JP2011023161A - Sealing structure of fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To aim at reduction in lamination components and lamination processes by integrating a gasket and an anode-side and a cathode-side separators. <P>SOLUTION: Power-generating bodies 10 each having a membrane-electrode assembly 11 equipped with an anode and a cathode on either face of an electrolyte membrane, and separators 20 each having a gasket 30 integrated are alternately laminated in a thickness direction. The separator 20 has an anode-side plate 21 forming a reaction gas flow channel F1 against an anode side of the power-generating body 10 arranged at one side in a thickness direction and a cathode-side plate 22 forming a reaction gas flow channel F2 against a cathode side of the power-generating body 10 arranged at the other side as well as a coolant flow channel F3 against the anode-side plate 21 are integrally coupled with each other through a part (intermediate rubber-filling part) 36 of the gasket 30. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池において、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体などを各々独立した流路で流通させるための密封構造に関するものである。   The present invention relates to a sealing structure for allowing a fuel gas, an oxidant gas, a cooling medium and the like to flow through independent flow paths in a fuel cell.

燃料電池は、燃料ガスや酸化剤ガス、冷却媒体などを各々独立した流路で流通させるための密封構造を備える。図10は、従来技術による燃料電池の密封構造を未積層状態で示す部分断面図、図11は、同じく積層状態で示す部分断面図である。   The fuel cell includes a sealing structure for allowing fuel gas, oxidant gas, cooling medium, and the like to flow through independent flow paths. FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a fuel cell sealing structure according to the prior art in an unstacked state, and FIG.

これら図10及び図11において、参照符号110は、電解質膜及びその両面に設けた触媒電極層(アノード及びカソード)からなる膜−電極複合体111の厚さ方向両側に多孔質体からなるガス拡散層112,113を積層一体化した発電体である。そしてこの発電体110の厚さ方向両側にカーボンあるいは導電性金属からなるセパレータ120,130が積層されることによって、燃料電池セル100が構成される。   10 and 11, reference numeral 110 denotes a gas diffusion made of a porous material on both sides in the thickness direction of a membrane-electrode assembly 111 made of an electrolyte membrane and catalyst electrode layers (anode and cathode) provided on both surfaces of the electrolyte membrane. A power generator in which layers 112 and 113 are laminated and integrated. And the fuel cell 100 is comprised by laminating | stacking the separators 120 and 130 which consist of carbon or an electroconductive metal on the thickness direction both sides of this electric power generation body 110. As shown in FIG.

各燃料電池セル100において、発電体110における膜−電極複合体111の外周部は、一方のセパレータ120にゴム状弾性材料(ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)で一体成形したシール突条(以下、便宜上アノード用シール突条とする)121と、他方のセパレータ130にゴム状弾性材料で一体成形したシール突条(以下、便宜上カソード用シール突条とする)131との間に挟持される。   In each fuel cell 100, the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 111 in the power generator 110 is a seal ridge formed integrally with one separator 120 with a rubber-like elastic material (rubber or a synthetic resin material having rubber-like elasticity). (Hereinafter referred to as anode seal protrusion for convenience) 121 and a seal protrusion (hereinafter referred to as cathode seal protrusion for convenience) 131 integrally formed with the other separator 130 with a rubber-like elastic material. The

そして、膜−電極複合体111におけるアノードとこれに対向した一方のセパレータ120との間には、アノード用シール突条121によって燃料ガス流路100aが画成され、膜−電極複合体111におけるカソードとこれに対向した他方のセパレータ130との間には、カソード用シール突条131によって酸化剤ガス流路100bが画成される。また、一方のセパレータ120におけるシール突条121と反対側の面には冷媒用シール突条122がゴム状弾性材料で一体成形されており、隣接する燃料電池セル100,100のセパレータ120,130の間には、この冷媒用シール突条122によって冷媒流路100cが画成される。   A fuel gas flow channel 100a is defined between the anode of the membrane-electrode assembly 111 and the one separator 120 facing the anode by the anode sealing protrusion 121, and the cathode of the membrane-electrode assembly 111. And the other separator 130 opposed thereto, an oxidant gas flow path 100b is defined by the cathode seal protrusion 131. In addition, a refrigerant seal protrusion 122 is integrally formed of a rubber-like elastic material on the surface of one separator 120 opposite to the seal protrusion 121, and the separators 120, 130 of the adjacent fuel cells 100, 100 are formed. In the meantime, the refrigerant flow path 100c is defined by the refrigerant seal protrusion 122.

すなわちこの種の燃料電池は、各燃料電池セル100において、燃料ガス流路100aを流通する燃料ガスが、ガス拡散層112を介して膜−電極複合体111のアノード側に供給され、酸化剤ガス流路100bを流通する酸化剤ガス又は燃料ガスが、ガス拡散層113を介して膜−電極複合体111のカソード側に供給され、水の電気分解の逆反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって電力を発生するものである。そして各燃料電池セル100による起電力は低いものであるが、多数の燃料電池セル100を積層して電気的に直列に接続することにより、必要な起電力が得られるようになっている(例えば特許文献1参照)。   That is, in this type of fuel cell, in each fuel cell 100, the fuel gas flowing through the fuel gas channel 100a is supplied to the anode side of the membrane-electrode assembly 111 via the gas diffusion layer 112, and the oxidant gas Oxidant gas or fuel gas flowing through the flow channel 100b is supplied to the cathode side of the membrane-electrode assembly 111 through the gas diffusion layer 113, and the reverse reaction of water electrolysis, that is, water is generated from hydrogen and oxygen. Electric power is generated by the reaction. And although the electromotive force by each fuel cell 100 is low, a required electromotive force can be obtained by stacking a large number of fuel cells 100 and electrically connecting them in series (for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来の燃料電池の密封構造によれば、一方のセパレータ120にアノード用シール突条121と冷媒用シール突条122を一体成形するほか、他方のセパレータ130にもカソード用シール突条131を一体成形する必要があり、部品数が多かった。そして積層部品が多いと、それだけスタック組立の際の組立工数が多くなるばかりでなく、各部品間の僅かな位置ずれの累積により積層誤差が大きくなりやすいといった問題があった。   However, according to the conventional fuel cell sealing structure, the anode seal projection 121 and the refrigerant seal projection 122 are integrally formed on one separator 120, and the cathode seal projection 131 is also formed on the other separator 130. There was a large number of parts because it was necessary to mold them integrally. When there are a large number of laminated parts, not only the number of assembling steps for stack assembly increases, but also there is a problem that the laminating error tends to increase due to the accumulation of slight positional deviations between the parts.

特開2005−222708号公報JP 2005-222708 A

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、燃料電池の密封構造において、ガスケットとアノード側のセパレータ及びカソード側のセパレータを一体化することによって、積層部品の減少及び積層工程の減少を図ることにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is to integrate a gasket, an anode-side separator, and a cathode-side separator in a fuel cell sealing structure. The purpose is to reduce the number of laminated parts and the number of lamination processes.

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項1の発明に係る燃料電池の密封構造は、電解質膜の両面にアノード及びカソードを設けた膜−電極複合体を有する発電体と、ガスケットを一体に設けたセパレータが、その厚さ方向に交互に積層され、前記セパレータは、その厚さ方向一側に配置された発電体のアノード側との間に反応ガス流路を形成するアノード側プレートと、他側に配置された発電体のカソード側との間に反応ガス流路を形成すると共に前記アノード側プレートとの間に冷媒流路を形成するカソード側プレートが、前記ガスケットの一部を介して互いに一体的に連結されたものである。   As a means for effectively solving the above technical problem, a fuel cell sealing structure according to the invention of claim 1 includes a power generator having a membrane-electrode composite provided with an anode and a cathode on both sides of an electrolyte membrane, and The separators integrally provided with gaskets are alternately stacked in the thickness direction, and the separator forms a reaction gas flow path between the separator and the anode side of the power generator disposed on one side in the thickness direction. A cathode side plate that forms a reaction gas flow path between the anode side plate and the cathode side of the power generator disposed on the other side and forms a refrigerant flow path between the anode side plate and the gasket side of the gasket. They are integrally connected to each other through a part.

請求項2の発明に係る燃料電池の密封構造は、請求項1に記載された構成において、ガスケットが、発電体の外周部に密接されることにより前記発電体の一側の反応ガス流路を画成する第一のシール突条と、前記発電体の縁部よりも外側で隣接するガスケット又はセパレータと密接されることによって前記発電体の他側の反応ガス流路を画成する第二のシール突条と、アノード側プレートとカソード側プレートの外周部間に介在することによってその内周側の冷媒流路を画成する冷媒シール部を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel cell sealing structure according to the first aspect, wherein a gasket is brought into close contact with an outer peripheral portion of the power generator to thereby provide a reaction gas flow path on one side of the power generator. A first seal protrusion that defines a second gas flow path on the other side of the power generator by being in close contact with an adjacent gasket or separator outside the edge of the power generator. It has a refrigerant | coolant seal | sticker part which defines the refrigerant | coolant flow path of the inner peripheral side by interposing between a seal protrusion and the outer peripheral part of an anode side plate and a cathode side plate.

