレータ22Bの両面の酸化ガス流路42及び冷媒流路44Bは、セパレータ22Bのプレス成形によって同時に形成される。つまり、セパレータ22A,22Bでは、流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。なお、燃料ガス流路40、酸化ガス流路42及び冷媒流路44A,44Bは、凹凸の繰り返しが一方向に延びるストレート流路、又は、途中に折り返し部を有するサーペンタイン流路で構成される。
The
次に、図4を参照して、燃料電池スタック1の製造方法について説明する。ここでは、いわゆるタンデム式の燃料電池スタック1を例に説明する。なお、図1及び図2に示すタンデム式でない燃料電池スタック1の場合にも、本製造方法を適用できることは言うまでもない。
Next, a method for manufacturing the
タンデム式の燃料電池スタック1は、発電モジュールとして二つのセル積層体3,3を備え、二つのセル積層体3,3において一対のエンドプレート7a,7bを共通で用いている。したがって、図4(f)に示されるように、集電板5a、5b、絶縁板6a、6b、テンションプレート8,8及び弾性モジュール10については、一つのセル積層体3ごとに設けられている。二つのセル積層体3,3に対応するべく、各エンドプレート7a,7bには、供給口15a,16a及び17a並びに排出口15b,16b及び17bが、それぞれ、二つずつ設けられている。
The tandem
本製造方法は、燃料電池スタック1の製造に関する一連の工程が複数のエリア(ステーション)で実行されるように分割されている。例えば、コンベア式の一つの製造ライン100において、積層用の治具110が無端のコンベアによって各エリアに順次搬送される。そして、作業者又は作業用ロボットが、治具110へのエンドプレート7aのセット(図4(a))、単セル2等の積層(図4(b))、弾性モジュール10の積層(図4(c))、セル積層体3の圧縮(図4(d))、テンションプレート8の組付け(図4(e))及び調整ネジ13による本加圧(図4(f))を実行する。これらは、いずれも大気圧下で実行する。なお、コンベアはサーキットコンベアであってもよい。また、コンベア式に代えて、ターンテーブル式の製造ライン100を採用してもよい。
This manufacturing method is divided so that a series of steps relating to the manufacture of the
先ず、図4(a)に示すように、例えば板状の治具110に一つのエンドプレート7aを水平にセットする。治具110には、例えば、エンドプレート7aの設置位置を規定するためのアライメントマークが設けられている。ただし、治具110の上方には、エンドプレート7aのセット作業において障害物となるような物(例えば加圧治具など)が配置されておらず、このセット作業を容易に行えるようになっている。この点、図4(b)〜(f)でも同様である。
First, as shown in FIG. 4A, one
次に、図4(b)に示すように、エンドプレート7a上において左右に、それぞれ、絶縁板6a及び集電板5aを積層し、さらに、その上に所定枚数の単セル2を積層して、二つのセル積層体3,3を構成させる。また、セル積層体3の上に集電板5b及び絶縁板6bを積層する。図示省略したが、治具110は鉛直方向に延在する部位を有しており、この部位を積層基準として、単セル2等を積層する。具体的には、積層基準となる部位に単セル2等の端部を接触させることで、単セル2等の平面方向の位置を規定位置に調整しながら、単セル2等を積層する。なお、生産量に応じて、図4(b)に示す工程を更に分割してもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, an insulating
次いで、図4(c)に示すように、セル積層体3,3上の絶縁板6b,6bに、弾性モジュール10,10を積層する。セル積層体3は、弾性モジュール10の重量を受けてセル積層方向に僅かに圧縮される。また、セル積層体3は、自重によってもセル積層方向に僅かに圧縮される。この圧縮は、主として、第1シール材51及び第2シール材52のつぶれしろ等のつぶれによるものであり、圧縮後、エンドプレート7aから弾性モジュール10までの長さは、Lとなる。
Next, as shown in FIG. 4 (c), the
なお、プレ荷重がかかった弾性モジュール10、すなわち予圧縮された弾性モジュール10を用いてもよい。こうすることで、図4(f)の工程において、調整ネジ13のストロークを小さくすることができる。あるいは、ストッパを利用して弾性モジュール10の弾性体12に規定荷重以上をかけておき、図4(f)の工程後に、ストッパを取り外すことで弾性体12の荷重を解放してもよい。
Note that the
続いて、図4(d)に示すように、真空ポンプ120を用いてセル積層体3,3をセル積層方向にさらに圧縮する。真空ポンプ120は、エア配管121を介してセル積層体3,3内部を真空引きすることにより減圧する。
Subsequently, as illustrated in FIG. 4D, the cell stacks 3 and 3 are further compressed in the cell stacking direction using the
具体的には、エア配管121の6個の接続端部を一方のセル積層体3の供給口15a,16a,17a及び排出口15b,16b,17bに接続する。また、他方のセル積層体3についても、同様にエア配管121の6個の接続端部を接続する。その後、真空ポンプ120を駆動し、燃料ガス流路40、酸化ガス流路42及び冷媒流路(44A,44B)内のエア(気体)の吸引を同時に開始し、セル積層体3,3内部を真空化する。
Specifically, the six connection ends of the
この真空化により、大気圧であるセル積層体3,3外部とセル積層体3,3の内部との間の圧力差によって、セル積層体3,3がセル積層方向に圧縮されることになる。この圧縮は、主として、第1シール材51及び第2シール材52のつぶれしろ等のつぶれと、電解質膜30の縮小とによるものであり、テンションプレート8を組付可能な長さlまで行われる。なお、長さlは、エンドプレート7aから弾性モジュール10までの長さであり、長さLよりも小さい。なお、エア配管121を分岐させる態様は任意であり、エア配管121を挿通するための穴が治具110に形成されている。
