JP2011129267A - 燃料電池セルの短絡防止構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有する。前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着される。前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定する。前記絶縁体は前記金型で前記ガスケットと一体に成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されている。
【選択図】図1
Description
(A2)短絡防止のため、セル端部にガスケット成形時に一体的にゴムの絶縁層を形成する。更に成形時の金型での型押さえ部を確保することを目的として、絶縁層の形状をリアス式形状とする。
(A3)短絡防止のため、ガスケット成形前の接着剤塗布工程において、ガスケット成形部分に加え、プレート端部へも接着剤を塗布する。
(A4)短絡防止のため、ガスケット成形後の工程として、プレート端部にディスペンサ、スクリーン印刷により絶縁層を連続して、または部分的にポッティング、塗布する。
(B2)発電セル構成部材一体ガスケットの外周側に接触防止機能を有する突起をリアス式に設け、セパレータの接触防止(短絡防止)を図る。これによれば短絡を防止できるほか、突起をリアス式としたことで、突起部位以外の型締めの受圧面積を大きくすることができ、成形時のセパレータ変形を防止することが可能となる。
(C2)従来の燃料電池用ガスケットは構成部材とガスケット間に接着層(接着剤)を設けることにより一体ガスケットとしており、本発明では、その接着層(接着剤)を発電セル構成部材一体ガスケットの外周側にはみ出させることで、セパレータの接触防止(短絡防止)を図る。
(D2)接触防止突起が非導電性の樹脂またはエラストマーであることを特徴とする(D1)に記載の燃料電池用ガスケット。
(D3)接触防止突起が発電セル最外周に配置されることを特徴とする(D1)または(D2)に記載の燃料電池用ガスケット。
(D4)接触防止突起が連続に塗布されることを特徴とする(D1)〜(D3)のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
(D5)接触防止突起が断続的に塗布されることを特徴とする(D1)〜(D3)のいずれかに記載の燃料電池用ガスケット。
(D6)短絡防止のため、発電セル構成部材一体ガスケットの外周側に接触防止用の突起を線状またはスポット状に設け、セパレータ同士の接触防止(短絡防止)を図る。これによれば短絡を防止できるほか、突起部位以外の型締めの受圧面積を大きくすることができ、成形時のセパレータ変形を防止することが可能となる。また、スポット状の場合は、突起の間隔等の調整により、突起に使用される部材の使用量低減ならびに軽量化も可能となる。
図1(A)は、本発明の第一実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ11,21と、この一対のセパレータ11,21間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット31とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ11,21間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部(図示せず)が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット31が設けられている。ガスケット31は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型(図示せず)で成形され、成形と同時に一方のセパレータ11に被着されている(金型でセパレータ11に一体成形されている)。またガスケット31は、所定の幅および厚みd1を有する断面矩形状の台座部32の平面上に断面三角形状のシールリップ33を一体に成形した形状とされ、台座部32の下面をもってセパレータ11の上面に被着されている。シールリップ33は他方のセパレータ21に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ21のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ11,21はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部11a,21a同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。
図3(A)は、本発明の第二実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ11,21と、この一対のセパレータ11,21間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット31とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ11,21間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部(図示せず)が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット31が設けられている。ガスケット31は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型(図示せず)で成形され、成形と同時に接着剤層51を介して一方のセパレータ11に被着されている(金型で接着剤を用いてセパレータ11に一体成形されている)。またガスケット31は、所定の幅および厚みを有する断面矩形状の台座部32の平面上に断面三角形状のシールリップ33を一体に成形した形状とされ、台座部32の下面をもってセパレータ11の上面に被着されている。シールリップ33は他方のセパレータ21に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ21のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ11,21はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部11a,21a同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。
図4(A)は、本発明の第三実施例に係る燃料電池セルの要部断面を示しており、当該セルはその外部構造体として図示するように、互いに離間配置される一対のセパレータ11,21と、この一対のセパレータ11,21間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケット31とを有している。互いに平行に配置される一対のセパレータ11,21間には、膜電極複合体およびガス拡散層等よりなる発電部(図示せず)が設けられ、この発電部を流れる燃料ガス等の流体がセル外部へ漏洩しないようにガスケット31が設けられている。ガスケット31は、非導電性の樹脂またはエラストマー等のゴム状弾性体を成形材料として金型(図示せず)で成形され、成形と同時に一方のセパレータ11に被着されている(金型でセパレータ11に一体成形されている)。またガスケット31は、所定の幅および厚みd1を有する断面矩形状の台座部32の平面上に断面三角形状のシールリップ33を一体に成形した形状とされ、台座部32の下面をもってセパレータ11の上面に被着されている。シールリップ33は他方のセパレータ21に密接することによりシール作用をなすが、密接する相手方の部品はセパレータ21のほか、上記膜電極複合体やガス拡散層等の他のセル構成部品であっても良い。セパレータ11,21はそれぞれ導電性の金属材よりなり、スタックの小型化に伴って薄肉状に成形されている。したがってスタック組み立て時の積み重ね荷重等によって容易に変形してセパレータ周縁部11a,21a同士が接触して電気的短絡を生じる虞があり、これに対して当該実施例では以下の対策が施されている。
11a,21a セパレータ周縁部
12 ガスケット被着領域
13 周縁部領域
14 絶縁体が被着されない部位
31 ガスケット
32 台座部
33 シールリップ
41 絶縁体
51 接着剤層
Claims (9)
- 互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記金型で前記ガスケットと一体に成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項1記載の短絡防止構造において、
ガスケットは所定の厚みを有する台座部上にシールリップを一体に成形した形状を有し、前記台座部と同じ厚みの絶縁体が前記台座部の外側に一体に成形されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項1または2記載の短絡防止構造において、
絶縁体はその縁辺を凹凸様とするリアス式形状とされ、一方のセパレータの周縁部領域には前記絶縁体が被着される部位のほかに前記絶縁体が被着されない部位が設定されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に接着剤層を介して一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記接着剤層は前記一方のセパレータのガスケット被着領域のほかに周縁部領域にも設けられ、この後者の周縁部領域に設けられた接着剤層が絶縁体とされることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 互いに離間配置される一対のセパレータおよび前記セパレータ間に配置されて燃料ガス等の流体をシールするガスケットを有する燃料電池セルにおいて、
前記セパレータが変形したときにセパレータ周縁部同士が接触して電気的短絡を生じないよう前記セパレータ周縁部に絶縁体を有し、
前記ガスケットは金型で成形されるとともに成形と同時に一方のセパレータに被着され、前記一方のセパレータはガスケット被着領域の外側に前記ガスケットが被着されない周縁部領域を設定し、前記絶縁体は前記ガスケットと離間して成形されるとともに成形と同時に前記一方のセパレータの周縁部領域に被着されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項5記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット成形材料と同種または異種の非導電性樹脂または非導電性エラストマーよりなることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項5または6記載の短絡防止構造において、
絶縁体は一方のセパレータの最外周部に配置されていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項5、6または7記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット長手方向に沿って連続的に設けられていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。 - 請求項5、6または7記載の短絡防止構造において、
絶縁体はガスケット長手方向に沿って断続的に設けられていることを特徴とする燃料電池セルの短絡防止構造。
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