JP2011018462A

JP2011018462A - Fuel cell and separator used for the same

Info

Publication number: JP2011018462A
Application number: JP2009160695A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Nakagaki; 信彦中垣
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress occurrence of nonconformities caused by assembly in a separator comprising a plurality of components.SOLUTION: A fuel cell includes a membrane electrode assembly, and separators that are disposed at both sides of the membrane electrode assembly, and include a pair of plates and an intermediate layer clamped by the pair of plates. The plates include an opening for forming a manifold, an electrode region, namely a region in an electrical contact with the membrane electrode assembly, and a plate side positioning section formed at a region other than the opening and the electrode region. The intermediate layer includes a channel formation member including a channel side positioning section and is formed so that the channel side positioning section opposes the plate side positioning section.

Description

本発明は、燃料電池および燃料電池に用いられるセパレータに関する。 The present invention relates to a fuel cell and a separator used in the fuel cell.

従来から、燃料電池に用いられるセパレータにおいて、プレートや流路形成部材など、複数の構成部材により形成されるセパレータが知られている（特許文献１）。 Conventionally, as a separator used in a fuel cell, a separator formed by a plurality of constituent members such as a plate and a flow path forming member is known (Patent Document 1).

特開２００２−０４２８２９号公報JP 2002-042829 A 特開２００７−１７９７８７号公報JP 2007-179787 A 特開平５−１０９４１５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-109415 特開２００８−１４７１５７号公報JP 2008-147157 A 特開２００６−２１９７４９号公報JP 2006-219749 A

しかし、複数の構成部材からなるセパレータは、構成部材の互いの位置がずれて形成されることや、構成部材間の接合部の接触抵抗によりセパレータの抵抗が増大することなど、セパレータの組み立てに起因した不具合が発生する虞があった。 However, a separator composed of a plurality of constituent members is caused by the assembly of the separator, such that the positions of the constituent members are shifted from each other and the resistance of the separator increases due to the contact resistance of the joint between the constituent members. There was a possibility that the trouble which occurred was generated.

本発明は、上記した従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされた発明であり、複数の構成部材からなるセパレータにおいて、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve at least a part of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of problems caused by assembly in a separator composed of a plurality of constituent members.

上記課題の少なくとも一部を解決するために本願発明は以下の態様を採る。 In order to solve at least a part of the above problems, the present invention employs the following aspects.

本発明の第１の態様は、燃料電池を提供する。本発明の第１の態様に係る燃料電池は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両側にそれぞれ配置され、一対のプレートと、前記一対のプレートに挟持される中間層と、を有するセパレータと、を備え、前記プレートは、マニホールドを形成するための開口部と、前記膜電極接合体と電気的に接触する領域である電極領域と、前記開口部および前記電極領域以外の領域に形成されるプレート側位置決め部と、を備え、前記中間層は、流路側位置決め部を有する流路形成部材を含み、前記流路側位置決め部が前記プレート側位置決め部と対向する位置となるように成形されている。 A first aspect of the present invention provides a fuel cell. A fuel cell according to a first aspect of the present invention includes a membrane electrode assembly, a pair of plates disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and an intermediate layer sandwiched between the pair of plates. A separator, and the plate is formed in an opening for forming a manifold, an electrode region that is in electrical contact with the membrane electrode assembly, and a region other than the opening and the electrode region. The intermediate layer includes a flow path forming member having a flow path side positioning section, and is formed so that the flow path side positioning section is at a position facing the plate side positioning section. ing.

第１の態様に係る燃料電池によれば、セパレータの構成部材であるプレートには、開口部および電極領域以外の領域にプレート側位置決め部が形成され、中間層は、流路側位置決め部がプレート側位置決め部と対向する位置となるように成形されているため、複数の構成部材からなるセパレータにおいて、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することができる。 According to the fuel cell according to the first aspect, the plate, which is a constituent member of the separator, has the plate-side positioning portion formed in a region other than the opening and the electrode region, and the intermediate layer has the channel-side positioning portion on the plate side. Since it shape | molds so that it may become a position facing a positioning part, generation | occurrence | production of the malfunction resulting from an assembly can be suppressed in the separator which consists of a some structural member.

本発明の第２の態様は、燃料電池に用いられ、プレート側位置決め部を備える一対のプレートと、前記一対のプレートに挟持され、液体流路と流路側位置決め部とを有する中間層と、を備えるセパレータの製造方法であって、前記プレート側位置決め部と前記流路側位置決め部とを対向させた状態で、前記中間層の両側に前記プレートをそれぞれ配置した積層体を用意する工程と、前記積層体の両側から前記プレート側位置決め部および前記流路側位置決め部が対向している位置に対してショットピーニングをおこなう工程と、前記積層体の両側から前記液体流路と前記プレートとが対向している範囲に対してショットピーニングをおこなう工程と、を備える。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a pair of plates that are used in a fuel cell and include a plate-side positioning portion, and an intermediate layer that is sandwiched between the pair of plates and includes a liquid channel and a channel-side positioning portion. A separator manufacturing method comprising: preparing a laminate in which the plates are respectively disposed on both sides of the intermediate layer in a state where the plate side positioning portion and the flow path side positioning portion are opposed to each other; and A step of performing shot peening at a position where the plate side positioning portion and the flow path side positioning portion are opposed from both sides of the body, and the liquid flow channel and the plate are opposed from both sides of the laminate. And a step of performing shot peening on the range.

第２の態様に係るセパレータの製造方法によれば、積層体の両側からプレート側位置決め部および流路側位置決め部が対向している位置に対してショットピーニングをおこない、さらに、積層体の両側から液体流路とプレートとが対向している範囲に対してショットピーニングをおこなうため、複数の構成部材からなるセパレータにおいて、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することができる。 According to the separator manufacturing method according to the second aspect, shot peening is performed on the position where the plate-side positioning portion and the flow path-side positioning portion face each other from both sides of the laminate, and further, the liquid is applied from both sides of the laminate. Since shot peening is performed in a range where the flow path and the plate face each other, it is possible to suppress the occurrence of problems due to assembly in the separator composed of a plurality of constituent members.

なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現することが可能であり、例えば、上記した燃料電池、および、セパレータの製造方法の他、上記した燃料電池の製造方法、または、上記した燃料電池に用いられるセパレータ、もしくは、その製造方法などの態様で実現することもできる。また、上記した燃料電池もしくはセパレータを製造するためのコンピュータプログラムとしての態様や、そのようなコンピュータプログラムを記録した記録媒体としての態様や、上記コンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号など、種々の態様で実現することも可能である。 The present invention can be realized in various forms other than those described above. For example, in addition to the above-described fuel cell and separator manufacturing method, the above-described fuel cell manufacturing method or the above-described fuel can be used. It can also be realized in aspects such as a separator used in a battery or a manufacturing method thereof. In addition, an aspect as a computer program for manufacturing the above-described fuel cell or separator, an aspect as a recording medium recording such a computer program, a data signal embodied in a carrier wave including the above computer program, etc. It can also be realized in various modes.

