JP2011233474A - Seal structure for fuel cell and manufacturing method thereof - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To appropriately control permeation of a molding material in manufacturing of a seal structure for a fuel cell molded together with a gasket through an impregnated part of the gasket molding material on a porous plate 10 with high stiffness.SOLUTION: A porous plate 10 is provided on a thin plate with: a gasket molding region 11 having a myriad of fine penetration air gaps; a gas flow region 12 having a myriad of fine penetration air gaps; and a permeation control region 13 which extends along between the both regions 11 and 12 and does not have fine penetration air gaps. By setting the porous plate 10 in a molding 30 for molding sealing, an inner surface of the molding 30 is closely contacted with the permeation control region 13; a liquid molding material is filled in a cavity 33 for gasket molding defined between the gasket molding region 11 and the inner surface of the molding 30; and a part of the molding material is permeated to the gasket molding region 11 and hardened.

Description

本発明は、燃料電池における多孔質のガス拡散層に、各燃料電池セルに形成される流路をシールするためのガスケットを一体に設けた燃料電池用シール構造体及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell sealing structure in which a porous gas diffusion layer in a fuel cell is integrally provided with a gasket for sealing a flow path formed in each fuel cell, and a method for manufacturing the same. .

燃料電池は、図8に示されるように、電解質膜(イオン交換膜)の両面に一対の電極層を設けた膜−電極複合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)及びその厚さ方向両側に積層された多孔質のガス拡散層(GDL:Gas Diffusion Layer)からなる発電体と、カーボンあるいは金属からなるセパレータとを交互に配置して積層し、燃料ガス又は酸化ガスを、ガス拡散層を介して膜−電極複合体へ流通させるための多数の溝を前記セパレータに形成したものが一般的である。そして近年は、セパレータに溝を形成する代わりに、発電体とセパレータの間に多孔質の第二ガス拡散層を挟み込んで、この第二ガス拡散層を燃料ガス又は酸化ガスの流路とした構造としたものも知られている。図8は、このような燃料電池の一部を示す説明図である。   As shown in FIG. 8, the fuel cell is laminated on both sides of a membrane-electrode assembly (MEA) having a pair of electrode layers on both sides of an electrolyte membrane (ion exchange membrane) and its thickness direction. A power generation body made of a porous gas diffusion layer (GDL) and a separator made of carbon or metal are alternately arranged and laminated, and a fuel gas or an oxidant gas is passed through the gas diffusion layer. -It is common to form a large number of grooves in the separator for distribution to the electrode assembly. In recent years, instead of forming a groove in the separator, a porous second gas diffusion layer is sandwiched between the power generator and the separator, and the second gas diffusion layer is used as a flow path for fuel gas or oxidizing gas. It is also known. FIG. 8 is an explanatory view showing a part of such a fuel cell.

すなわち図8に示される燃料電池は、電解質膜の両面に一対の電極層を設けた膜−電極複合体111及びその厚さ方向両側に積層された多孔体からなる第一ガス拡散層112を備える発電体110と、更にその厚さ方向両側に積層された多孔体からなる第二ガス拡散層(以下、ガス拡散層という)120とを備える単セル100を、セパレータ200と交互に配置して積層することにより構成されている。ガス拡散層120は、発電体110での発電のための燃料ガス又は酸化ガスを流通させるガス流通手段として機能するものである。   That is, the fuel cell shown in FIG. 8 includes a membrane-electrode assembly 111 having a pair of electrode layers on both surfaces of an electrolyte membrane, and a first gas diffusion layer 112 made of a porous body laminated on both sides in the thickness direction. Single cells 100 each including a power generation body 110 and a second gas diffusion layer (hereinafter referred to as a gas diffusion layer) 120 made of a porous body stacked on both sides in the thickness direction are alternately stacked with the separator 200 and stacked. It is comprised by doing. The gas diffusion layer 120 functions as a gas distribution means for distributing a fuel gas or an oxidizing gas for power generation in the power generator 110.

