JP2009524192A - 接合燃料電池アセンブリ及びその製造のための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池部品を接合及びシールするための方法、組成物及びシステムを提供する。燃料電池部品を接合及びシールするための使用されるシーラント組成物は、成分別々では安定しているが、しかしながら、組合せられたとき、エネルギー供給源に暴露されたときに硬化性である2つ以上の成分を含むことができる。2液型シーラントシステムにおいて、このシーラントの1つの成分を第1燃料電池部品基材に塗布し、及び第2成分を第2燃料電池基材に塗布することができる。これらの基材を接合し、及びシーラントを硬化して接合燃料電池部品アセンブリを形成する。
本発明は、電気化学セルの部品を接合する方法及び接合するための組成物に関する。本明細書で用いる場合、電気化学セルは、限定されないが、化学反応及び化学的燃焼を含めて、化学的原料から電気を生産するデバイスである。有用な電気化学セルとしては、燃料電池、乾電池、湿電池及び他の同種のものが挙げられる。下に詳細に記載されている燃料電池は、化学反応物質を使って電気を生産する。湿電池は、液体電解質を有する。乾電池は、多孔質媒体に吸収されているか流れないようにした電解質を有している。
カソード反応:1/2O2+2H++2e−→H2O (II)
本発明の1つの態様においては、2液型シーラントを使ってセパレーター・プレート12、28及び樹脂フレーム13を接合する。このシーラントのA成分(A液)は、UV活性化開始剤を含んでいてもよく、これらは酸、塩基、ラジカル、アニオン性及び/又はカチオン性開始剤であってもよい。このシーラントのB成分(B液)は、重合可能なモノマー、オリゴマー、テレケリックポリマー、及び/又は官能性ポリマーを含んでいてもよい。この官能基は、具体例として、エポキシ、アリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、イミド、アミドまたはウレタンを挙げることができる。樹脂フレーム13は、燃料電池構造体10の内に間隔を空けるために使用される。樹脂フレーム13は、セパレーター・プレート12、28のガス経路面上に配置され、各々の素子の間にシールを提供する。第1の製造ラインでは、セパレーター・プレート12、典型的には、例えば、ステンレススチールのような金属シートの、望ましくは両面をシーラントのA成分で被覆し、切断し、型打ちして反応性ガスのための必要な経路、及び冷却水の流路を作製し、UV光で活性化する。樹脂フレーム13の少なくとも1面をシーラントのB成分で被覆し、被覆したセパレーター・プレート12と共に組立てて、接合されたフレームを有するアノードセパレーターを提供する。第2の製造ラインでは、第2セパレーター・プレート12、典型的には、ステンレススチールのシートの両面をシーラントのB成分で被覆し、切断し、及び型打ちして反応性ガスのための必要な流路及び冷却液のための流路を形成し、セパレーター・プレート28を形成する。少なくとも1面がシーラントのA成分で被覆され、UV光を用いて照射された第2樹脂フレーム13をセパレーター・プレート28と組立て、接合したフレームを有するカソードセパレーターを提供する。最後に、プレートの1面にシーラントのA成分の被覆が露出している接合アノードセパレーターと、プレートの1面にシーラントのB成分の被覆が露出している接合カソードセパレーターとが位置を合わせられるように2つの製造ラインが出会い、シーラントのA成分及びB成分が反応し、燃料電池界面をシールして接合アセンブリを形成する。
Claims (15)
- 燃料電池部品を形成するための方法であって、
開始剤を含む第1成分と重合可能な材料を含む第2成分を有する2液型シーラントを提供するステップ;
前記シーラントの第1成分を第1燃料電池部品の基材に塗布するステップ;
前記シーラントの第2成分を第2燃料電池部品の基材に塗布するステップ;
前記第1及び第2燃料電池部品の基材を並置して位置合わせするステップ;及び
前記シーラントを硬化して前記第1及び第2燃料電池部品を互いに接合するステップ、
を含む方法。 - 前記開始剤が、化学放射線開始剤である、請求項1に記載の方法。
- 前記シーラントが、化学放射線で硬化される、請求項2に記載の方法。