第１実施例に係る燃料電池の概略構成を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated schematic structure of the fuel cell which concerns on 1st Example. 第１実施例におけるセパレータの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the separator in 1st Example. 流路成形部材を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the flow-path shaping member. 側部材を成形した状態を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the state which shape | molded the side member. プレート側の位置決め孔と流路側位置決め部との位置関係を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the positional relationship of the positioning hole of a plate side, and a flow-path side positioning part. 位置決め部の固定方法を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the fixing method of the positioning part. 位置決め部の固定方法についてその他の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the other example about the fixing method of a positioning part. 位置決め部の固定方法についてその他の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the other example about the fixing method of a positioning part. 第２実施例におけるセパレータの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the separator in 2nd Example. 本実施例に係るプレートおよび中間層を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the plate and intermediate | middle layer which concern on a present Example. 流路側位置決め部とプレートの突起部が対向している位置付近の断面を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the cross section of the position vicinity where the flow-path side positioning part and the projection part of a plate are facing. 位置決め部の形状についてその他の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the other example about the shape of the positioning part. 位置決め部の形状についてその他の例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the other example about the shape of the positioning part.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、第１実施例に係る燃料電池の概略構成を例示した説明図である。本実施例の燃料電池ＮＤは、固体高分子型の燃料電池であり、酸化ガス（例えば、空気）と、燃料ガス（例えば、水素）とを用いて発電を行う。燃料電池ＮＤは、複数の燃料電池セルＣＬと、２つのエンドプレートＥＰと、２つのターミナルＴＭと、を備えている。燃料電池セルＣＬは、ターミナルＴＭを挟んで、２つのエンドプレートＥＰによって挟持されている。燃料電池ＮＤは、複数の燃料電池セルＣＬが、積層された層状構造を有し、エンドプレートＥＰが備える水素供給用の貫通孔および空気供給用の貫通孔からそれぞれ水素および空気の供給を受けて発電をおこなう。また、燃料電池ＮＤは、テンションプレート（図示せず）がボルト（図示せず）によって各エンドプレートＥＰに結合されることによって、燃料電池セルＣＬを、積層方向に所定の力で締結する構造となっている。なお、燃料電池ＮＤは、ターミナルＴＭとエンドプレートＥＰとの間に、絶縁を確保するためインシュレータを備えていてもよい。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. First embodiment:
A1. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is an explanatory view illustrating a schematic configuration of the fuel cell according to the first embodiment. The fuel cell ND of this embodiment is a polymer electrolyte fuel cell, and generates power using an oxidizing gas (for example, air) and a fuel gas (for example, hydrogen). The fuel cell ND includes a plurality of fuel cells CL, two end plates EP, and two terminals TM. The fuel cell CL is sandwiched between two end plates EP with the terminal TM interposed therebetween. The fuel cell ND has a layered structure in which a plurality of fuel cells CL are stacked, and is supplied with hydrogen and air from a through hole for supplying hydrogen and a through hole for supplying air provided in the end plate EP, respectively. Generate electricity. Further, the fuel cell ND has a structure in which the tension plate (not shown) is coupled to each end plate EP by a bolt (not shown) to fasten the fuel cell CL with a predetermined force in the stacking direction. It has become. The fuel cell ND may include an insulator between the terminal TM and the end plate EP in order to ensure insulation.

燃料電池セルＣＬは、シール部材一体型ＭＥＧＡ１００と、セパレータ２００とを備え、セパレータ２００によりシール部材一体型ＭＥＧＡ１００を挟持した構成を備えている。 The fuel cell CL includes a seal member-integrated MEGA 100 and a separator 200, and has a configuration in which the seal member-integrated MEGA 100 is sandwiched by the separator 200.

シール部材一体型ＭＥＧＡ１００は、ＭＥＧＡ１０１とシール部材１３０とを備え、略長方形状のＭＥＧＡ１０１の外周に、枠状のシール部材１３０が、ＭＥＧＡ１０１と一体的に形成されている。シール部材１３０には、貫通孔１３０ａｉ、１３０ａｏ、１３０ｈｉ、１３０ｈｏ、１３０ｗｉ、１３０ｗｏが形成されている。図１に示すように、ＭＥＧＡ１０１は、電解質膜１０３の一方の面にアノード１０４、他方の面にカソード１０５を備えるＭＥＡ（Ｍｅｍｂｒａｎｅ‐ＥｌｅｃｔｒｏｄｅＡｓｓｅｍｂｌｙ：膜電極接合体）１０２の両側にガス拡散層１０６を備えている。 The seal member-integrated MEGA 100 includes an MEGA 101 and a seal member 130, and a frame-shaped seal member 130 is formed integrally with the MEGA 101 on the outer periphery of the substantially rectangular MEGA 101. Through holes 130ai, 130ao, 130hi, 130ho, 130wi, 130wo are formed in the seal member 130. As shown in FIG. 1, the MEGA 101 has a gas diffusion layer 106 on both sides of an MEA (Membrane-Electrode Assembly) 102 having an anode 104 on one surface of an electrolyte membrane 103 and a cathode 105 on the other surface. I have.

電解質膜１０３は、固体高分子材料であるフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。なお、電解質膜１０３は、フッ素系樹脂に限ることなく、例えば、炭化水素系樹脂であってもよい。 The electrolyte membrane 103 is a proton-conductive ion exchange membrane formed of a fluororesin that is a solid polymer material, and exhibits good proton conductivity in a wet state. The electrolyte membrane 103 is not limited to a fluorine resin, and may be a hydrocarbon resin, for example.

アノード１０４およびカソード１０５は、電解質膜１０３上に形成された電極層であり、例えば、電気化学反応を促進する触媒金属（例えば白金）を担持したカーボン粒子（触媒担持担体）と、プロトン伝導性を有する高分子電解質（例えばフッ素系樹脂）と、によって構成することができる。なお、アノード１０４またはカソード１０５に含まれる電解質は、フッ素系樹脂に限ることなく、例えば、炭化水素系樹脂で構成されていてもよい。 The anode 104 and the cathode 105 are electrode layers formed on the electrolyte membrane 103. For example, the anode 104 and the cathode 105 have carbon particles (catalyst support carrier) supporting a catalyst metal (for example, platinum) that promotes an electrochemical reaction, and proton conductivity. And a polymer electrolyte (for example, a fluorine resin). Note that the electrolyte contained in the anode 104 or the cathode 105 is not limited to a fluorine-based resin, and may be composed of, for example, a hydrocarbon-based resin.

ガス拡散層１０６は、ガス透過性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパなどの多孔質カーボン製部材により形成することができる。 The gas diffusion layer 106 is made of a member having gas permeability and electronic conductivity, and can be formed of a porous carbon member such as carbon cloth or carbon paper, for example.

シール部材１３０は、シリコーンゴムを用いて射出成形により形成される。シール部材１３０を成形する際には、アノード１０４、カソード１０５、ガス拡散層１０６のそれぞれが内部に備える空隙部分にシリコーンゴムを含浸させ、いわゆるアンカー効果を用いてシール部材１３０と、ＭＥＧＡ１０１とを結合している。 The seal member 130 is formed by injection molding using silicone rubber. When the seal member 130 is molded, silicone rubber is impregnated in the voids included in each of the anode 104, the cathode 105, and the gas diffusion layer 106, and the seal member 130 and the MEGA 101 are bonded using a so-called anchor effect. is doing.