Due to this evacuation, the cell stacks 3 and 3 are compressed in the cell stacking direction due to the pressure difference between the outside of the cell stacks 3 and 3 and the inside of the cell stacks 3 and 3 at atmospheric pressure. . This compression is mainly due to the crushing of the
ここで、図4(d)に示す工程では、セル積層体3,3のリーク検査も同時に行うとよい。具体的には、セル積層体3,3内部の真空度をモニターし、その結果に基づいてリーク検査を行うとよい。真空度のモニターは、例えば、真空ポンプ120とセル積層体3との間にセンサ122を配置して行えばよいが、ここではエア配管121にセンサ122が設けられている。好ましくは、エア配管121の分岐前の部分であって、真空ポンプ120に近いところにセンサ122を設けるとよい。センサ122が真空度の悪化を検出した場合にはリークが生じていることになるが、その原因としては、例えば、第1シール材51及び第2シール材52のシールが適切になされていないことが挙げられる。
Here, in the step shown in FIG. 4D, the cell stacks 3 and 3 may be inspected for leakage at the same time. Specifically, it is preferable to monitor the degree of vacuum inside the cell stacks 3 and 3 and perform a leak inspection based on the result. For example, the degree of vacuum may be monitored by arranging the
このように、図4(d)に示す圧縮工程の際にリーク検査を行うことで、燃料電池スタック1の製造後に発電検査前の確認のためのみにリーク検査を行わなくて済む。これにより、燃料電池スタック1の一連の製造工程を短縮できる。そして、リーク検査を含む圧縮工程の完了後、真空ポンプ120の駆動を停止し、次の組付工程のエリアへと治具110ごと搬送する。
In this way, by performing the leak inspection during the compression process shown in FIG. 4D, it is not necessary to perform the leak inspection only for confirmation before the power generation inspection after the
組付工程では、図4(e)に示すように、弾性モジュール10,10上にエンドプレート7bを積層し、エンドプレート7a,7b間をテンションプレート8で連結する。例えば、エンドプレート7a,7b間の前後をそれぞれ二つのテンションプレート8で連結する。
In the assembling step, as shown in FIG. 4 (e),
最後に、図4(f)に示すように、調整ネジ13,13を用いて、弾性モジュール10,10によるセル積層体3,3への圧縮荷重を調整する。この調整によって、セル積層体3,3への圧縮荷重を所定値(規定荷重)に設定する。この設定後、コンベア上で燃料電池スタック1の発電検査を実行するとよい。
Finally, as shown in FIG. 4 (f), the compression load applied to the
以上説明した本実施形態の燃料電池スタック1の製造方法によれば、真空による差圧を利用してセル積層体3を圧縮するので、治具100に加圧機構が不要となる。これにより、大掛かりな治具を用いなくて済むし、治具100の剛性も低く設定できるので、その重量も軽減でき、治具100自体を簡素化できる。また、製造ライン100をコンベア式にすることができるため、燃料電池スタック1を迅速に大量生産することが可能となる。
According to the manufacturing method of the
なお、図4(d)に示す圧縮工程では、セル積層体3内部を真空状態にまで減圧したが、セル積層体3を圧縮できるのであれば、真空状態まで減圧しなくてもよい。一方で、セル積層体3の外部雰囲気を大気圧より高い圧力下とすることもできる。
In addition, in the compression process shown in FIG.4 (d), although the inside of the cell laminated
<変形例>
次に、図5を参照して、好ましい態様の治具200について説明する。この治具200は、図4(a)〜(f)に示す製造ライン100で用いることができるものである。図5(a)に示すように、治具200は、セル積層方向が重力方向に対して傾くようにセル積層体3を支持する。
<Modification>
Next, with reference to FIG. 5, the jig |
詳細には、治具200は、ベースプレート7aを載置するベースプレート210と、セル積層体3等の側部を支持する支持プレート220と、を有している。ベースプレート210は、製造ライン100のコンベア上を搬送可能に構成されている。また、ベースプレート110は、支持プレート220に対し取り外し可能に構成されている。ベースプレート210は、例えば15°〜45°傾斜しており、単セル2の導入側がこれと反対側(つまり、支持プレート220側)よりも高位に位置している。支持プレート220は、ベースプレート210と直角に延在しており、単セル2等の端部を当接されてこれを支持する。すなわち、支持プレート220が単セル2等の積層基準となっている。
Specifically, the
このような治具200を用いることで、セル積層方向と重力方向とが合致する場合に比べて、図4(a)〜(c)に示す積層工程において、治具200に各構成部材を導入し易い。これにより、積層工程での作業性を向上することができる。また、作業者は、図4(f)に示す本加圧の工程後に、図5(b)に示すように、治具200を傾斜させて燃料電池スタック1を横向きに水平にしてから、ベースプレート210を取り外すことができる。そして、ベースプレート210を取り外せば、エンドプレート7aに補機や分配管250を組み付けることができ、この点でも、作業性を向上することができる。