請求項3の発明に係る燃料電池の密封構造は、請求項1に記載された構成において、ガスケットの一部がアノード側プレート又はカソード側プレートに開設した連通孔を通じてこのアノード側プレートとカソード側プレートの間に接着されたものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the fuel cell sealing structure according to the first aspect, wherein the anode side plate and the cathode side plate are connected to each other through a communication hole in which a part of the gasket is opened in the anode side plate or the cathode side plate. It is glued between the two.

請求項4の発明に係る燃料電池の密封構造は、請求項1に記載された構成において、ガスケットに、適当な圧縮状態で発電体に密接されると共にこの発電体を隣接するガスケット又はセパレータに押し付ける第一のシール突条と、前記隣接するガスケット又はセパレータに適当な圧縮状態で密接される第二のシール突条が形成されたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the fuel cell sealing structure according to the first aspect, wherein the gasket is brought into close contact with the power generator in an appropriate compression state and is pressed against the adjacent gasket or separator. A first seal protrusion and a second seal protrusion that is in close contact with the adjacent gasket or separator in an appropriate compression state are formed.

請求項1の発明に係る燃料電池の密封構造によれば、アノード側プレートとカソード側プレートが、ガスケットを一体に有する単一のセパレータとなるので、スタック組立時の積層部品数及び積層工数を大幅に削減することができると共に、積層の精度を向上することができる。   According to the fuel cell sealing structure of the first aspect of the present invention, since the anode side plate and the cathode side plate become a single separator integrally having a gasket, the number of laminated parts and the number of laminating steps at the time of stack assembly are greatly increased. And the accuracy of stacking can be improved.

請求項2の発明に係る燃料電池の密封構造によれば、請求項1による効果に加え、発電体の一側の反応ガス流路(例えば燃料ガス流路)を画成する第一のシール突条と、前記発電体の他側の反応ガス流路(例えば酸化剤ガス流路)を画成する第二のシール突条と、冷媒流路を画成する冷媒シール部が、アノード側プレートとカソード側プレートからなる単一のセパレータに集約して設けられるので、シール対象の異なるガスケットを複数の積層部品に成形する必要がなく、成形工数を減少することができる。   According to the fuel cell sealing structure of the second aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the first seal protrusion defining the reaction gas flow path (for example, the fuel gas flow path) on one side of the power generator. A second seal protrusion that defines a reaction gas flow path (for example, an oxidant gas flow path) on the other side of the power generator, a refrigerant seal portion that defines a refrigerant flow path, and an anode side plate Since they are provided in a single separator made of a cathode side plate, it is not necessary to form gaskets with different sealing targets into a plurality of laminated parts, and the number of molding steps can be reduced.

請求項3の発明に係る燃料電池の密封構造によれば、請求項1による効果に加え、ガスケットの成形に際して成形材料の一部が連通孔を通じてこのアノード側プレートとカソード側プレートの間に直ちに充填されるので、成形を容易に行うことができる。   According to the fuel cell sealing structure of the third aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, a part of the molding material is immediately filled between the anode side plate and the cathode side plate through the communication hole when the gasket is formed. Therefore, molding can be performed easily.

請求項4の発明に係る燃料電池の密封構造によれば、請求項1による効果に加え、ガスケットのうち第一のシール突条及び第二のシール突条によって、発電体の両側の反応ガス流路を画成すると共に、ガスケットのうちアノード側プレートとカソード側プレートとの間に介在する部分によって冷媒流路を画成するため、単一のガスケットによって、互いに独立した反応ガス流路(燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路)及び冷媒流路を画成することができる。   According to the fuel cell sealing structure of the invention of claim 4, in addition to the effect of claim 1, the reaction gas flow on both sides of the power generator is caused by the first seal protrusion and the second seal protrusion of the gasket. In addition to defining a passage and defining a refrigerant flow path by a portion of the gasket interposed between the anode side plate and the cathode side plate, a single gasket provides a reaction gas flow path (fuel gas) independent of each other. Flow paths and oxidant gas flow paths) and refrigerant flow paths can be defined.

本発明に係る燃料電池の密封構造の第一の形態を未積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the 1st form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention in the non-stacked state. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第一の形態を積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the 1st form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention in a lamination | stacking state. 本発明に係る燃料電池の密封構造における発電体の補強構造の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of the reinforcement structure of the electric power generation body in the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池の密封構造における発電体の補強構造の他の例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the other example of the reinforcement structure of the electric power generation body in the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態を未積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the 2nd form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention in the non-stacked state. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態を積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the 2nd form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention in a lamination | stacking state. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態における部分的な変更例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the partial modification in the 2nd form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態における他の部分的な変更例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the other partial modification in the 2nd form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態における他の部分的な変更例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the other partial modification in the 2nd form of the sealing structure of the fuel cell which concerns on this invention. 従来技術による燃料電池の密封構造を未積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the sealing structure of the fuel cell by a prior art in the non-stacked state. 従来技術による燃料電池の密封構造を積層状態で示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the sealing structure of the fuel cell by a prior art in a lamination | stacking state.

以下、本発明に係る燃料電池の密封構造の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a fuel cell sealing structure according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず図1は本発明に係る燃料電池の密封構造の第一の形態を未積層状態で示し、同じく図2は積層状態で示すもので、図の参照符号10は、電解質膜及びその両面に設けた不図示の触媒電極層(アノード及びカソード)からなる膜−電極複合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)11の厚さ方向両側に、多孔質体からなるガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)12,13を積層一体化した発電体、参照符号20はセパレータ、参照符号30は、このセパレータ20に一体に設けられたガスケットである。   First, FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel cell sealing structure according to the present invention in a non-laminated state, and FIG. 2 shows a laminated state. Reference numeral 10 in the figure is provided on the electrolyte membrane and both surfaces thereof. Further, a gas diffusion layer (GDL) 12 made of a porous material is formed on both sides in the thickness direction of a membrane electrode assembly (MEA) 11 made of a catalyst electrode layer (anode and cathode) (not shown). , 13 are integrated with each other, reference numeral 20 is a separator, and reference numeral 30 is a gasket provided integrally with the separator 20.

発電体10における膜−電極複合体11は、その両側にあるガス拡散層12,13よりも厚さ方向の投影面積が大きく、ガス拡散層12,13の外周縁部は、膜−電極複合体11の外周縁部より内周側へ後退している。したがって、発電体10の外周部は段差状をなしていて、膜−電極複合体11の外周部は、ガス拡散層12,13の縁部から張り出している。   The membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10 has a larger projected area in the thickness direction than the gas diffusion layers 12 and 13 on both sides thereof, and the outer peripheral edges of the gas diffusion layers 12 and 13 are formed on the membrane-electrode assembly. 11 recedes from the outer peripheral edge to the inner peripheral side. Therefore, the outer peripheral portion of the power generator 10 has a stepped shape, and the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 projects from the edge portions of the gas diffusion layers 12 and 13.

また、ガス拡散層12,13の縁部から張り出した膜−電極複合体11の外周部は、図3又は図4に示されるように、少なくとも片面に合成樹脂からなる補強フィルム14が熱圧着されており、この補強フィルム14の内周縁は、ガス拡散層12(及び13)の縁部と膜−電極複合体11の間に挟み込まれている。なお、図4のように補強フィルム14を片面にのみ設ける場合は、後述する第一のシール突条31によるシール面となる側に設けることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 protruding from the edge of the gas diffusion layers 12 and 13 is thermocompression-bonded with a reinforcing film 14 made of synthetic resin on at least one side. The inner peripheral edge of the reinforcing film 14 is sandwiched between the edge of the gas diffusion layer 12 (and 13) and the membrane-electrode assembly 11. In addition, when providing the reinforcement film 14 only on one side like FIG. 4, it is preferable to provide in the side used as the sealing surface by the 1st seal protrusion 31 mentioned later.

セパレータ20は、薄肉のステンレス鋼板など導電性を有する金属からなる二枚のプレート21,22を積層したものであって、その厚さ方向の投影面積は、発電体10(膜−電極複合体11)の厚さ方向の投影面積より大きいものとなっている。なお、以下の説明では便宜上、プレート21をアノード側、プレート22をカソード側として説明するが、逆にプレート21をカソード側、プレート22をアノード側としても良い。   The separator 20 is a laminate of two plates 21 and 22 made of conductive metal such as a thin stainless steel plate. The projected area in the thickness direction of the separator 20 is the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11). ) Is larger than the projected area in the thickness direction. In the following description, the plate 21 is described as the anode side and the plate 22 is described as the cathode side for convenience. However, the plate 21 may be the cathode side and the plate 22 may be the anode side.