セパレータ２００は、カソード側のガス拡散層１０６と当接するカソード対向プレート２１０と、アノード側のガス拡散層１０６と当接するアノード対向プレート２２０と、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０に狭持される中間層２３０と、を備え、これらが積層された３層構造を備える。カソード対向プレート２１０、および、アノード対向プレート２２０は、同一の四角形の外形形状を有し、ステンレス鋼製の平板により形成されている。中間層２３０は、ステンレス鋼製の流路形成部材２３１と、熱可塑性を有する樹脂フィルムにより成型された側部材２３２とを備えている。流路形成部材２３１は、側部材２３２における流路形成部材２３１の位置を決めるための流路側位置決め部２３１ｐと、冷媒が流通するための液体流路部２３１ｃとを備える。側部材２３２は、例えば、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、芳香族炭化水素系樹脂等の燃料電池による発電環境下における耐性を有する材料により形成することができる。なお、カソード対向プレート２１０、アノード対向プレート２２０および流路形成部材２３１は、ステンレス鋼の代わりに、チタンやアルミニウム等、他の金属により形成されてもよい。これらの部材は、冷却水に晒されるので、耐食性の高い金属を用いることが好ましい。 The separator 200 is sandwiched between the cathode facing plate 210 in contact with the cathode side gas diffusion layer 106, the anode facing plate 220 in contact with the anode side gas diffusion layer 106, and the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220. An intermediate layer 230, and a three-layer structure in which these layers are stacked. The cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 have the same rectangular outer shape and are formed of a flat plate made of stainless steel. The intermediate layer 230 includes a flow path forming member 231 made of stainless steel and a side member 232 formed of a resin film having thermoplasticity. The flow path forming member 231 includes a flow path side positioning part 231p for determining the position of the flow path forming member 231 in the side member 232, and a liquid flow path part 231c for circulating the refrigerant. The side member 232 can be formed of, for example, a material having resistance in a power generation environment by a fuel cell such as a polyester resin, a fluorine resin, or an aromatic hydrocarbon resin. The cathode facing plate 210, the anode facing plate 220, and the flow path forming member 231 may be formed of other metals such as titanium and aluminum instead of stainless steel. Since these members are exposed to cooling water, it is preferable to use a metal having high corrosion resistance.

カソード対向プレート２１０は、貫通孔２１０ａｉ、２１０ａｏ、２１０ｈｉ、２１０ｈｏ、２１０ｗｉ、２１０ｗｏと、カソードガス供給口２１０ａｓと、カソード排ガス排出口２１０ａｅと、カソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐと、が形成されている。アノード対向プレート２２０は、貫通孔２２０ａｉ、２２０ａｏ、２２０ｈｉ、２２０ｈｏ、２２０ｗｉ、２２０ｗｏと、アノードガス供給口２２０ｈｓと、アノード排ガス排出口２２０ｈｅと、アノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐと、が形成されている。中間層２３０は、貫通孔２３０ａｉ、２３０ａｏ、２３０ｈｉ、２３０ｈｏ、２３０ｗｉ、２３０ｗｏと、カソードガス供給用接続部２３０ａｃｓと、カソード排ガス排出用接続部２３０ａｃｅと、アノードガス供給用接続部２３０ｈｃｓと、アノード排ガス排出用接続部２３０ｈｃｅと、を備えている。 The cathode facing plate 210 has through holes 210ai, 210ao, 210hi, 210ho, 210wi, 210wo, a cathode gas supply port 210as, a cathode exhaust gas discharge port 210ae, and a cathode facing plate side positioning hole 210p. The anode facing plate 220 has through holes 220ai, 220ao, 220hi, 220ho, 220wi, 220wo, an anode gas supply port 220hs, an anode exhaust gas discharge port 220he, and an anode facing plate side positioning hole 220p. The intermediate layer 230 includes through-holes 230ai, 230ao, 230hi, 230ho, 230wi, 230wo, a cathode gas supply connection 230acs, a cathode exhaust gas discharge connection 230ace, an anode gas supply connection 230hcs, and an anode exhaust gas discharge. Connection portion 230hce.

燃料電池セルＣＬは、シール部材一体型ＭＥＧＡ１００に設けられた貫通孔１３０ａｉ、１３０ａｏ、カソード対向プレート２１０に設けられた貫通孔２１０ａｉ、２１０ａｏ、中間層２３０に設けられた貫通孔２３０ａｉ、２３０ａｏ、および、アノード対向プレート２２０に設けられた貫通孔２２０ａｉ、２２０ａｏがそれぞれ連通して形成されるカソードガス供給マニホールドＭ１とカソード排ガス排出マニホールドＭ２とを備えている。また、燃料電池セルＣＬは、シール部材一体型ＭＥＧＡ１００に設けられた貫通孔１３０ｈｉ、１３０ｈｏ、カソード対向プレート２１０に設けられた貫通孔２１０ｈｉ、２１０ｈｏ、中間層２３０に設けられた貫通孔２３０ｈｉ、２３０ｈｏ、および、アノード対向プレート２２０に設けられた貫通孔２２０ｈｉ、２２０ｈｏがそれぞれ連通して形成されるアノードガス供給マニホールドＭ３とアノード排ガス排出マニホールドＭ４とを備えている。また、燃料電池セルＣＬは、シール部材一体型ＭＥＧＡ１００に設けられた貫通孔２１０ｗｉ、２１０ｗｏ、カソード対向プレート２１０に設けられた貫通孔２１０ｗｉ、２１０ｗｏ、中間層２３０に設けられた貫通孔２３０ｗｉ、２３０ｗｏ、および、アノード対向プレート２２０に設けられた貫通孔２２０ｗｉ、２２０ｗｏがそれぞれ連通して形成される冷媒供給マニホールドＭ５と冷媒排出マニホールドＭ６とを備えている。 The fuel cell CL includes through holes 130ai and 130ao provided in the seal member integrated MEGA 100, through holes 210ai and 210ao provided in the cathode facing plate 210, through holes 230ai and 230ao provided in the intermediate layer 230, and A cathode gas supply manifold M1 and a cathode exhaust gas discharge manifold M2 are provided which are formed by communicating through holes 220ai and 220ao provided in the anode facing plate 220, respectively. The fuel cell CL includes through holes 130hi and 130ho provided in the seal member-integrated MEGA 100, through holes 210hi and 210ho provided in the cathode facing plate 210, through holes 230hi and 230ho provided in the intermediate layer 230, In addition, an anode gas supply manifold M3 and an anode exhaust gas discharge manifold M4, which are formed by communicating through holes 220hi and 220ho provided in the anode facing plate 220, are provided. The fuel cell CL includes through holes 210wi and 210wo provided in the seal member-integrated MEGA 100, through holes 210wi and 210wo provided in the cathode facing plate 210, and through holes 230wi and 230wo provided in the intermediate layer 230. In addition, there are provided a refrigerant supply manifold M5 and a refrigerant discharge manifold M6 formed by communicating through holes 220wi and 220wo provided in the anode facing plate 220, respectively.

カソードガス供給マニホールドＭ１およびカソード排ガス排出マニホールドＭ２は、それぞれエンドプレートＥＰの空気給排用の貫通孔と接続され、発電に用いられるカソードガスとしての空気、および、発電に用いられた空気（カソード排ガス）が流通する流路である。また、アノードガス供給マニホールドＭ３およびアノード排ガス排出マニホールドＭ４は、それぞれエンドプレートＥＰの水素給排用の貫通孔と接続され、発電に用いられるアノードガスとしての水素、および、発電に用いられなかった水素を含むガス（アノード排ガス）が流通する流路である。また、冷媒供給マニホールドＭ５および冷媒排出マニホールドＭ６は、それぞれエンドプレートＥＰの冷媒給排用の貫通孔と接続され、電極反応により生じる熱を取り除くための冷媒（例えば水）が流通する流路である。 The cathode gas supply manifold M1 and the cathode exhaust gas discharge manifold M2 are connected to the air supply / discharge through holes of the end plate EP, respectively, and air as cathode gas used for power generation and air used for power generation (cathode exhaust gas). ) Is a flow path for circulation. The anode gas supply manifold M3 and the anode exhaust gas discharge manifold M4 are connected to the through holes for supplying and discharging hydrogen in the end plate EP, respectively. Hydrogen as anode gas used for power generation and hydrogen not used for power generation It is a flow path through which gas (anode exhaust gas) containing circulates. The refrigerant supply manifold M5 and the refrigerant discharge manifold M6 are connected to the refrigerant supply / discharge through-holes of the end plate EP, and are flow paths through which a refrigerant (for example, water) for removing heat generated by the electrode reaction flows. .