By using such a
1…燃料電池スタック、2…単セル、3…セル積層体、5a,5b…集電板、6a,6b…絶縁板、7a,7b…エンドプレート、8…テンションプレート(連結部材)、10…弾性モジュール、20…MEA、40…燃料ガス流路、42…酸化ガス流路、44A,44B…冷媒流路、100…製造ライン、110…治具、120…真空ポンプ、200…治具
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記セル積層体内部を減圧することにより、前記単セルの積層方向に当該セル積層体を圧縮する圧縮工程と、を備えた、燃料電池スタックの製造方法。 A stacking step of stacking a plurality of single cells to form a cell stack;
And a compressing step of compressing the cell stack in the stacking direction of the single cells by depressurizing the inside of the cell stack.
前記圧縮工程は、前記セル積層体の一端側から前記流体流路内の気体を吸引することにより行う、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の燃料電池スタックの製造方法。 The cell laminate has a fluid flow path inside,
5. The method for manufacturing a fuel cell stack according to claim 1, wherein the compression step is performed by sucking a gas in the fluid flow path from one end side of the cell stack.
前記圧縮工程は、前記燃料ガス流路、前記酸化ガス流路及び前記冷媒流路内の気体を同時に吸引することにより行う、請求項5に記載の燃料電池スタックの製造方法。 The fluid flow path includes a fuel gas flow path, an oxidizing gas flow path, and a refrigerant flow path,
6. The method of manufacturing a fuel cell stack according to claim 5, wherein the compression step is performed by simultaneously sucking gases in the fuel gas channel, the oxidizing gas channel, and the refrigerant channel.
前記弾性モジュールは、弾性力にて前記セル積層体に圧縮荷重を作用させるためのものである、請求項1ないし6のいずれか一項に記載の燃料電池スタックの製造方法。 The stacking step includes a first insulating plate, a first current collecting plate, the cell stack, a second current collecting plate, a second insulating plate, and an elastic member on a first end plate of the fuel cell stack. Laminate modules in order,
The method of manufacturing a fuel cell stack according to any one of claims 1 to 6, wherein the elastic module is for applying a compressive load to the cell stack by an elastic force.
前記治具は、前記単セルの導入側よりもこれと反対側の方が低位となるように、前記セル積層体を支持する、請求項1ないし10のいずれか一項に記載の燃料電池スタックの製造方法。 The stacking step is performed using a jig that supports the cell stack so that the stacking direction of the single cells is inclined with respect to the direction of gravity.
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 10, wherein the jig supports the cell stack so that the opposite side of the jig is lower than the introduction side of the single cell. Manufacturing method.
前記積層工程後のセル積層体は、前記圧縮工程を実行するエリアに向かって前記製造ライン上を搬送される、請求項1ないし11のいずれか一項に記載の燃料電池スタックの製造方法。 The area for performing the lamination step and the area for performing the compression step are on the same production line,
The method of manufacturing a fuel cell stack according to any one of claims 1 to 11, wherein the cell stack after the stacking step is transported on the manufacturing line toward an area where the compression step is performed.
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