セパレータ20を構成するプレート21,22のうち、このセパレータ20の厚さ方向一側に積層される発電体10のガス拡散層12と対向するアノード側プレート21は、このガス拡散層12を厚さ方向へ投影した領域に、前記ガス拡散層12との対向方向と反対側へ屈曲した溝部21aと、前記ガス拡散層12との対向方向へ屈曲した溝部21bが交互に形成されており、その外周側の、ガスケット30が一体に設けられた領域に、このガスケット30の幅方向両端近傍に位置して、前記溝部21bと同方向へ屈曲した一対の屈曲部21c,21dが形成されている。   Of the plates 21 and 22 constituting the separator 20, the anode side plate 21 facing the gas diffusion layer 12 of the power generator 10 laminated on one side in the thickness direction of the separator 20 has the thickness of the gas diffusion layer 12. In the region projected in the direction, groove portions 21a bent in the opposite direction to the direction facing the gas diffusion layer 12 and groove portions 21b bent in the direction facing the gas diffusion layer 12 are alternately formed, A pair of bent portions 21c and 21d bent in the same direction as the groove portion 21b are formed in the vicinity of both ends in the width direction of the gasket 30 in the region where the gasket 30 is integrally provided.

また、セパレータ20を構成するプレート21,22のうち、このセパレータ20の厚さ方向他側に積層される発電体10のガス拡散層13と対向するカソード側プレート22は、アノード側プレート21と厚さ方向対称に屈曲した溝部22a,22b及び屈曲部22c,22dが形成されている。   In addition, among the plates 21 and 22 constituting the separator 20, the cathode side plate 22 facing the gas diffusion layer 13 of the power generation body 10 stacked on the other side in the thickness direction of the separator 20 is thicker than the anode side plate 21. Groove portions 22a and 22b and bent portions 22c and 22d that are bent symmetrically in the vertical direction are formed.

ガスケット30は、例えば燃料電池の使用環境下に耐え得るシリコーンゴム、フッ素ゴム、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ブチルゴムなどから選択される、電気絶縁性のゴム状弾性材料(ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)でセパレータ20に一体に加硫成形されたものであって、アノード側プレート21におけるカソード側プレート22と反対側へ突出した第一のシール突条31、第二のシール突条32及びその幅方向両側の第一の短絡防止リブ33、第二の短絡防止リブ34と、カソード側プレート22におけるアノード側プレート21と反対側に形成されたフラットシール部35と、アノード側プレート21の屈曲部21c,21dとこれに対向するカソード側プレート22の屈曲部22c,22dの間に充填形成された中間ゴム充填部36,37とを有する。   The gasket 30 is an electrically insulating rubber-like elastic material (rubber or rubber-like elasticity selected from, for example, silicone rubber, fluorine rubber, EPDM (ethylene propylene diene rubber), butyl rubber, etc. that can withstand the usage environment of the fuel cell. A first sealing ridge 31 and a second sealing ridge that are integrally vulcanized and molded into the separator 20 with the anode side plate 21 projecting to the opposite side of the cathode side plate 22. 32 and first short-circuit prevention ribs 33 and second short-circuit prevention ribs 34 on both sides in the width direction, a flat seal portion 35 formed on the cathode-side plate 22 on the opposite side to the anode-side plate 21, and the anode-side plate 21. Between the bent portions 21c and 21d and the bent portions 22c and 22d of the cathode side plate 22 facing the bent portions 21c and 21d And an intermediate rubber packing 36, 37 has been made.

詳しくは、図1に示される未積層状態ではガスケット30における第一のシール突条31は山形の突出形状をなし、図2に示される積層状態では発電体10のガス拡散層12,13の縁部から張り出した膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に適当なつぶし代で密接されるものである。   Specifically, in the non-laminated state shown in FIG. 1, the first seal protrusion 31 in the gasket 30 has a mountain-shaped protruding shape, and in the laminated state shown in FIG. 2, the edges of the gas diffusion layers 12 and 13 of the power generation body 10. It is brought into close contact with the outer peripheral part (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) of the membrane-electrode assembly 11 protruding from the part with an appropriate crushing margin.

ガスケット30における第二のシール突条32は、第一のシール突条31の外周側にあって、図1に示される未積層状態では山形の突出形状をなし、図2に示される積層状態では発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側で隣接するガスケット30のフラットシール部35に適当なつぶし代で密接されるもので、好ましくは、膜−電極複合体11の厚さに相当する分だけ第一のシール突条31よりも突出高さが高く形成されている。   The second seal ridge 32 in the gasket 30 is on the outer peripheral side of the first seal ridge 31 and has a chevron-like protruding shape in the non-laminated state shown in FIG. 1, and in the laminated state shown in FIG. It is in close contact with the flat seal portion 35 of the gasket 30 adjacent outside the edge of the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11) with an appropriate crushing margin, and preferably the thickness of the membrane-electrode assembly 11. The protrusion height is formed higher than the first seal protrusion 31 by an amount corresponding to this.

ガスケット30における第一のシール突条31の内周側に形成された第一の短絡防止リブ33は、図2に示される積層状態において発電体10のガス拡散層12,13の縁部から張り出した膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に、平坦な面をもって密接されるものであって、セパレータ20におけるアノード側プレート21の屈曲部21cを覆うように形成され、第一のシール突条31よりもそのつぶし代にほぼ相当する分だけ突出高さが低いものとなっている。   The first short-circuit prevention rib 33 formed on the inner peripheral side of the first seal protrusion 31 in the gasket 30 projects from the edge of the gas diffusion layers 12 and 13 of the power generator 10 in the stacked state shown in FIG. The membrane-electrode assembly 11 is in close contact with the outer peripheral portion (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) with a flat surface, and the bent portion 21c of the anode side plate 21 in the separator 20 is provided. The protrusion height is lower than that of the first seal protrusion 31 by an amount substantially corresponding to the crushing allowance.

ガスケット30における第二のシール突条32の外周側に形成された第二の短絡防止リブ34は、図2に示される積層状態において発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側で隣接するガスケット30のフラットシール部35に平坦な面をもって密接されるものであって、セパレータ20におけるアノード側プレート21の屈曲部21dを覆うように形成され、その突出高さは、図1に示されるように第二のシール突条32よりもそのつぶし代にほぼ相当する分だけ低く、かつ第一の短絡防止リブ33よりも膜−電極複合体11の厚さに相当する分だけ高く形成されている。   The second short-circuit prevention rib 34 formed on the outer peripheral side of the second seal protrusion 32 in the gasket 30 is more than the edge of the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11) in the laminated state shown in FIG. The flat seal portion 35 of the gasket 30 adjacent on the outside is brought into close contact with a flat surface, and is formed so as to cover the bent portion 21d of the anode side plate 21 in the separator 20, and its protruding height is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the second seal protrusion 32 is lower by an amount corresponding to the crushing margin and higher than the first short-circuit prevention rib 33 by an amount corresponding to the thickness of the membrane-electrode assembly 11. Is formed.

ガスケット30におけるフラットシール部35は、セパレータ20におけるカソード側プレート22の屈曲部22cから屈曲部22dにかけて、アノード側プレート21と反対側の面を覆うように、平坦な面をなして形成されている。   The flat seal portion 35 in the gasket 30 is formed with a flat surface so as to cover the surface opposite to the anode side plate 21 from the bent portion 22c to the bent portion 22d of the cathode side plate 22 in the separator 20. .

また、セパレータ20におけるアノード側プレート21の屈曲部21c,21dにはそれぞれ連通孔21e,21fが開設されており、カソード側プレート22の屈曲部22c,22dにも同様に、それぞれ連通孔22e,22fが開設されている。そして、ガスケット30における内周側の中間ゴム充填部36は、アノード側プレート21の屈曲部21cとカソード側プレート22の屈曲部22cの間を埋めるように形成されてその内面に加硫接着されると共に、連通孔21e,22eを介して第一の短絡防止リブ33及びフラットシール部35と連続しており、外周側の中間ゴム充填部37は、アノード側プレート21の屈曲部21dとカソード側プレート22の屈曲部22dの間を埋めるように形成されてその内面に加硫接着されると共に、連通孔21f,22fを介して第二の短絡防止リブ34及びフラットシール部35と連続している。   In addition, communication holes 21e and 21f are formed in the bent portions 21c and 21d of the anode side plate 21 of the separator 20, respectively. Similarly, the communication holes 22e and 22f are also formed in the bent portions 22c and 22d of the cathode side plate 22, respectively. Has been established. The intermediate rubber filling portion 36 on the inner peripheral side of the gasket 30 is formed so as to fill a space between the bent portion 21c of the anode side plate 21 and the bent portion 22c of the cathode side plate 22, and is vulcanized and bonded to the inner surface thereof. In addition, the first short-circuit prevention rib 33 and the flat seal portion 35 are continuous via the communication holes 21e and 22e, and the intermediate rubber filling portion 37 on the outer peripheral side is the bent portion 21d of the anode side plate 21 and the cathode side plate. 22 is formed so as to fill the space between the bent portions 22d and is vulcanized and bonded to the inner surface thereof, and is continuous with the second short-circuit prevention rib 34 and the flat seal portion 35 through the communication holes 21f and 22f.

したがってガスケット30は、セパレータ20の一側に形成された第一のシール突条31、第二のシール突条32、第一の短絡防止リブ33及び第二の短絡防止リブ34と、セパレータ20の他側に形成されたフラットシール部35が、中間ゴム充填部36,37を介して連続していると共に、セパレータ20におけるアノード側プレート21とカソード側プレート22を互いに一体的に連結している。   Therefore, the gasket 30 includes a first seal protrusion 31, a second seal protrusion 32, a first short-circuit prevention rib 33 and a second short-circuit prevention rib 34 formed on one side of the separator 20, A flat seal portion 35 formed on the other side is continuous via the intermediate rubber filling portions 36 and 37 and integrally connects the anode side plate 21 and the cathode side plate 22 in the separator 20 to each other.