カソード対向プレート２１０のカソードガス供給口２１０ａｓおよびカソード排ガス排出口２１０ａｅは、ＭＥＧＡ１０１と対向する位置に形成され、ＭＥＧＡ１０１のカソード側にカソードガスを供給し、また、カソード側からカソード排ガスを排出するために用いられる。同様に、アノード対向プレート２２０のアノードガス供給口２２０ｈｓおよびアノード排ガス排出口２２０ｈｅは、ＭＥＧＡ１０１と対向する位置に形成され、ＭＥＧＡ１０１のアノード側にアノードガスを供給し、また、アノード側からアノード排ガスを排出するために用いられる。 The cathode gas supply port 210as and the cathode exhaust gas discharge port 210ae of the cathode facing plate 210 are formed at positions facing the MEGA 101, for supplying the cathode gas to the cathode side of the MEGA 101 and for discharging the cathode exhaust gas from the cathode side. Used. Similarly, the anode gas supply port 220hs and the anode exhaust gas discharge port 220he of the anode facing plate 220 are formed at positions facing the MEGA 101, supply the anode gas to the anode side of the MEGA 101, and discharge the anode exhaust gas from the anode side. Used to do.

中間層２３０のカソードガス供給用接続部２３０ａｃｓは、カソードガス供給口２１０ａｓとカソードガス供給マニホールドＭ１とを接続している。また、カソード排ガス排出用接続部２３０ａｃｅは、カソード排ガス排出口２１０ａｅとカソード排ガス排出マニホールドＭ２とを接続している。同様に、アノードガス供給用接続部２３０ｈｃｓは、アノードガス供給口２２０ｈｓとアノードガス供給マニホールドＭ３とを接続している。また、アノード排ガス排出用接続部２３０ｈｃｅは、アノード排ガス排出口２２０ｈｅとアノード排ガス排出マニホールドＭ４とを接続している。 The cathode gas supply connection portion 230acs of the intermediate layer 230 connects the cathode gas supply port 210as and the cathode gas supply manifold M1. Further, the cathode exhaust gas discharge connecting portion 230ace connects the cathode exhaust gas discharge port 210ae and the cathode exhaust gas discharge manifold M2. Similarly, the anode gas supply connecting portion 230hcs connects the anode gas supply port 220hs and the anode gas supply manifold M3. The anode exhaust gas discharge connecting portion 230hce connects the anode exhaust gas discharge port 220he and the anode exhaust gas discharge manifold M4.

冷媒供給マニホールドＭ５を流通する冷媒の一部は、中間層２３０の貫通孔２３０ｗｉから液体流路部２３１ｃへ流入し、冷媒が液体流路部２３１ｃを流通した後、貫通孔２３０ｗｏから冷媒排出マニホールドＭ６へ排出される。燃料電池ＮＤは、冷媒が液体流路部２３１ｃを流通することにより、電極反応に伴って生成される熱を取り除き、内部温度を所定の範囲内に保っている。 A part of the refrigerant flowing through the refrigerant supply manifold M5 flows into the liquid flow path part 231c from the through hole 230wi of the intermediate layer 230, and after the refrigerant flows through the liquid flow path part 231c, the refrigerant discharge manifold M6 from the through hole 230wo. Is discharged. In the fuel cell ND, the refrigerant flows through the liquid flow path portion 231c, thereby removing the heat generated by the electrode reaction and keeping the internal temperature within a predetermined range.

Ａ２．セパレータの製造方法：
以下に本実施例の燃料電池ＮＤにおけるセパレータ２００の製造方法を説明する。図２は、第１実施例におけるセパレータの製造方法を示すフローチャートである。 A2. Separator manufacturing method:
A method for manufacturing the separator 200 in the fuel cell ND of this embodiment will be described below. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing a separator in the first embodiment.

セパレータ２００を製造するにあたり、はじめに、流路形成部材２３１の成形をおこなう（ステップＳ１１０）。図３は、流路成形部材を例示した説明図である。流路形成部材２３１は、長尺状の枠部２３１ｆの内側に、整流板２３１ｔと整流板固定部材２３１ｔｆとを備える液体流路部２３１ｃと、液体流路部２３１ｃの両側に貫通孔２３０ｗｉおよび貫通孔２３０ｗｏを形成するための空隙部２３１ｖとを備えている。また、流路形成部材２３１は、枠部２３１ｆの外側に、２つの流路側位置決め部２３１ｐを備えている。本実施例では、一方の流路側位置決め部２３１ｐは、枠部２３１ｆの一方の長辺上であって、貫通孔２３０ｗｉを形成するための空隙部２３１ｖと隣接する位置に形成されている。他方の流路側位置決め部２３１ｐは、枠部２３１ｆの他方の長辺上であって、貫通孔２３０ｗｏを形成するための空隙部２３１ｖと隣接する位置に形成されている。流路側位置決め部２３１ｐは、セパレータ２００の構成部材と流路形成部材２３１との相対的な位置を決めるための基準として用いられ、後述するように、側部材２３２を形成するための金型や、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０と係合する孔部を備えている。 In manufacturing the separator 200, first, the flow path forming member 231 is molded (step S110). FIG. 3 is an explanatory view illustrating a flow path forming member. The flow path forming member 231 includes a liquid flow path portion 231c including a flow straightening plate 231t and a flow straightening plate fixing member 231tf inside a long frame portion 231f, and through holes 230wi and penetrating holes on both sides of the liquid flow path portion 231c. And a gap 231v for forming the hole 230wo. Further, the flow path forming member 231 includes two flow path side positioning portions 231p outside the frame portion 231f. In the present embodiment, one flow channel side positioning portion 231p is formed on one long side of the frame portion 231f and at a position adjacent to the gap portion 231v for forming the through hole 230wi. The other channel side positioning portion 231p is formed on the other long side of the frame portion 231f and at a position adjacent to the gap portion 231v for forming the through hole 230wo. The flow path side positioning portion 231p is used as a reference for determining the relative positions of the constituent members of the separator 200 and the flow path forming member 231, and, as will be described later, a mold for forming the side member 232, Holes that engage with the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are provided.

流路形成部材２３１を成型した後、側部材２３２の成形をおこなう（ステップＳ１２０）。側部材２３２は、ステップＳ１１０により成形した流路形成部材２３１を配置した金型に樹脂を射出するインサート射出成型により作成される。流路形成部材２３１を金型に配置する際、２つの流路側位置決め部２３１ｐに形成されている孔部をそれぞれ金型に形成されている凸状部に嵌合させる。 After the flow path forming member 231 is molded, the side member 232 is molded (step S120). The side member 232 is created by insert injection molding in which a resin is injected into a mold in which the flow path forming member 231 formed in step S110 is disposed. When the flow path forming member 231 is disposed in the mold, the holes formed in the two flow path side positioning portions 231p are respectively fitted to the convex portions formed in the mold.