燃料電池においては、燃料ガスや酸化ガス、その反応によって生成した水や余剰ガスなどをシールする必要がある。このためガス拡散層120には、ゴム系材料からなるガスケット121が設けられ、セパレータ200に密接される。このガスケット121は、その成形に際してゴム系の液状の成形材料の一部をガス拡散層120の端部に浸透させた状態で硬化させたものであり、このためガス拡散層120に形成された含浸部122を介してガス拡散層120に一体的に接合された構造となっている。   In a fuel cell, it is necessary to seal fuel gas, oxidizing gas, water generated by the reaction, surplus gas, and the like. Therefore, the gas diffusion layer 120 is provided with a gasket 121 made of a rubber-based material and is in close contact with the separator 200. The gasket 121 is formed by curing a part of a rubber-based liquid molding material so as to permeate the end portion of the gas diffusion layer 120 at the time of molding. Therefore, the impregnation formed in the gas diffusion layer 120 is performed. The structure is integrally bonded to the gas diffusion layer 120 via the portion 122.

しかしながら、多孔体からなるガス拡散層120の気孔率にはバラツキがあるため、図8に示される燃料電池は、液状の成形材料を用いてガスケット121を成形する際に、ガス拡散層120への成形材料の浸透を適切に制限することが難しい。このため、成形材料の充填圧力や粘度等を一定にしても、ガス拡散層120の気孔率等によっては、含浸部122の領域が必要以上に大きくなり、その分、ガス拡散層120におけるガス流通領域、言い換えれば発電体110における発電領域が狭まってしまうおそれがある。   However, since the porosity of the gas diffusion layer 120 made of a porous material varies, the fuel cell shown in FIG. 8 does not apply to the gas diffusion layer 120 when the gasket 121 is molded using a liquid molding material. It is difficult to properly limit the penetration of the molding material. For this reason, even if the filling pressure and viscosity of the molding material are kept constant, depending on the porosity of the gas diffusion layer 120, the area of the impregnation portion 122 becomes larger than necessary, and the gas flow in the gas diffusion layer 120 is correspondingly increased. There is a possibility that the power generation area in the power generation body 110 may be narrowed.

そこで従来、ガスケット121をガス拡散層120と一体に成形する際に、このような含浸部122の領域を適切に制限するため、図9に示されるような方法が知られている。すなわちこの方法では、金型300にガス拡散層120となる多孔質板120’をセットして型締めする際に、前記金型300の内面に形成された押圧突起301で多孔質板120’の一部を圧縮することによって、多孔質板120’の端部と隣接する位置に沿って気孔率が減少した絞り部120aを形成する。   Therefore, conventionally, a method as shown in FIG. 9 is known in order to appropriately limit the region of the impregnated portion 122 when the gasket 121 is formed integrally with the gas diffusion layer 120. That is, in this method, when the porous plate 120 ′ to be the gas diffusion layer 120 is set and clamped in the mold 300, the pressing protrusion 301 formed on the inner surface of the mold 300 is used to press the porous plate 120 ′. By compressing a part, a narrowed portion 120a having a reduced porosity is formed along a position adjacent to the end of the porous plate 120 ′.

そして次に、多孔質板120’の端部と金型300の内面との間に画成されたガスケット成形用キャビティ302に、材料注入ゲート303を通じて液状の成形材料を充填すると共に、その一部を多孔質板120’の端部に浸透させ、この状態で前記成形材料を架橋硬化させることによって、図8に示されるガスケット121が多孔質板120’(ガス拡散層120)に一体的に成形される。そして、予め多孔質板120’に形成された絞り部120aでは圧縮によって気孔率が減少し、成形材料が浸透しにくくなっているため、成形材料の浸透領域(図8に示される含浸部122)が必要以上に大きくなるのを有効に防止することができるのである(例えば下記の特許文献1参照)。   Next, a gasket molding cavity 302 defined between the end of the porous plate 120 ′ and the inner surface of the mold 300 is filled with a liquid molding material through the material injection gate 303, and a part thereof 8 is infiltrated into the end of the porous plate 120 ′, and the molding material is crosslinked and cured in this state, whereby the gasket 121 shown in FIG. 8 is formed integrally with the porous plate 120 ′ (gas diffusion layer 120). Is done. Since the porosity of the narrowed portion 120a formed in advance on the porous plate 120 ′ is reduced by compression and the molding material is less likely to penetrate, the penetration region of the molding material (impregnation portion 122 shown in FIG. 8). Can be effectively prevented from becoming larger than necessary (for example, see Patent Document 1 below).