図2に示される積層状態では、発電体10における膜−電極複合体11の外周部が、セパレータ20に一体に設けられたガスケット30の第一のシール突条31及び第一の短絡防止リブ33と、前記セパレータ20と厚さ方向に隣接する他のセパレータ20に一体に設けられたガスケット30のフラットシール部35との間に挟持されると共に、発電体10におけるガス拡散層12,13が、セパレータ20のアノード側プレート21における溝21a,21bが形成された領域と、このセパレータ20と厚さ方向に隣接する他のセパレータ20のカソード側プレート22における溝22a,22bが形成された領域との間に適宜圧縮された状態で挟持される。   In the stacked state shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10 includes the first seal protrusions 31 and the first short-circuit prevention ribs 33 of the gasket 30 provided integrally with the separator 20. And the gas diffusion layers 12 and 13 in the power generator 10 are sandwiched between the separator 20 and the flat seal portion 35 of the gasket 30 provided integrally with the other separator 20 adjacent in the thickness direction. The region where the grooves 21a and 21b are formed in the anode side plate 21 of the separator 20 and the region where the grooves 22a and 22b are formed in the cathode side plate 22 of another separator 20 adjacent to the separator 20 in the thickness direction. It is sandwiched in a state of being appropriately compressed between them.

そして、発電体10における一方のガス拡散層12とこれに当接したセパレータ20のアノード側プレート21の溝21aとの間には、水素含有の燃料ガスを流通させる燃料ガス流路F1が形成され、この燃料ガス流路F1が形成された領域は、発電体10における膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に適当なつぶし代をもって密接された第一のシール突条31によって、他の領域から独立して区画される。すなわち膜−電極複合体11におけるガス拡散層12側の触媒電極層であるアノードに、燃料ガス流路F1及びガス拡散層12を介して燃料ガスが供給されるようになっている。なお、燃料ガス流路F1は、請求項2に記載された発電体の一側の反応ガス流路に相当するものである。   Between the gas diffusion layer 12 of the power generation body 10 and the groove 21a of the anode-side plate 21 of the separator 20 in contact with the gas diffusion layer 12, a fuel gas flow path F1 for flowing hydrogen-containing fuel gas is formed. The region where the fuel gas flow path F1 is formed is in close contact with the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) in the power generation body 10 with an appropriate crushing allowance. The first seal protrusion 31 is partitioned independently from other regions. That is, the fuel gas is supplied to the anode which is the catalyst electrode layer on the gas diffusion layer 12 side in the membrane-electrode assembly 11 via the fuel gas flow path F1 and the gas diffusion layer 12. The fuel gas flow path F1 corresponds to a reaction gas flow path on one side of the power generator described in claim 2.

また、発電体10における他方のガス拡散層13とこれに当接したセパレータ20のカソード側プレート22の溝22aとの間には、酸素を含む酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路F2が形成され、この酸化剤ガス流路F2が形成された領域は、発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側でフラットシール部35に適当なつぶし代をもって密接された第二のシール突条32によって、他の領域から独立して区画される。すなわち膜−電極複合体11におけるガス拡散層13側の触媒電極層であるカソードに、酸化剤ガス流路F2及びガス拡散層13を介して酸化剤ガスが供給されるようになっている。なお、酸化剤ガス流路F2は、請求項2に記載された発電体の他側の反応ガス流路に相当するものである。   Further, an oxidant gas flow path F2 for flowing an oxidant gas containing oxygen is provided between the other gas diffusion layer 13 of the power generation body 10 and the groove 22a of the cathode side plate 22 of the separator 20 in contact with the gas diffusion layer 13. The formed region where the oxidant gas flow path F2 is formed is a second region which is in close contact with the flat seal portion 35 with an appropriate crushing margin outside the edge of the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11). The seal protrusion 32 is partitioned independently from other regions. That is, the oxidant gas is supplied to the cathode, which is the catalyst electrode layer on the gas diffusion layer 13 side in the membrane-electrode assembly 11, via the oxidant gas flow path F 2 and the gas diffusion layer 13. The oxidant gas flow path F2 corresponds to the reaction gas flow path on the other side of the power generator described in claim 2.

また、セパレータ20におけるアノード側プレート21の溝21bと、このアノード側プレート21に当接されたカソード側プレート22の溝22bの間には、冷媒(冷却水)を流通させる冷媒流路F3が形成され、この冷媒流路F3が形成された領域は、アノード側プレート21の屈曲部21cとカソード側プレート22の屈曲部22cの間を埋めるように形成されたガスケット30の中間ゴム充填部36によって、他の領域から独立して区画される。そしてこの冷媒流路F3には、冷却水などの冷媒が流通されるようになっている。   In addition, a refrigerant flow path F3 through which refrigerant (cooling water) flows is formed between the groove 21b of the anode side plate 21 in the separator 20 and the groove 22b of the cathode side plate 22 in contact with the anode side plate 21. The region where the refrigerant flow path F3 is formed is formed by the intermediate rubber filling portion 36 of the gasket 30 formed so as to fill the space between the bent portion 21c of the anode side plate 21 and the bent portion 22c of the cathode side plate 22. It is partitioned independently from other areas. A refrigerant such as cooling water is circulated through the refrigerant flow path F3.

したがって中間ゴム充填部36は、アノード側プレート21とカソード側プレート22を互いに一体的に連結する手段と、請求項2に記載された冷媒シール部としての手段を兼ねるものである。   Therefore, the intermediate rubber filling portion 36 serves as a means for integrally connecting the anode side plate 21 and the cathode side plate 22 to each other and a means as a refrigerant seal portion described in claim 2.

上述のように構成された第一の形態によれば、図2に示される積層状態において、発電体10における膜−電極複合体11の一方の触媒電極層である不図示のアノードに燃料ガス流路F1及びガス拡散層12を介して水素含有の燃料ガスが供給され、膜−電極複合体11の他方の触媒電極層である不図示のカソードに酸化剤ガス流路F2及びガス拡散層13を介して酸素含有の酸化剤ガス(空気)が供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって電力を発生するようになっている。そして、発電体10とガスケット30つきセパレータ20で構成される各発電ユニットにおける起電力は低いものであるが、これら発電体10とガスケット30つきセパレータ20を交互に多数積層して各発電ユニットを電気的に直列に接続することにより、必要な起電力が得られるようになっている。またこのときに発生する反応熱は、冷媒流路F3を流通する冷媒により除去される。   According to the first embodiment configured as described above, in the stacked state shown in FIG. 2, the fuel gas flow to the anode (not shown) that is one catalyst electrode layer of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10. Hydrogen-containing fuel gas is supplied via the path F1 and the gas diffusion layer 12, and the oxidant gas flow path F2 and the gas diffusion layer 13 are connected to the cathode (not shown) which is the other catalyst electrode layer of the membrane-electrode assembly 11. Oxygen-containing oxidant gas (air) is supplied through this, and electric power is generated by an electrochemical reaction that is a reverse reaction of water electrolysis, that is, a reaction that generates water from hydrogen and oxygen. The electromotive force in each power generation unit composed of the power generation body 10 and the separator 20 with the gasket 30 is low, but a large number of these power generation bodies 10 and separators 20 with the gasket 30 are alternately stacked to electrically connect each power generation unit. Thus, the necessary electromotive force can be obtained by connecting them in series. The reaction heat generated at this time is removed by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path F3.

そしてガスケット30つきセパレータ20は、発電体10における膜−電極複合体11の外周部に適当なつぶし代で密接される第一のシール突条31と、前記膜−電極複合体11の縁部よりも外側で隣接するガスケット30のフラットシール部35に適当なつぶし代で密接される第二のシール突条32と、アノード側プレート21とカソード側プレート22の間に介在する中間ゴム充填部36,37を有するものであるため、言い換えれば、互いに独立した燃料ガス流路F1、酸化剤ガス流路F2及び冷媒流路F3を画成する手段が集約してセパレータ20に設けられている。このため、従来のように複数の積層部品にガスケットを一体成形する必要がなく、成形工数を減少することができる。   The separator 20 with the gasket 30 includes a first seal protrusion 31 that is in close contact with an outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10 with an appropriate crushing margin, and an edge portion of the membrane-electrode assembly 11. A second seal protrusion 32 which is in close contact with the flat seal portion 35 of the gasket 30 adjacent on the outside with an appropriate crushing margin, an intermediate rubber filling portion 36 interposed between the anode side plate 21 and the cathode side plate 22, In other words, means for defining the fuel gas flow path F1, the oxidant gas flow path F2, and the refrigerant flow path F3 that are independent of each other are collectively provided in the separator 20. For this reason, it is not necessary to integrally form a gasket on a plurality of laminated parts as in the prior art, and the number of molding steps can be reduced.