図４は、側部材を成形した状態を例示した説明図である。図４に示すように、側部材２３２は、流路形成部材２３１の枠部２３１ｆの外側に形成され、流路形成部材２３１を囲むように、貫通孔２３０ａｉ、２３０ａｏ、２３０ｈｉ、２３０ｈｏ、カソードガス供給用接続部２３０ａｃｓ、カソード排ガス排出用接続部２３０ａｃｅ、アノードガス供給用接続部２３０ｈｃｓ、および、アノード排ガス排出用接続部２３０ｈｃｅが形成されている。側部材２３２を形成する際の流路側位置決め部２３１ｐの位置については後述する。 FIG. 4 is an explanatory view illustrating a state in which the side member is molded. As shown in FIG. 4, the side member 232 is formed outside the frame portion 231f of the flow path forming member 231, and the through holes 230ai, 230ao, 230hi, 230ho, cathode gas supply so as to surround the flow path forming member 231. The connection part 230acs for cathode, the connection part 230ace for cathode exhaust gas discharge | emission, the connection part 230hcs for anode gas supply, and the connection part 230hce for anode exhaust gas discharge | emission are formed. The position of the flow path side positioning portion 231p when forming the side member 232 will be described later.

中間層２３０を成形した後、セパレータの組み立てをおこなう（ステップＳ１３０）。具体的には、ます、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０を用意し、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０により中間層２３０を挟持するように積層する。このとき、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐが、カソード対向プレート２１０のカソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐおよびアノード対向プレート２２０のアノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐと、それぞれ対向するように配置する。 After forming the intermediate layer 230, the separator is assembled (step S130). Specifically, a cathode facing plate 210 and an anode facing plate 220 are prepared, and are laminated so that the intermediate layer 230 is sandwiched between the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220. At this time, the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 is disposed so as to face the cathode facing plate side positioning hole 210p of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate side positioning hole 220p of the anode facing plate 220, respectively.

図５は、プレート側の位置決め孔と流路側位置決め部との位置関係を説明するための説明図である。図５（ａ）は、カソード対向プレートを例示した説明図である。図５（ｂ）は、中間層を例示した説明図である。図５（ａ）に示すように、カソード対向プレート２１０は、ＭＥＧＡ２１０と電気的に接触する領域である電極領域Ａｅを備えている。電極領域Ａｅは、ＭＥＧＡ２１０と直接接触している領域、もしくは、発泡金属やエキスパンドメタルといったガス流路部材を介して間接的に接触している領域である。また、カソード対向プレート２１０のカソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐは、貫通孔２１０ａｉ、２１０ａｏ、２１０ｈｉ、２１０ｈｏ、２１０ｗｉ、２１０ｗｏ、カソードガス供給口２１０ａｓ、および、カソード排ガス排出口２１０ａｅが形成されている領域、および、電極領域Ａｅが形成されている領域、以外の領域Ａｈの範囲内に形成されている。アノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐも同様に貫通孔２２０ａｉ、２２０ａｏ、２２０ｈｉ、２２０ｈｏ、２２０ｗｉ、２２０ｗｏ、アノードガス供給口２２０ｈｓ、および、アノード排ガス排出口２２０ｈｅが形成されている領域、および、アノード対向プレート２２０とＭＥＧＡ２１０とが電気的に接触する電極領域Ａｅが形成されている領域、以外の領域Ａｈの範囲内に形成されている。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship between the plate-side positioning hole and the flow path-side positioning portion. FIG. 5A is an explanatory view illustrating a cathode facing plate. FIG. 5B is an explanatory diagram illustrating the intermediate layer. As shown in FIG. 5A, the cathode facing plate 210 includes an electrode region Ae that is a region in electrical contact with the MEGA 210. The electrode region Ae is a region that is in direct contact with the MEGA 210 or a region that is indirectly in contact through a gas flow path member such as a foam metal or an expanded metal. Further, the cathode facing plate side positioning hole 210p of the cathode facing plate 210 is a region where the through holes 210ai, 210ao, 210hi, 210ho, 210wi, 210wo, the cathode gas supply port 210as, and the cathode exhaust gas discharge port 210ae are formed, And it is formed in the range of area | region Ah other than the area | region in which electrode area | region Ae is formed. Similarly, the anode-facing plate-side positioning hole 220p has through-holes 220ai, 220ao, 220hi, 220ho, 220wi, 220wo, an area where the anode gas supply port 220hs, and the anode exhaust gas discharge port 220he are formed, and the anode facing plate 220. And the MEGA 210 are formed within the area Ah other than the area where the electrode area Ae where the MEGA 210 is in electrical contact is formed.

中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは、図５（ｂ）に示すように、積層時に電極領域Ａｅと対応する領域である電極領域Ａｎｅが形成されている領域、および、貫通孔２３０ａｉ、２３０ａｏ、２３０ｈｉ、２３０ｈｏ、カソードガス供給用接続部２３０ａｃｓ、カソード排ガス排出用接続部２３０ａｃｅ、アノードガス供給用接続部２３０ｈｃｓ、および、アノード排ガス排出用接続部２３０ｈｃｅが形成されている領域、以外の領域Ａｎｈの範囲内に配置されている。 As shown in FIG. 5B, the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 includes a region where an electrode region Ane, which is a region corresponding to the electrode region Ae at the time of stacking, and through holes 230ai, 230ao, 230hi, 230ho, the region Anh other than the region where the cathode gas supply connection 230acs, the cathode exhaust gas discharge connection 230ace, the anode gas supply connection 230hcs, and the anode exhaust gas discharge connection 230hce are formed Is placed inside.

カソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐ、アノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐ、および、流路側位置決め部２３１ｐを連通させた状態で、カソード対向プレート２１０、アノード対向プレート、および、中間層２３０を積層し、後述する方法により位置決め部同士を固定する。その後、ホットプレスにより、カソード対向プレート２１０、アノード対向プレート２２０、および、中間層２３０を結合・一体化させる。これによりセパレータ２００を完成させることができる。 In a state where the cathode facing plate side positioning hole 210p, the anode facing plate side positioning hole 220p, and the flow path side positioning portion 231p are communicated, the cathode facing plate 210, the anode facing plate, and the intermediate layer 230 are stacked, which will be described later. The positioning parts are fixed by a method. Thereafter, the cathode facing plate 210, the anode facing plate 220, and the intermediate layer 230 are bonded and integrated by hot pressing. Thereby, the separator 200 can be completed.

図６は、位置決め部の固定方法を例示した説明図である。図６に示すように、本実施例では、カソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐと、アノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐと、流路側位置決め部２３１ｐの孔部とを連通させた状態で、込み栓３００を挿入することにより、位置決め部同士を固定する。なお、位置決め部同士の固定方法には特に限定はないため、例えば、以下に示す方法によって位置決め部同士を固定してもよい。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method for fixing the positioning portion. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the plug 300 is placed in a state where the cathode facing plate side positioning hole 210p, the anode facing plate side positioning hole 220p, and the hole portion of the flow path side positioning portion 231p are communicated. By inserting, positioning parts are fixed. In addition, since there is no limitation in particular in the fixing method of positioning parts, you may fix positioning parts by the method shown below, for example.