- 前記重合可能な材料が、重合可能なモノマー、オリゴマー、テレケリックポリマー、官能性ポリマー及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 前記重合可能な材料が、エポキシ、アリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、イミド、アミド、ウレタン及びこれらの組合せからなる群より選択される官能基を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記燃料電池部品が、カソード流動場プレート、アノード流動場プレート、樹脂フレーム、ガス拡散層、アノード触媒層、カソード触媒層、膜電解質、膜・電極アセンブリフレーム、及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項1に記載の方法。
- 燃料電池部品を形成するための方法であって、
第1成分が開始剤を含み、第2成分が重合可能な材料を含む2液型シーラントを提供するステップ;
第1及び第2セパレーター・プレート並びに第1及び第2樹脂フレームを提供するステップ;
前記第1セパレーター・プレートを前記シーラントの第1成分で被覆するステップ;
前記第1セパレーター・プレート上の前記シーラントの第1成分を化学放射線で活性化するステップ;
前記第1樹脂フレームを前記シーラントの第2成分で被覆するステップ;
第1セパレーター・プレート及び前記第1樹脂フレームを並置して位置合わせするステップ;
前記シーラントを硬化して前記第1セパレーター・プレート及び前記第1樹脂フレームを互いに接合するステップ;
前記第2セパレーター・プレートを前記シーラントの第2成分で被覆するステップ;
前記第2樹脂フレームを前記シーラントの第1成分で被覆するステップ;
前記第2樹脂フレーム上の前記シーラントの第1成分を化学放射線で活性化するステップ;
前記第2セパレーター・プレート及び前記第2樹脂フレームを並置して位置合わせするステップ;
前記シーラントを硬化して前記第2セパレーター・プレート及び前記第2樹脂フレームを互いに接合するステップ;
前記第1及び前記第2セパレーター・プレートを並置して位置合わせするステップ;
前記シーラントを硬化して前記第1及び第2セパレーター・プレートを互いに接合し、二極性セパレーター・プレートを形成するステップ、
を含む方法。 - 前記開始剤が、化学放射線開始剤である、請求項7に記載の方法。
- 前記重合可能な材料が、重合可能なモノマー、オリゴマー、テレケリックポリマー、官能性ポリマー及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項7に記載の方法。
- 前記重合可能な材料が、エポキシ、アリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、イミド、アミド、ウレタン及びこれらの組合せからなる群より選択される官能基を含む、請求項9に記載の方法。
- 燃料電池部品を形成するためのシステムであって、
2液型シーラントの第1成分を提供するための第1ディスペンサー、但し、前記シーラントの第1成分は開始剤を含み;
2液型シーラントの第2成分を提供するための第2ディスペンサー、但し、前記シーラントの第2成分は重合可能な材料を含み;
前記シーラントの第1成分を第1燃料電池部品の基材に塗布するための第1ステーション;
前記シーラントの第2成分を第2燃料電池部品の基材に塗布するための第2ステーション;
前記第1及び第2燃料電池部品の基材を並置して位置合わせするための第3ステーション;及び
前記シーラントを硬化して前記第1及び第2燃料電池部品を互いに接合するための硬化ステーション、
を含むシステム。 - 前記開始剤が、化学放射線開始剤である、請求項11に記載のシステム。
- 前記シーラントが、化学放射線によって硬化される、請求項12に記載のシステム。
- 前記重合可能な材料が、重合可能なモノマー、オリゴマー、テレケリックポリマー、官能性ポリマー及びこれらの組合せからなる群より選択される、請求項11に記載のシステム。
- 前記重合可能な材料が、エポキシ、アリル、ビニル、アクリレート、メタクリレート、イミド、アミド、ウレタン及びこれらの組合せからなる群より選択される官能基を含む、請求項14に記載のシステム。
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