また、このガスケット30は、セパレータ20の片側に成形された第一のシール突条31、第二のシール突条32、第一の短絡防止リブ33及び第二の短絡防止リブ34と、その反対側に成形されたフラットシール部35が、アノード側プレート21の屈曲部21c,21dとこれに対向するカソード側プレート22の屈曲部22c,22dに開設された連通孔21e,22e及び21f,22fを介して形成された中間ゴム充填部36,37によって互いに連続しているので、これらガスケット30の成形をセパレータ20の両側から行う必要はなく、セパレータ20の片側から同時に成形することができる。   The gasket 30 includes a first seal protrusion 31, a second seal protrusion 32, a first short-circuit prevention rib 33, and a second short-circuit prevention rib 34 formed on one side of the separator 20, and vice versa. The flat seal portion 35 formed on the side includes communication holes 21e, 22e and 21f, 22f provided in the bent portions 21c, 21d of the anode side plate 21 and the bent portions 22c, 22d of the cathode side plate 22 opposite to the bent portions 21c, 21d. Therefore, the gaskets 30 need not be formed from both sides of the separator 20 and can be simultaneously formed from one side of the separator 20.

しかもこのガスケット30によって、アノード側プレート21とカソード側プレート22がセパレータ20として一体化されているため、燃料電池の各発電ユニットが、図1に示されるように、膜−電極複合体11及びガス拡散層12,13を貼り合わせた発電体10と、ガスケット30つきセパレータ20の2部品のみとなる。したがって積層部品が減少すると共に、スタック組立の際の組立工数を減少させることができ、しかもその結果、各部品間の僅かな位置ずれの累積による積層誤差も小さくすることができる。   Moreover, since the anode side plate 21 and the cathode side plate 22 are integrated as the separator 20 by the gasket 30, each power generation unit of the fuel cell has the membrane-electrode assembly 11 and the gas as shown in FIG. There are only two parts, the power generation body 10 with the diffusion layers 12 and 13 bonded together and the separator 20 with the gasket 30. Therefore, the number of laminated parts is reduced, and the number of assembling steps in stack assembling can be reduced. As a result, the lamination error due to the accumulation of slight misalignment between the parts can be reduced.

また、互いに厚さ方向に隣接するガスケット30,30,・・・は、図2に示される積層状態において、第一の短絡防止リブ33とフラットシール部35の間に、発電体10における膜−電極複合体11の外周部を挟み込むことによってその変形を抑制することができ、互いに厚さ方向に隣接するセパレータ20,20,・・・の間に、平坦面で圧接した第二の短絡防止リブ34とフラットシール部35が介在することによって、発電体10の両側にあるアノード側プレート21とカソード側プレート22の端部同士が接触することによる電気的な短絡を有効に防止することができる。   Further, the gaskets 30, 30,... Adjacent to each other in the thickness direction are arranged between the first short-circuit prevention rib 33 and the flat seal portion 35 in the laminated state shown in FIG. The deformation | transformation can be suppressed by inserting | pinching the outer peripheral part of the electrode complex 11, and the 2nd short circuit prevention rib press-contacted on the flat surface between the separators 20, 20, ... which are mutually adjacent in the thickness direction. By interposing 34 and the flat seal portion 35, an electrical short circuit due to contact between the ends of the anode side plate 21 and the cathode side plate 22 on both sides of the power generation body 10 can be effectively prevented.

なお、上述した第一の形態では、ガスケット30における第一及び第二のシール突条31,32、第一及び第二の短絡防止リブ33,34と、その反対側のフラットシール部35と、その間の中間ゴム充填部36,37が、連通孔21e,22e及び21f,22fを介して互いに連続しているが、ガスケット30の一部を、セパレータ20の縁を回り込ませることによって、第一及び第二のシール突条31,32、第一及び第二の短絡防止リブ33,34とフラットシール部35を互いに連続させた形状とすることもできる。   In the first embodiment described above, the first and second seal protrusions 31 and 32, the first and second short-circuit preventing ribs 33 and 34 in the gasket 30, and the flat seal portion 35 on the opposite side thereof, The intermediate rubber filling portions 36 and 37 in the meantime are continuous with each other through the communication holes 21e and 22e and 21f and 22f. The second seal protrusions 31 and 32, the first and second short-circuit preventing ribs 33 and 34, and the flat seal portion 35 may be continuous with each other.

次に、図5は本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態を未積層状態で示し、同じく図6は積層状態で示すものである。   Next, FIG. 5 shows a second form of the fuel cell sealing structure according to the present invention in an unstacked state, and FIG. 6 shows the same in a stacked state.

この第二の形態において、先に説明した第一の形態と異なる点は、セパレータ20を構成する二枚のプレート23,24が、カーボンによって成形された点にあり、このプレート23,24に跨って、電気絶縁性のゴム状弾性材料(ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)からなるガスケット40が一体に加硫成形されている。なお、以下の説明では便宜上、プレート23をアノード側、プレート24をカソード側として説明するが、逆にプレート23をカソード側、プレート24をアノード側としても良い。   The second embodiment is different from the first embodiment described above in that the two plates 23 and 24 constituting the separator 20 are formed of carbon and straddle the plates 23 and 24. A gasket 40 made of an electrically insulating rubber-like elastic material (rubber or synthetic resin material having rubber-like elasticity) is integrally vulcanized and molded. In the following description, for convenience, the plate 23 will be described as the anode side and the plate 24 as the cathode side, but conversely, the plate 23 may be the cathode side and the plate 24 may be the anode side.

すなわち、セパレータ20におけるアノード側プレート23はカーボン成形体からなるものであって、セパレータ20の厚さ方向一側に積層される発電体10のガス拡散層12との対向面に溝23aが形成されており、その反対側の面、すなわちカソード側プレート24との衝合面には溝23bが形成されている。また、前記溝23aの形成領域の外周側には、前記発電体10との対向方向と反対側へ適宜後退した平坦なシール保持面23cが形成されており、前記溝23bの形成領域の外周側には帯状溝23dが形成されており、そこから厚さ方向へ貫通した連通孔23eが開設されている。   That is, the anode side plate 23 in the separator 20 is made of a carbon molded body, and a groove 23 a is formed on the surface facing the gas diffusion layer 12 of the power generation body 10 laminated on one side in the thickness direction of the separator 20. A groove 23 b is formed on the opposite surface, that is, the abutting surface with the cathode side plate 24. Further, a flat seal holding surface 23c is formed on the outer peripheral side of the region where the groove 23a is formed. The flat seal holding surface 23c is retreated appropriately in the direction opposite to the direction facing the power generator 10, and the outer peripheral side of the region where the groove 23b is formed. Is formed with a belt-like groove 23d, and a communication hole 23e penetrating therethrough in the thickness direction is formed.

また、セパレータ20におけるカソード側プレート24もカーボン成形体からなるものであって、セパレータ20の厚さ方向他側に積層される発電体10のガス拡散層13との対向面に溝24aが形成されており、その外周側の領域には発電体10との対向方向へガス拡散層13の厚さより小さな突出量で突出した平坦なフランジ部24bが形成されている。   Further, the cathode side plate 24 in the separator 20 is also made of a carbon molded body, and a groove 24 a is formed on the surface facing the gas diffusion layer 13 of the power generation body 10 laminated on the other side in the thickness direction of the separator 20. Further, a flat flange portion 24b is formed in the outer peripheral side region so as to protrude in a direction opposite to the power generation body 10 with a protrusion amount smaller than the thickness of the gas diffusion layer 13.

ガスケット40は、例えば燃料電池の使用環境下に耐え得るシリコーンゴム、フッ素ゴム、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)、ブチルゴムなどから選択される、電気絶縁性のゴム状弾性材料(ゴム又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料)でセパレータ20に一体に加硫成形されたものであって、アノード側プレート23におけるカソード側プレート24と反対側へ突出した第一のシール突条41及び第二のシール突条42と、その幅方向両側の第一の短絡防止リブ43及び第二の短絡防止リブ44と、前記第一のシール突条41と第二のシール突条42の間に形成された第三の短絡防止リブ45と、アノード側プレート23とカソード側プレート24の間に介在する中間ゴム充填部46とを有する。   The gasket 40 is an electrically insulating rubber-like elastic material (rubber or rubber-like elastic material selected from, for example, silicone rubber, fluorine rubber, EPDM (ethylene propylene diene rubber), butyl rubber, etc. that can withstand the usage environment of the fuel cell. A first sealing ridge 41 and a second sealing ridge that are integrally vulcanized and molded into the separator 20 with the anode side plate 23 projecting to the opposite side of the cathode side plate 24. 42, first short-circuit prevention ribs 43 and second short-circuit prevention ribs 44 on both sides in the width direction, and a third seal formed between the first seal protrusion 41 and the second seal protrusion 42. A short-circuit preventing rib 45 and an intermediate rubber filling portion 46 interposed between the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 are provided.

詳しくは、ガスケット40における第一のシール突条41は図5に示される未積層状態では山形の突出形状をなし、図6に示される積層状態において発電体10のガス拡散層12,13の縁部から張り出した膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に適当なつぶし代で密接されるものである。   Specifically, the first seal protrusion 41 in the gasket 40 has a mountain-shaped protruding shape in the non-laminated state shown in FIG. 5, and the edges of the gas diffusion layers 12 and 13 of the power generator 10 in the laminated state shown in FIG. It is brought into close contact with the outer peripheral portion (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) of the membrane-electrode assembly 11 protruding from the portion with an appropriate crushing margin.