特開2007−26847号公報JP 2007-26847 A

しかしながら、多孔質板120’として金属多孔体のような剛性の高い材質のものを用いた場合は、上記従来の方法のような、金型300の内面に形成された押圧突起301では型締めによる絞り部120aの形成が困難であり、このため多孔質板120’への成形材料の浸透を絞り部120aによって確実に制限することができず、図10に示されるように、含浸部122の領域が必要以上に拡がってしまう問題があった。   However, when a highly rigid material such as a metal porous body is used as the porous plate 120 ′, the pressing protrusion 301 formed on the inner surface of the mold 300 as in the conventional method is caused by clamping. The formation of the narrowed portion 120a is difficult, so that the penetration of the molding material into the porous plate 120 ′ cannot be reliably restricted by the narrowed portion 120a, and as shown in FIG. There was a problem that spread more than necessary.

特に、ガスケット成形用キャビティ302から多孔質板120’への成形材料の浸透は、キャビティ302の延長方向に沿って適当な間隔で多数設けられた各注入ゲート303を中心にして拡がるため、含浸部122の領域は平面形状が波紋状に形成され、バラつきが大きくなって発電性能のバラつきとして悪影響を及ぼすおそれがある。   In particular, the penetration of the molding material from the gasket molding cavity 302 into the porous plate 120 ′ spreads around the injection gates 303 provided at appropriate intervals along the extension direction of the cavity 302. In the region 122, the planar shape is formed in a ripple shape, and the variation becomes large, which may adversely affect the variation in power generation performance.

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、剛性の高い多孔質板にガスケット成形材料の含浸部を介してガスケットを一体に成形した燃料電池用シール構造体において、前記成形材料の浸透を適切に制限することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and its technical problem is for a fuel cell in which a gasket is integrally formed on a highly rigid porous plate via an impregnation portion of a gasket molding material. In the seal structure, the penetration of the molding material is appropriately limited.

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用シール構造体の製造方法は、薄板に、無数の微細貫通空隙を有するガスケット成形領域と、無数の微細貫通空隙を有するガス流通領域と、これら双方の領域の間に沿って延び前記微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域を形成することによって多孔質板とし、この多孔質板を金型内にセットして型締めすることによって前記浸透制限領域に前記金型の内面を密接させ、前記ガスケット成形領域と前記金型の内面との間に画成されるガスケット成形用キャビティに液状の成形材料を充填すると共にその一部を前記ガスケット成形領域に浸透させ、硬化させるものである。   As a means for effectively solving the technical problem described above, a manufacturing method of a fuel cell seal structure according to the invention of claim 1 includes: a thin plate, a gasket molding region having innumerable fine through-holes; A porous plate is formed by forming a gas flow region having fine through-holes and a permeation-restricted region extending between both of the regions without the fine through-holes, and setting the porous plate in a mold Then, the inner surface of the mold is brought into close contact with the permeation restriction region by clamping the mold, and a liquid molding material is filled in the gasket molding cavity defined between the gasket molding region and the inner surface of the mold. At the same time, a part thereof penetrates into the gasket forming region and is cured.

この製造方法において、ガスケット成形用キャビティに充填された液状の成形材料は硬化によってガスケットとなるものであり、この成形材料の一部が、多孔質板のガスケット成形領域に形成された無数の微細貫通空隙に浸透された状態で硬化した部分はガスケットと連続した含浸部となるものであり、多孔質板のガス流通領域は、無数の微細貫通空隙によって燃料電池におけるガス流路となるものであり、多孔質板の浸透制限領域は、金型で型締めすることによってガスケット成形用キャビティから液状の成形材料がガス流通領域へ浸透するのを遮断して含浸部の不必要な拡大を防止するものである。   In this manufacturing method, the liquid molding material filled in the gasket molding cavity becomes a gasket by curing, and a part of this molding material is innumerable fine penetration formed in the gasket molding region of the porous plate. The portion cured in the state of permeation into the voids is an impregnation portion continuous with the gasket, and the gas flow region of the porous plate is a gas flow path in the fuel cell by countless fine through voids, The permeation restricted area of the porous plate is to prevent unnecessary expansion of the impregnated part by blocking the penetration of the liquid molding material from the gasket molding cavity into the gas flow area by clamping with a mold. is there.