図７は、位置決め部の固定方法についてその他の例を示した説明図である。上記では、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは、孔部を備えているが、図７に示すように、孔部の代わりに突起部２３１ｕを備えていてもよい。この場合、突起部２３１ｕをカソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐ、および、アノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐにそれぞれ嵌合させて位置決め部同士を固定するため、込み栓３００を用いずに固定することができる。また、Ｓ１２０において流路形成部材２３１を金型に配置する際、突起部２３１ｕを金型に形成されている凹状部に嵌合させて流路形成部材２３１を固定することができる。突起部２３１ｕの高さは、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の厚さより低くなるように形成されている。これにより、位置決めした際に、突起部２３１ｕがカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０から飛び出した状態となることを抑制でき、平板の治具によってもセパレータを容易に組み立てることができる。 FIG. 7 is an explanatory view showing another example of the positioning portion fixing method. In the above description, the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 includes a hole, but as illustrated in FIG. 7, a protrusion 231u may be included instead of the hole. In this case, since the protrusions 231u are fitted into the cathode facing plate side positioning hole 210p and the anode facing plate side positioning hole 220p, respectively, and the positioning portions are fixed, it is possible to fix without using the plug 300. . Further, when the flow path forming member 231 is placed in the mold in S120, the flow path forming member 231 can be fixed by fitting the protrusion 231u into the concave portion formed in the mold. The height of the protruding portion 231u is formed to be lower than the thickness of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220. Thereby, when it positions, it can suppress that the protrusion part 231u will be in the state which protruded from the cathode opposing plate 210 and the anode opposing plate 220, and a separator can also be easily assembled also with a flat jig.

図８は、位置決め部の固定方法についてその他の例を示した説明図である。上記では、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は、それぞれ孔部（カソード対向プレート側位置決め孔２１０ｐおよびアノード対向プレート側位置決め孔２２０ｐ）を備えているが、図８に示すように、孔の代わりにそれぞれ突起部２１０ｕ、２２０ｕを備えていてもよい。この場合、突起部２１０ｕ、２２０ｕを流路側位置決め部２３１ｐの孔部にそれぞれ嵌合させて位置決め部同士を固定するため、込み栓３００を用いずに固定することができる。突起部２１０ｕ、２２０ｕの高さは、中間層２３０の厚さの１／２よりも低くなるように形成されている。 FIG. 8 is an explanatory view showing another example of the positioning portion fixing method. In the above, the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are each provided with holes (cathode facing plate side positioning hole 210p and anode facing plate side positioning hole 220p). However, as shown in FIG. May be provided with protrusions 210u and 220u, respectively. In this case, since the protrusions 210u and 220u are respectively fitted in the holes of the flow passage side positioning portion 231p to fix the positioning portions to each other, they can be fixed without using the plug 300. The heights of the protrusions 210u and 220u are formed to be lower than ½ of the thickness of the intermediate layer 230.

以上説明した第１実施例に係る燃料電池によれば、セパレータの構成部材であるプレートには、開口部および電極領域以外の領域にプレート側位置決め部が形成され、中間層には、流路側位置決め部がプレート側位置決め部と対向する位置に成形されているため、複数の構成部材からなるセパレータにおいて、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することができる。具体的には、プレート側位置決め部が開口部および電極領域以外の領域に形成され、中間層の流路側位置決め部がプレート側位置決め部と対向する位置に成形されることで、位置決めに用いて不要となった位置決め部を削除等の処理をせずにセパレータを成形することができるため、削除等の処理に伴う生産能力の低下や、作業費の上昇などを抑制することができる。仮に、プレート側位置決め部が電極領域Ａｅに形成されている場合、流路側位置決め部２３１ｐは、液体流路部２３１ｃの内部に配置されるため、セパレータを成形後、位置決め部により形成された液体流路内の突起を削る等の処理が必要となり、生産能力の低下や、作業費の上昇等の不具合が生じていた。プレート側位置決め部がマニホールドの内部に形成されていても位置決め部により形成された突起を削る等の処理が必要となり、同様の不具合が生じていた。しかし、本発明によれば、位置決め部を削るなどの処理が不要であるため、組み立てに起因する不具合の発生を抑制できる。 According to the fuel cell according to the first embodiment described above, the plate, which is a constituent member of the separator, has the plate-side positioning portion formed in a region other than the opening and the electrode region, and the intermediate layer has the flow channel-side positioning. Since the portion is formed at a position facing the plate-side positioning portion, it is possible to suppress the occurrence of problems due to assembly in the separator composed of a plurality of constituent members. Specifically, the plate-side positioning portion is formed in a region other than the opening and the electrode region, and the flow path-side positioning portion of the intermediate layer is formed at a position facing the plate-side positioning portion, so that it is not necessary for positioning. Since the separator can be formed without performing a process such as deleting the positioning part that has become, it is possible to suppress a decrease in production capacity or an increase in work costs associated with a process such as deletion. If the plate-side positioning portion is formed in the electrode region Ae, the flow-path-side positioning portion 231p is disposed inside the liquid flow-path portion 231c. Therefore, after forming the separator, the liquid flow formed by the positioning portion Processing such as shaving the protrusions in the road is necessary, which causes problems such as a decrease in production capacity and an increase in work costs. Even if the plate-side positioning portion is formed inside the manifold, a process such as cutting the protrusion formed by the positioning portion is necessary, and the same problem occurs. However, according to the present invention, it is not necessary to perform a process such as cutting the positioning portion, so that it is possible to suppress the occurrence of problems due to assembly.

Ｂ．第２実施例：
Ｂ１．燃料電池の構成：
第１実施例では、プレート側位置決め部が、電極領域以外の領域に形成されているセパレータについて説明したが、第２実施例では、ショットピーニングを用いた製造方法により製造されたセパレータについて説明する。第２実施例の燃料電池ＮＤの構成は、第１実施例の燃料電池ＮＤの構成と同様である。本実施例では、第１実施例の図８に示すように、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は、位置決め孔の代わりに突起部が形成されている。 B. Second embodiment:
B1. Fuel cell configuration:
In the first embodiment, the separator in which the plate-side positioning portion is formed in a region other than the electrode region has been described. In the second embodiment, a separator manufactured by a manufacturing method using shot peening will be described. The configuration of the fuel cell ND of the second embodiment is the same as the configuration of the fuel cell ND of the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 8 of the first embodiment, the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are formed with protrusions instead of positioning holes.

第２実施例の燃料電池ＮＤでは、カソード対向プレート２１０の突起部の位置、および、アノード対向プレート２２０の突起部の位置は領域Ａｈの範囲内に限定されない。また、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐの位置についても領域Ａｎｈの範囲内に限定されない。 In the fuel cell ND of the second embodiment, the position of the protrusion of the cathode facing plate 210 and the position of the protrusion of the anode facing plate 220 are not limited to the region Ah. Further, the position of the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 is not limited to the range of the region Anh.

Ｂ２．セパレータの製造方法：
以下に本実施例の燃料電池ＮＤにおけるセパレータ２００の製造方法を説明する。図９は、第２実施例におけるセパレータの製造方法を示すフローチャートである。 B2. Separator manufacturing method:
A method for manufacturing the separator 200 in the fuel cell ND of this embodiment will be described below. FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing a separator in the second embodiment.