ガスケット40における第二のシール突条42は、第一のシール突条41の外周側にあって図5に示される未積層状態では山形の突出形状をなし、図6に示される積層状態において発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側で隣接するセパレータ20のカソード側プレート24のフランジ部24bに適当なつぶし代で密接されるもので、好ましくは、膜−電極複合体11の厚さに相当する分だけ第一のシール突条41よりも突出高さが高く形成されている。   The second seal protrusion 42 in the gasket 40 is on the outer peripheral side of the first seal protrusion 41 and has a mountain-shaped protrusion shape in the non-laminated state shown in FIG. 5, and power generation in the laminated state shown in FIG. It is in close contact with the flange portion 24b of the cathode side plate 24 of the separator 20 adjacent outside the edge portion of the body 10 (membrane-electrode assembly 11) with an appropriate crushing margin, preferably the membrane-electrode assembly. The protrusion height is higher than the first seal protrusion 41 by an amount corresponding to the thickness of 11.

ガスケット40における第一のシール突条41の内周側に形成された第一の短絡防止リブ43と、第一のシール突条41の外周側に形成された第三の短絡防止リブ45は、図6に示される積層状態において発電体10のガス拡散層12,13の縁部から張り出した膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に、平坦な面をもって密接されるものであって、その突出高さは、溝23aの形成面とシール保持面23cとの段差よりも高く、かつ第一のシール突条41よりもそのつぶし代にほぼ相当する分だけ突出高さが低いものとなっている。   The first short-circuit prevention rib 43 formed on the inner peripheral side of the first seal protrusion 41 in the gasket 40 and the third short-circuit prevention rib 45 formed on the outer periphery side of the first seal protrusion 41 are: In the laminated state shown in FIG. 6, the outer periphery (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) of the membrane-electrode assembly 11 protruding from the edges of the gas diffusion layers 12 and 13 of the power generator 10 is flat. The projecting height is higher than the step between the formation surface of the groove 23a and the seal holding surface 23c, and substantially corresponds to the crushing allowance of the first seal protrusion 41. The projecting height is as low as it does.

ガスケット40における第二のシール突条42の外周側に形成された第二の短絡防止リブ44は、図6に示される積層状態において発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側で隣接するセパレータ20のカソード側プレート24のフランジ部24bに平坦な面をもって密接されるものであって、その突出高さは、図5に示されるように第二のシール突条42よりもそのつぶし代にほぼ相当する分だけ低く、かつ第一の短絡防止リブ43及び第三の短絡防止リブ45よりも膜−電極複合体11の厚さに相当する分だけ高く形成されている。   The second short-circuit prevention rib 44 formed on the outer peripheral side of the second seal protrusion 42 in the gasket 40 is more than the edge of the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11) in the stacked state shown in FIG. A flat surface is in close contact with the flange portion 24b of the cathode side plate 24 of the separator 20 adjacent on the outside, and the protruding height is higher than that of the second seal protrusion 42 as shown in FIG. It is lower by an amount substantially corresponding to the crushing allowance and higher than the first short-circuit prevention rib 43 and the third short-circuit prevention rib 45 by an amount corresponding to the thickness of the membrane-electrode assembly 11.

ガスケット40における中間ゴム充填部46は、アノード側プレート23の帯状溝23dとこれを塞ぐようにアノード側プレート23に衝合されたカソード側プレート24との間を埋めるように形成されてその内面に加硫接着されると共に、連通孔23eを介して第二の短絡防止リブ44と連続している。   The intermediate rubber filling portion 46 in the gasket 40 is formed so as to be filled between the belt-like groove 23d of the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 abutted against the anode side plate 23 so as to close the groove 23d. While being vulcanized and bonded, it is continuous with the second short-circuit prevention rib 44 through the communication hole 23e.

したがってガスケット40は、アノード側プレート23の一側に形成された第一のシール突条41、第二のシール突条42、第一の短絡防止リブ43、第二の短絡防止リブ44及び第三の短絡防止リブ45と、他側に形成された中間ゴム充填部46が互いに連続していると共に、アノード側プレート23の帯状溝23d及びカソード側プレート24に加硫接着された中間ゴム充填部46によって、アノード側プレート23とカソード側プレート24を互いに一体的に連結している。   Accordingly, the gasket 40 includes the first seal protrusion 41, the second seal protrusion 42, the first short-circuit prevention rib 43, the second short-circuit prevention rib 44, and the third formed on one side of the anode side plate 23. The short-circuit prevention rib 45 and the intermediate rubber filling portion 46 formed on the other side are continuous with each other, and the intermediate rubber filling portion 46 vulcanized and bonded to the belt-like groove 23 d of the anode side plate 23 and the cathode side plate 24. Thus, the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 are integrally connected to each other.

図6に示される積層状態では、発電体10における膜−電極複合体11の外周部が、セパレータ20に一体に設けられたガスケット40の第一のシール突条41及び第一の短絡防止リブ43、第三の短絡防止リブ45と、前記セパレータ20と厚さ方向に隣接する他のセパレータ20におけるカソード側プレート24のフランジ部24bとの間に挟持されると共に、発電体10におけるガス拡散層12,13が、セパレータ20のアノード側プレート23における溝23aの形成領域と、厚さ方向に隣接する他のセパレータ20のカソード側プレート24における溝24aの形成領域との間に適宜圧縮された状態で挟持される。   In the laminated state shown in FIG. 6, the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10 includes the first seal protrusion 41 and the first short-circuit prevention rib 43 of the gasket 40 provided integrally with the separator 20. The gas diffusion layer 12 in the power generator 10 is sandwiched between the third short-circuit prevention rib 45 and the flange portion 24b of the cathode-side plate 24 of the separator 20 adjacent to the separator 20 in the thickness direction. , 13 are appropriately compressed between the formation region of the groove 23a in the anode side plate 23 of the separator 20 and the formation region of the groove 24a in the cathode side plate 24 of another separator 20 adjacent in the thickness direction. It is pinched.

そして、発電体10における一方のガス拡散層12とこれに当接したセパレータ20のアノード側プレート23の溝23aとの間には、水素含有の燃料ガスを流通させる燃料ガス流路F1が形成され、この燃料ガス流路F1が形成された領域は、発電体10における膜−電極複合体11の外周部(又は図3,図4に示される補強フィルム14)に適当なつぶし代をもって密接された第一のシール突条41によって、他の領域から独立して区画される。すなわち膜−電極複合体11におけるガス拡散層12側の触媒電極層であるアノードに、燃料ガス流路F1及びガス拡散層12を介して燃料ガスが供給されるようになっている。   Between the gas diffusion layer 12 of the power generation body 10 and the groove 23a of the anode side plate 23 of the separator 20 in contact with the gas diffusion layer 12, a fuel gas flow path F1 through which hydrogen-containing fuel gas flows is formed. The region where the fuel gas flow path F1 is formed is in close contact with the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 (or the reinforcing film 14 shown in FIGS. 3 and 4) in the power generation body 10 with an appropriate crushing allowance. The first seal protrusion 41 is partitioned independently from other regions. That is, the fuel gas is supplied to the anode which is the catalyst electrode layer on the gas diffusion layer 12 side in the membrane-electrode assembly 11 via the fuel gas flow path F1 and the gas diffusion layer 12.

また、発電体10における他方のガス拡散層13とこれに当接したセパレータ20のカソード側プレート24の溝24aとの間には、酸素を含む酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路F2が形成され、この酸化剤ガス流路F2が形成された領域は、発電体10(膜−電極複合体11)の縁部よりも外側で厚さ方向に隣接するカソード側プレート24のフランジ部24bに適当なつぶし代をもって密接された第二のシール突条42によって、他の領域から独立して区画される。すなわち膜−電極複合体11におけるガス拡散層13側の触媒電極層であるカソードに、酸化剤ガス流路F2及びガス拡散層13を介して酸化剤ガスが供給されるようになっている。   Further, an oxidant gas flow path F2 for flowing an oxidant gas containing oxygen is provided between the other gas diffusion layer 13 of the power generation body 10 and the groove 24a of the cathode side plate 24 of the separator 20 in contact therewith. The region where the oxidant gas flow path F2 is formed is formed on the flange portion 24b of the cathode side plate 24 adjacent to the power generator 10 (membrane-electrode assembly 11) in the thickness direction outside the edge portion. It is divided independently from other regions by the second seal protrusion 42 which is brought into close contact with an appropriate crushing margin. That is, the oxidant gas is supplied to the cathode, which is the catalyst electrode layer on the gas diffusion layer 13 side in the membrane-electrode assembly 11, via the oxidant gas flow path F 2 and the gas diffusion layer 13.

また、セパレータ20におけるアノード側プレート23の溝23bと、このアノード側プレート23に当接されたカソード側プレート24の間には、冷媒(冷却水)を流通させる冷媒流路F3が形成され、この冷媒流路F3が形成された領域は、アノード側プレート23の帯状溝23dとカソード側プレート24の間を埋めるように形成されたガスケット40の中間ゴム充填部46によって、他の領域から独立して区画される。そしてこの冷媒流路F3には、冷却水などの冷媒が流通されるようになっている。   Further, a refrigerant flow path F3 for circulating a refrigerant (cooling water) is formed between the groove 23b of the anode side plate 23 in the separator 20 and the cathode side plate 24 in contact with the anode side plate 23. The region where the refrigerant flow path F3 is formed is independent of other regions by the intermediate rubber filling portion 46 of the gasket 40 formed so as to fill the gap between the belt-like groove 23d of the anode side plate 23 and the cathode side plate 24. Partitioned. A refrigerant such as cooling water is circulated through the refrigerant flow path F3.

したがって中間ゴム充填部46は、アノード側プレート23とカソード側プレート24を互いに一体的に連結する手段と、請求項2に記載された冷媒シール部としての手段を兼ねるものである。   Therefore, the intermediate rubber filling portion 46 serves as a means for integrally connecting the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 to each other and a means as a refrigerant seal portion described in claim 2.

上述のように構成された第二の形態によれば、図6に示される積層状態において、発電体10における膜−電極複合体11の一方の触媒電極層である不図示のアノードに燃料ガス流路F1及びガス拡散層12を介して水素含有の燃料ガスが供給され、膜−電極複合体11の他方の触媒電極層である不図示のカソードに酸化剤ガス流路F2及びガス拡散層13を介して酸素含有の酸化剤ガス(空気)が供給され、水の電気分解の逆反応である電気化学反応、すなわち水素と酸素から水を生成する反応によって電力を発生するようになっている。そして、発電体10とガスケット40つきセパレータ20で構成される各発電ユニットにおける起電力は低いものであるが、これら発電体10とガスケット40つきセパレータ20を交互に多数積層して各発電ユニットを電気的に直列に接続することにより、必要な起電力が得られるようになっている。またこのときに発生する反応熱は、冷媒流路F3を流通する冷媒により除去される。   According to the second embodiment configured as described above, in the stacked state shown in FIG. 6, the fuel gas flows to the anode (not shown) that is one catalyst electrode layer of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10. Hydrogen-containing fuel gas is supplied via the path F1 and the gas diffusion layer 12, and the oxidant gas flow path F2 and the gas diffusion layer 13 are connected to the cathode (not shown) which is the other catalyst electrode layer of the membrane-electrode assembly 11. Oxygen-containing oxidant gas (air) is supplied through this, and electric power is generated by an electrochemical reaction that is a reverse reaction of water electrolysis, that is, a reaction that generates water from hydrogen and oxygen. The electromotive force in each power generation unit composed of the power generation body 10 and the separator 20 with the gasket 40 is low, but a large number of these power generation bodies 10 and separators 20 with the gasket 40 are alternately stacked to electrically connect each power generation unit. Thus, the necessary electromotive force can be obtained by connecting them in series. The reaction heat generated at this time is removed by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path F3.

そしてガスケット40は、発電体10における膜−電極複合体11の外周部に適当なつぶし代で密接される第一のシール突条41と、前記膜−電極複合体11の縁部よりも外側でカソード側プレート24のフランジ部24bに適当なつぶし代で密接される第二のシール突条42と、アノード側プレート23とカソード側プレート24の間に介在する中間ゴム充填部46を有するものであるため、言い換えれば、互いに独立した燃料ガス流路F1、酸化剤ガス流路F2及び冷媒流路F3を画成する手段が集約してセパレータ20に設けられている。このため、従来のように複数の積層部品にガスケットを一体成形する必要がなく、成形工数を減少することができる。   The gasket 40 includes a first seal protrusion 41 that is in close contact with an outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 in the power generation body 10 with an appropriate crushing margin, and an outer side than an edge portion of the membrane-electrode assembly 11. The second seal protrusion 42 is brought into close contact with the flange portion 24 b of the cathode side plate 24 with an appropriate crushing margin, and the intermediate rubber filling portion 46 is interposed between the anode side plate 23 and the cathode side plate 24. Therefore, in other words, means for defining the fuel gas flow path F1, the oxidant gas flow path F2, and the refrigerant flow path F3 that are independent from each other are collectively provided in the separator 20. For this reason, it is not necessary to integrally form a gasket on a plurality of laminated parts as in the prior art, and the number of molding steps can be reduced.

また、このガスケット40における中間ゴム充填部46が、アノード側プレート23の帯状溝23dとカソード側プレート24の双方の内面に加硫接着されることによって、アノード側プレート23とカソード側プレート24がセパレータ20として一体化されているため、燃料電池の各発電ユニットが、図5に示されるように、膜−電極複合体11及びガス拡散層12,13を貼り合わせた発電体10と、ガスケット40つきセパレータ20の2部品のみとなる。したがって積層部品が減少すると共に、スタック組立の際の組立工数を減少させることができ、しかもその結果、各部品間の僅かな位置ずれの累積による積層誤差も小さくすることができる。   Further, the intermediate rubber filling portion 46 in the gasket 40 is vulcanized and bonded to the inner surfaces of both the belt-like groove 23d of the anode side plate 23 and the cathode side plate 24, whereby the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 are separated from each other. As shown in FIG. 5, each power generation unit of the fuel cell has a power generation body 10 in which the membrane-electrode assembly 11 and the gas diffusion layers 12 and 13 are bonded, and a gasket 40. There are only two parts of the separator 20. Therefore, the number of laminated parts is reduced, and the number of assembling steps in stack assembling can be reduced. As a result, the lamination error due to the accumulation of slight misalignment between the parts can be reduced.

また、ガスケット40における第一の短絡防止リブ43及び第三の短絡防止リブ45は、第一のシール突条41と共に、発電体10の膜−電極複合体11の外周部をカソード側プレート24の平坦なフランジ部24bに押し付けることによってその変形を抑制することができ、互いに厚さ方向に隣接するセパレータ20,20,・・・の間に、ガスケット40における第二のシール突条42及び第二の短絡防止リブ44が介在することによって、発電体10の両側にあるアノード側プレート23とカソード側プレート24の端部同士が接触することによる電気的な短絡を有効に防止することができる。   Further, the first short-circuit prevention rib 43 and the third short-circuit prevention rib 45 in the gasket 40 together with the first seal protrusion 41, the outer peripheral portion of the membrane-electrode assembly 11 of the power generator 10 is formed on the cathode side plate 24. The deformation can be suppressed by pressing against the flat flange portion 24b, and between the separators 20, 20,... By interposing the short-circuit prevention ribs 44, electrical short-circuits caused by contact between the ends of the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 on both sides of the power generation body 10 can be effectively prevented.

次に、図7〜図9は、それぞれ本発明に係る燃料電池の密封構造の第二の形態における部分的な変更例を示すものである。   Next, FIG. 7 to FIG. 9 show partial modifications of the second form of the fuel cell sealing structure according to the present invention.

このうち図7は、セパレータ20のカソード側プレート24におけるアノード側プレート23との衝合面に、アノード側プレート23の帯状溝23dと対向する帯状溝24cを形成し、ガスケット40における中間ゴム充填部46が、双方の帯状溝23d,24cに跨って充填されその内面に加硫接着されたものである。その他の構成は、先に説明した図5及び図6と同様である。   7 shows that a belt-like groove 24c facing the belt-like groove 23d of the anode-side plate 23 is formed on the abutting surface of the cathode-side plate 24 of the separator 20 with the anode-side plate 23. 46 is filled across both the belt-like grooves 23d and 24c and vulcanized and bonded to the inner surface thereof. Other configurations are the same as those of FIGS. 5 and 6 described above.

そしてこのようにすれば、帯状溝24cの内面への中間ゴム充填部46のアンカー効果によって接着力が増大し、アノード側プレート23とカソード側プレート24との結合力を向上させることができる。   In this way, the adhesive force is increased by the anchor effect of the intermediate rubber filling portion 46 to the inner surface of the belt-like groove 24c, and the bonding force between the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 can be improved.

また図8及び図9は、アノード側プレート23におけるカソード側プレート24との対向面に、アノード側プレート23の帯状溝23dからその外周側へ延びるエアベント溝20a及びその先端の余剰材料溜まり20bを形成したものである。このエアベント溝20a及び余剰材料溜まり20bは、カソード側プレート24におけるアノード側プレート23との対向面に形成しても良く、その他の構成は、先に説明した図5及び図6と同様である。   8 and 9, the air vent groove 20a extending from the belt-like groove 23d of the anode side plate 23 to the outer peripheral side and the surplus material reservoir 20b at the tip thereof are formed on the surface of the anode side plate 23 facing the cathode side plate 24. It is a thing. The air vent groove 20a and the surplus material reservoir 20b may be formed on the surface of the cathode side plate 24 facing the anode side plate 23, and the other configurations are the same as those of FIGS. 5 and 6 described above.