セパレータ２００を製造するにあたり、はじめに、カソード対向プレート２１０、アノード対向プレート２２０、および、中間層２３０を積層した積層体を用意する（ステップＳ２１０）。図１０は、本実施例に係るプレートおよび中間層を例示した説明図である。図１０（ａ）は、中間層を例示した説明図である。図１０（ｂ）はカソード対向プレートを例示した説明図である。具体的には、図１０（ａ）に示す流路側位置決め部２３１ｐと、図１０（ｂ）に示す突起部２１０ｕとが対向するように中間層２３０とカソード対向プレート２１０とを積層する。また、同様に、アノード対向プレート２２０についても突起部２２０ｕが流路側位置決め部２３１ｐと対向するように中間層２３０に積層する。これにより、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０により中間層２３０を挟持した積層体を用意することができる。 In manufacturing the separator 200, first, a laminate in which the cathode facing plate 210, the anode facing plate 220, and the intermediate layer 230 are stacked is prepared (step S210). FIG. 10 is an explanatory view illustrating a plate and an intermediate layer according to the present embodiment. FIG. 10A is an explanatory diagram illustrating an intermediate layer. FIG. 10B is an explanatory diagram illustrating the cathode facing plate. Specifically, the intermediate layer 230 and the cathode facing plate 210 are laminated so that the flow path side positioning portion 231p shown in FIG. 10A and the protrusion 210u shown in FIG. Similarly, the anode facing plate 220 is also laminated on the intermediate layer 230 so that the protrusion 220u faces the flow channel side positioning portion 231p. Thereby, a laminate in which the intermediate layer 230 is sandwiched between the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 can be prepared.

積層体を用意した後、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０を中間層２３０に仮付する（ステップＳ２２０）。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の突起部とが対向している位置Ａｆｐに対して積層体の両側からショットピーニングをおこなう。 After preparing the laminate, the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are temporarily attached to the intermediate layer 230 (step S220). Specifically, as shown in FIG. 10B, the flow path side positioning portion 231p and the position Afp where the projections of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 face each other from both sides of the laminate. Perform shot peening.

図１１は、流路側位置決め部とプレートの突起部が対向している位置付近の断面を例示した説明図である。積層体の両面から砥粒を当てることにより、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の突起部が係合している部分を変形させることができる。また、砥粒を当てることにより、係合部付近において、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の流路側位置決め部２３１ｐと対向する面とが互いに接触することにより新生面Ｐｍが生じ、新生面Ｐｍ同士を金属接合させることができる。なお、ショットピーニングによる固定に適した位置決め部の形状は、上記に限定されず、例えば、以下に示す形状であってもよい。 FIG. 11 is an explanatory view illustrating a cross section in the vicinity of a position where the flow path side positioning portion and the protrusion of the plate face each other. By applying abrasive grains from both surfaces of the laminate, the portion where the flow channel side positioning portion 231p is engaged with the protrusions of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 can be deformed. Further, by applying the abrasive grains, in the vicinity of the engaging part, the flow path side positioning part 231p and the surface facing the flow path side positioning part 231p of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 come into contact with each other, so that the new surface Pm And the new surfaces Pm can be metal-bonded. In addition, the shape of the positioning part suitable for fixing by shot peening is not limited to the above, and may be, for example, the following shape.

図１２は、位置決め部の形状についてその他の例を示した説明図である。上記では、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは孔部を備え、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は突起部２１０ｕ、２２０ｕを備えているが、図１２に示すように、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは孔部の代わりに突起部２３１ｕを備え、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は突起部２１０ｕ、２２０ｕの代わりに孔部を備えていてもよい。この場合、流路側位置決め部２３１ｐの突起部２３１ｕをカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の孔部にそれぞれ嵌合させることにより位置決め部同士を固定することができる。流路側位置決め部２３１ｐの突起部２３１ｕの高さは、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の厚さより高くなるように形成されている。これにより、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０から突き出た突起部２３１ｕの先端部をショットピーニングにより叩き潰すことにより位置決め部同士を固定することができる。 FIG. 12 is an explanatory diagram showing another example of the shape of the positioning portion. In the above, the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 includes a hole, and the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 include protrusions 210u and 220u. However, as illustrated in FIG. The channel-side positioning portion 231p may include a protrusion 231u instead of the hole, and the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 may include a hole instead of the protrusions 210u and 220u. In this case, the positioning portions can be fixed by fitting the protrusions 231u of the flow channel side positioning portion 231p into the holes of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220, respectively. The height of the protruding portion 231u of the flow channel side positioning portion 231p is formed to be higher than the thickness of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220. Thereby, positioning parts can be fixed by crushing the front-end | tip part of the projection part 231u which protruded from the cathode opposing plate 210 and the anode opposing plate 220 by shot peening.

図１３は、位置決め部の形状についてその他の例を示した説明図である。上記では、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは孔部を備え、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は突起部２１０ｕ、２２０ｕを備えているが、図１３に示すように、中間層２３０の流路側位置決め部２３１ｐは孔部の代わりに突起部２３１ｕを備え、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０は突起部２１０ｕ、２２０ｕの代わりに凹部を備えていてもよい。この場合、流路側位置決め部２３１ｐの突起部２３１ｕをカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の凹部にそれぞれ嵌合させることにより位置決め部同士を固定できる。 FIG. 13 is an explanatory view showing another example of the shape of the positioning portion. In the above, the flow path side positioning portion 231p of the intermediate layer 230 includes a hole, and the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 include protrusions 210u and 220u. However, as illustrated in FIG. The channel-side positioning portion 231p may include a protrusion 231u instead of the hole, and the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 may include a recess instead of the protrusions 210u and 220u. In this case, the positioning portions can be fixed by fitting the protrusions 231u of the flow channel side positioning portion 231p into the concave portions of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220, respectively.

図９に戻り、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０を中間層２３０に仮付けした後、本接合をおこなう（ステップＳ２３０）。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、中間層２３０の液体流路部２３１ｃとカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０とが対向している範囲Ａｓｐに対して積層体の両側からショットピーニングをおこなう。これにより、液体流路部２３１ｃと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の流路側位置決め部２３１ｐと対向する面とが互いに接触することにより新生面Ｐｍが生じ、新生面Ｐｍ同士を金属接合させることができる。なお、ショットピーニングをおこなう範囲は、液体流路部２３１ｃとカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０とが対向している範囲のみに限定されず、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の全体に対しておこなってもよい。以上により、セパレータ２００を完成させることができる。 Returning to FIG. 9, the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are temporarily attached to the intermediate layer 230, and then the main joining is performed (step S230). Specifically, as shown in FIG. 10 (b), the range Asp where the liquid flow path portion 231c of the intermediate layer 230 is opposed to the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 from both sides of the laminate. Perform shot peening. As a result, the liquid flow path part 231c and the surfaces facing the flow path side positioning part 231p of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are brought into contact with each other, whereby a new surface Pm is generated, and the new surfaces Pm can be metal-bonded. it can. Note that the range in which shot peening is performed is not limited to the range in which the liquid flow path portion 231c, the cathode facing plate 210, and the anode facing plate 220 are opposed to each other. You may do it. Thus, the separator 200 can be completed.