そしてこのようにすれば、アノード側プレート23とカソード側プレート24を積層した状態で不図示の金型へセットし、液状ゴム材料によりガスケット40を成形する際に、アノード側プレート23の連通孔23eから帯状溝23dとカソード側プレート24の間の空間へ液状ゴム材料が充填されるのに伴って、この空間の残存空気や揮発ガスがエアベント溝20aを通じて余剰材料溜まり20bへ排出され、前記空間内で合流した余剰の液状ゴム材料もこのエアベント溝20aを通じて余剰材料溜まり20bへ流れ込むことができる。このため液状ゴム材料が前記空間内に良好に賦形されて中間ゴム充填部46が成形されるので、成形不良が有効に防止される。   In this manner, when the anode side plate 23 and the cathode side plate 24 are stacked and set in a mold (not shown) and the gasket 40 is molded from a liquid rubber material, the communication hole 23e of the anode side plate 23 is formed. As the liquid rubber material is filled into the space between the belt-like groove 23d and the cathode side plate 24 from the air, residual air and volatile gas in this space are discharged to the surplus material reservoir 20b through the air vent groove 20a, The surplus liquid rubber material merged in the step can also flow into the surplus material reservoir 20b through the air vent groove 20a. For this reason, since the liquid rubber material is well shaped in the space and the intermediate rubber filling portion 46 is molded, molding defects are effectively prevented.

なお、第二の形態においては、ガスケット40における第一及び第二のシール突条41,42、第一〜第三の短絡防止リブ43〜45と、中間ゴム充填部46が、連通孔23eを介して互いに連続しているが、連通孔23eを開設せずに、ガスケット40の一部を、セパレータ20の縁を回り込ませることによって第一及び第二のシール突条41,42、第一〜第三の短絡防止リブ43〜45と、中間ゴム充填部46が互いに連続した形状とすることもできる。   In the second embodiment, the first and second seal protrusions 41 and 42, the first to third short-circuit preventing ribs 43 to 45, and the intermediate rubber filling portion 46 in the gasket 40 have the communication hole 23e. The first and second sealing ridges 41, 42, the first to second seal protrusions 41, 42 are formed by turning a part of the gasket 40 around the edge of the separator 20 without opening the communication hole 23e. The third short-circuit prevention ribs 43 to 45 and the intermediate rubber filling portion 46 may be continuous with each other.

10 発電体
11 膜−電極複合体
12,13 ガス拡散層
20 セパレータ
21,23 アノード側プレート
21e,21f,22e,22f,23e 連通孔
22,24 カソード側プレート
23d 帯状溝
30,40 ガスケット
31,41 第一のシール突条
32,42 第二のシール突条
33,43 第一の短絡防止リブ
34,44 第二の短絡防止リブ
35 フラットシール部
36,46 中間ゴム充填部(冷媒シール部)
37 中間ゴム充填部
45 第三の短絡防止リブ
F1 燃料ガス流路(発電体の一側の反応ガス流路)
F2 酸化剤ガス流路(発電体の他側の反応ガス流路)
F3 冷媒流路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power generation body 11 Membrane-electrode assembly 12, 13 Gas diffusion layer 20 Separator 21, 23 Anode side plate 21e, 21f, 22e, 22f, 23e Communication hole 22, 24 Cathode side plate 23d Strip-like groove 30, 40 Gasket 31, 41 First seal protrusions 32, 42 Second seal protrusions 33, 43 First short-circuit prevention ribs 34, 44 Second short-circuit prevention ribs 35 Flat seal portions 36, 46 Intermediate rubber filling portion (refrigerant seal portion)
37 Intermediate rubber filling portion 45 Third short-circuit prevention rib F1 Fuel gas flow path (reactive gas flow path on one side of the power generation body)
F2 Oxidant gas channel (reactive gas channel on the other side of the power generator)
F3 refrigerant flow path

Claims (4)

電解質膜の両面にアノード及びカソードを設けた膜−電極複合体を有する発電体と、ガスケットを一体に設けたセパレータが、その厚さ方向に交互に積層され、前記セパレータは、その厚さ方向一側に配置された発電体のアノード側との間に反応ガス流路を形成するアノード側プレートと、他側に配置された発電体のカソード側との間に反応ガス流路を形成すると共に前記アノード側プレートとの間に冷媒流路を形成するカソード側プレートが、前記ガスケットの一部を介して互いに一体的に連結されたことを特徴とする燃料電池の密封構造。   A power generator having a membrane-electrode composite provided with an anode and a cathode on both surfaces of an electrolyte membrane and a separator integrally provided with a gasket are alternately stacked in the thickness direction, and the separator is aligned in the thickness direction. A reaction gas flow path is formed between an anode side plate that forms a reaction gas flow path between the anode side of the power generation body arranged on the side and a cathode side of the power generation body arranged on the other side, and A fuel cell sealing structure, wherein a cathode side plate forming a refrigerant flow path with an anode side plate is integrally connected to each other through a part of the gasket. ガスケットが、発電体の外周部に密接されることにより前記発電体の一側の反応ガス流路を画成する第一のシール突条と、前記発電体の縁部よりも外側で隣接するガスケット又はセパレータと密接されることによって前記発電体の他側の反応ガス流路を画成する第二のシール突条と、アノード側プレートとカソード側プレートの外周部間に介在することによってその内周側の冷媒流路を画成する冷媒シール部を有することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の密封構造。   A gasket is adjacent to an outer peripheral portion of the power generation body to form a reaction gas flow path on one side of the power generation body, and a gasket adjacent outside the edge of the power generation body. Alternatively, a second seal protrusion that defines a reaction gas flow path on the other side of the power generator by being in close contact with the separator, and an inner periphery thereof interposed between outer peripheral portions of the anode side plate and the cathode side plate. The fuel cell sealing structure according to claim 1, further comprising a refrigerant seal portion that defines a side refrigerant flow path. ガスケットの一部がアノード側プレート又はカソード側プレートに開設した連通孔を通じてこのアノード側プレートとカソード側プレートの間に接着されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の密封構造。   2. The fuel cell sealing structure according to claim 1, wherein a part of the gasket is adhered between the anode side plate and the cathode side plate through a communication hole formed in the anode side plate or the cathode side plate. ガスケットに、適当な圧縮状態で発電体に密接されると共にこの発電体を隣接するガスケット又はセパレータに押し付ける第一のシール突条と、前記隣接するガスケット又はセパレータに適当な圧縮状態で密接される第二のシール突条が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池の密封構造。   A first seal protrusion that presses the power generator against an adjacent gasket or separator in an appropriate compression state and a gasket that is pressed into the gasket or separator in an appropriate compression state. 2. The fuel cell sealing structure according to claim 1, wherein two sealing protrusions are formed.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102956900A (en) * 2011-08-16 2013-03-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Form and fill subgasket
JP2016091720A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 Secondary battery
US9401516B2 (en) 2013-12-20 2016-07-26 Hyundai Motor Company Fuel cell
JP2017532731A (en) * 2014-09-20 2017-11-02 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG Bipolar plate assembly with integral seal for fuel cells
JP2018181604A (en) * 2017-04-13 2018-11-15 トヨタ自動車株式会社 Gasket and fuel cell stack using the same
CN110571452A (en) * 2018-06-05 2019-12-13 Nok株式会社 Gasket for fuel cell

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230095602A (en) 2021-12-22 2023-06-29 현대자동차주식회사 Separator unit for fuel cell and Unit cell for fuel cell including same
KR20230095603A (en) 2021-12-22 2023-06-29 현대자동차주식회사 Separator unit for fuel cell and Unit cell for fuel cell including same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237317A (en) * 2000-12-07 2002-08-23 Honda Motor Co Ltd Manufacturing method of seal integrated separator
JP2004152745A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Skf Ab Module for fuel cell
JP2007080612A (en) * 2005-09-13 2007-03-29 Nok Corp Separator
JP2007172992A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator and its manufacturing method
JP2007200700A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell and its manufacturing method
CA2657575A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Carl Freudenberg Kg Module for a fuel cell arrangement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002237317A (en) * 2000-12-07 2002-08-23 Honda Motor Co Ltd Manufacturing method of seal integrated separator
JP2004152745A (en) * 2002-10-30 2004-05-27 Skf Ab Module for fuel cell
JP2007080612A (en) * 2005-09-13 2007-03-29 Nok Corp Separator
JP2007172992A (en) * 2005-12-21 2007-07-05 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell separator and its manufacturing method
JP2007200700A (en) * 2006-01-26 2007-08-09 Honda Motor Co Ltd Fuel cell and its manufacturing method
CA2657575A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Carl Freudenberg Kg Module for a fuel cell arrangement

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102956900A (en) * 2011-08-16 2013-03-06 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Form and fill subgasket
US9401516B2 (en) 2013-12-20 2016-07-26 Hyundai Motor Company Fuel cell
JP2017532731A (en) * 2014-09-20 2017-11-02 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG Bipolar plate assembly with integral seal for fuel cells
JP2016091720A (en) * 2014-10-31 2016-05-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 Secondary battery
JP2018181604A (en) * 2017-04-13 2018-11-15 トヨタ自動車株式会社 Gasket and fuel cell stack using the same
CN110571452A (en) * 2018-06-05 2019-12-13 Nok株式会社 Gasket for fuel cell
CN110571452B (en) * 2018-06-05 2022-08-19 Nok株式会社 Gasket for fuel cell

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