以上説明した第２実施例に係る燃料電池によれば、積層体の両側からプレート側位置決め部および流路側位置決め部が対向している位置に対してショットピーニングをおこない、さらに、積層体の両側から液体流路とプレートとが対向している範囲に対してショットピーニングをおこなうため、複数の構成部材からなるセパレータにおいて、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することができる。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の突起部とが対向している位置Ａｆｐに対して積層体の両側からショットピーニングをおこなうことにより、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の突起部が係合している部分を変形させて位置決め部同士を容易に固定することができる。また、係合部付近において、流路側位置決め部２３１ｐと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の流路側位置決め部２３１ｐと対向する面とが互いに接触して新生面Ｐｍが生じ、新生面Ｐｍ同士が金属接合するため、位置決め部同士の接触抵抗を抑制することができる。 According to the fuel cell according to the second embodiment described above, shot peening is performed on the positions where the plate side positioning portion and the flow path side positioning portion face each other from both sides of the laminated body, and from both sides of the laminated body. Since shot peening is performed in a range where the liquid flow path and the plate face each other, it is possible to suppress the occurrence of problems due to assembly in the separator composed of a plurality of constituent members. Specifically, as shown in FIG. 10B, the flow path side positioning portion 231p and the position Afp where the projections of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 face each other from both sides of the laminate. By performing shot peening, it is possible to easily fix the positioning portions to each other by deforming the flow path side positioning portion 231p and the portion where the projections of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are engaged. Also, in the vicinity of the engaging portion, the flow path side positioning portion 231p and the surfaces of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 facing the flow path positioning portion 231p come into contact with each other to form a new surface Pm, and the new surfaces Pm are made of metal. Since it joins, the contact resistance of positioning parts can be suppressed.

また、図１０（ｂ）に示すように、中間層２３０の液体流路部２３１ｃとカソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０とが対向している範囲Ａｓｐに対して積層体の両側からショットピーニングをおこなうことにより、液体流路部２３１ｃと、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０の流路側位置決め部２３１ｐと対向する面とが互いに接触して新生面Ｐｍが生じ、新生面Ｐｍ同士が金属接合するため、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０と中間層２３０との接触抵抗を抑制することができる。従来は、複数の構成部材からなるセパレータは、ハンダ付けやロウ付けにより結合をおこなっていた。しかし、ハンダ、ロウから溶出した金属イオンが電解質膜を汚染して出力低下を招く虞や、加工温度を高くする必要があるために生産性が低下する虞があった。また、加工温度が高いことにより、金属表面が酸化するなど変質し、接触抵抗の増加や耐食性の低下などを招く虞があった。しかし、本発明によれば、ショットピーニングにより構成部材を金属接合させるため、金属イオンが電解質膜を汚染する可能性を抑制できるほか、加工温度を高くする必要がなく生産性の低下や、変質による接触抵抗の増加などを抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 10 (b), shot peening is performed from both sides of the stacked body with respect to a range Asp where the liquid flow path portion 231c of the intermediate layer 230 is opposed to the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220. By doing so, the liquid flow channel portion 231c and the surfaces facing the flow channel side positioning portion 231p of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 are brought into contact with each other to form a new surface Pm, and the new surfaces Pm are metal-bonded. Contact resistance between the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 and the intermediate layer 230 can be suppressed. Conventionally, a separator made of a plurality of constituent members has been joined by soldering or brazing. However, metal ions eluted from solder and solder may contaminate the electrolyte membrane and cause a decrease in output, and it is necessary to increase the processing temperature, which may reduce productivity. In addition, due to the high processing temperature, the metal surface may be altered, such as being oxidized, leading to an increase in contact resistance and a decrease in corrosion resistance. However, according to the present invention, since the constituent members are metal-bonded by shot peening, it is possible to suppress the possibility that metal ions contaminate the electrolyte membrane, and it is not necessary to increase the processing temperature, resulting in a decrease in productivity or due to alteration. An increase in contact resistance can be suppressed.

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば以下のような変形も可能である。 C. Variation:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

Ｃ１．変形例１：
本実施例では、カソード対向プレート２１０、アノード対向プレート２２０および中間層２３０は、それぞれ２箇所ずつ位置決め部を備えているが、位置決め部の数は２つに限られず、３つ以上であってもよいし、１つであってもよい。この場合であっても、組み立てに起因する不具合の発生を抑制することができる。 C1. Modification 1:
In the present embodiment, the cathode facing plate 210, the anode facing plate 220, and the intermediate layer 230 each include two positioning portions, but the number of positioning portions is not limited to two, and may be three or more. One may be sufficient. Even in this case, it is possible to suppress the occurrence of problems caused by assembly.

Ｃ２．変形例２：
本実施例では、燃料電池ＮＤは、セパレータ２００とガス拡散層１０６との間に発泡金属やエキスパンドメタル等のガス流路部材を備えていないが、燃料電池ＮＤは、セパレータ２００とガス拡散層１０６との間にガス流路部材を備えていてもよい。この場合、カソード対向プレート２１０およびアノード対向プレート２２０のガス流路部材と接触している領域が電極領域Ａｅとなる。また、本実施例では、燃料電池ＮＤは、ＭＥＡ１０２とセパレータ２００との間にガス拡散層１０６を備えているが、燃料電池ＮＤは、ガス拡散層１０６を備えない態様であってもよい。 C2. Modification 2:
In the present embodiment, the fuel cell ND does not include a gas flow path member such as foam metal or expanded metal between the separator 200 and the gas diffusion layer 106, but the fuel cell ND includes the separator 200 and the gas diffusion layer 106. A gas flow path member may be provided between the two. In this case, a region in contact with the gas flow path member of the cathode facing plate 210 and the anode facing plate 220 is the electrode region Ae. In the present embodiment, the fuel cell ND includes the gas diffusion layer 106 between the MEA 102 and the separator 200, but the fuel cell ND may not include the gas diffusion layer 106.

以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.

１００…シール部材一体型ＭＥＧＡ
１０１…ＭＥＧＡ
１０２…ＭＥＡ
１０３…電解質膜
１０４…アノード
１０５…カソード
１０６…ガス拡散層
１３０…シール部材
２００…セパレータ
２１０…カソード対向プレート
２２０…アノード対向プレート
２３０…中間層
２３１…流路形成部材
２３２…側部材
３００…込み栓
ＮＤ…燃料電池
ＣＬ…燃料電池セル
ＴＭ…ターミナル
ＥＰ…エンドプレート
Ａｅ…電極領域
Ｐｍ…新生面
Ａｎｅ…電極領域 100 ... MEGA with integrated seal member
101 ... MEGA
102 ... MEA
DESCRIPTION OF SYMBOLS 103 ... Electrolyte membrane 104 ... Anode 105 ... Cathode 106 ... Gas diffusion layer 130 ... Sealing member 200 ... Separator 210 ... Cathode opposing plate 220 ... Anode opposing plate 230 ... Intermediate | middle layer 231 ... Channel formation member 232 ... Side member 300 ... Insertion plug ND ... Fuel cell CL ... Fuel cell TM TM Terminal EP ... End plate Ae ... Electrode region Pm ... New surface Ane ... Electrode region

Claims

A fuel cell,
A membrane electrode assembly;
A separator having a pair of plates disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and an intermediate layer sandwiched between the pair of plates;
The plate includes an opening for forming a manifold, an electrode region that is in electrical contact with the membrane electrode assembly, and a plate-side positioning portion formed in a region other than the opening and the electrode region. And comprising
The fuel cell according to claim 1, wherein the intermediate layer includes a flow path forming member having a flow path side positioning portion, and the flow path side positioning portion is formed at a position facing the plate side positioning portion.

A method for manufacturing a separator, which is used in a fuel cell and includes a pair of plates including a plate-side positioning portion, and an intermediate layer sandwiched between the pair of plates and having a liquid channel and a channel-side positioning portion,
Preparing a laminate in which the plates are respectively disposed on both sides of the intermediate layer in a state where the plate side positioning portion and the flow path side positioning portion are opposed to each other;
A step of performing shot peening on the position where the plate side positioning portion and the flow path side positioning portion face each other from both sides of the laminate; and
And a step of performing shot peening on a range where the liquid flow path and the plate face each other from both sides of the laminate.