請求項2の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法は、請求項1に記載の方法において、ガスケット成形領域及びガス流通領域の無数の微細貫通空隙をエッチング加工により形成し、浸透制限領域をエッチングのマスクパターンによる非エッチング領域として形成するものである。   A method for producing a fuel cell seal structure according to a second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein an infinite number of fine through-holes in the gasket molding region and the gas flow region are formed by etching, and the permeation restricted region. Is formed as a non-etched region by an etching mask pattern.

請求項3の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法は、請求項1に記載の方法において、多孔質板を他の多孔質板と積層し、ガスケット成形用キャビティに充填した液状の成形材料を、前記他の多孔質板におけるガスケット成形領域と対応する領域にも浸透させるものである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell seal structure according to the first aspect, wherein the porous plate is laminated with another porous plate and filled in a gasket molding cavity. The material is allowed to permeate into a region corresponding to the gasket forming region in the other porous plate.

請求項4の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法は、請求項1に記載の方法において、多孔質板が金属からなるものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell sealing structure according to the first aspect, wherein the porous plate is made of metal.

請求項5の発明に係る燃料電池用シール構造体は、請求項1〜4のいずれかに記載された方法により製造されるものであって、多孔質板と、この多孔質板に一体に成形されたガスケットを備え、前記多孔質板が、ガスケットが接合されると共に無数の微細貫通空隙に前記ガスケットの材料の一部が接合された含浸部と、無数の微細貫通空隙を有するガス流通領域と、前記含浸部とガス流通領域の間に沿って延び前記微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域からなるものである。   A fuel cell seal structure according to a fifth aspect of the present invention is manufactured by the method according to any one of the first to fourth aspects, and is formed integrally with the porous plate and the porous plate. An impregnated portion in which a portion of the material of the gasket is joined to an infinite number of fine through gaps, and a gas flow region having an infinite number of fine through gaps. The penetration limiting region extends between the impregnation portion and the gas flow region and does not include the fine through-holes.

請求項1の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法によれば、多孔質板にガスケットが含浸部を介してしっかり接合され、しかも、前記多孔質板のガス流通領域へ成形材料が浸透するのを、微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域によって遮断するので、含浸部の拡大によってガス流通領域ひいては発電領域が狭まってしまうのを確実に防止することができ、ガス流通領域が浸透制限領域によって規定されるので、安定した発電性能を得ることができる。   According to the method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the first aspect of the present invention, the gasket is firmly joined to the porous plate via the impregnation portion, and the molding material penetrates into the gas flow region of the porous plate. Is blocked by the permeation restriction region where no fine through-holes exist, so that it is possible to surely prevent the gas flow region and thus the power generation region from being narrowed due to the expansion of the impregnation part. Therefore, stable power generation performance can be obtained.

請求項2の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法によれば、請求項1による効果に加え、エッチング加工による多孔質板の製作過程で、無数の微細貫通空隙を有するガスケット成形領域及びガス流通領域と、微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域を同時に形成することができる。   According to the method of manufacturing a fuel cell seal structure according to the invention of claim 2, in addition to the effect of claim 1, in the process of producing a porous plate by etching, a gasket forming region having innumerable fine through-holes and A gas distribution region and a permeation restriction region that does not have a fine through gap can be formed simultaneously.

請求項3の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法によれば、請求項1による効果に加え、他の多孔質板もガスケットを介して多孔質板と一体化されるため、燃料電池の部品数を減少させることができる。   According to the manufacturing method of the fuel cell seal structure according to the invention of claim 3, in addition to the effect of claim 1, the other porous plate is also integrated with the porous plate via the gasket. The number of parts can be reduced.

請求項4の発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法によれば、金属からなる多孔質板は剛性が高いため、燃料電池として積層したときの歪や損傷を有効に防止することができ、また、剛性が高いために金型による型締めの際に成形材料の浸透を制限するための部分的な圧縮が困難であるにも拘らず、請求項1による効果を実現することができる。   According to the method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the invention of claim 4, since the porous plate made of metal has high rigidity, it is possible to effectively prevent distortion and damage when laminated as a fuel cell. In addition, since the rigidity is high, the effect according to claim 1 can be realized in spite of difficulty in partial compression for restricting the penetration of the molding material when the mold is clamped.

請求項5の発明に係る燃料電池用シール構造体によれば、ガスケットと多孔質板が互いにしっかり接合されると共に、多孔質板からのガスの透過漏れのない構造となり、しかも含浸部の不必要な拡大が防止されているので所要の発電領域が確保された構造とすることができる。   According to the fuel cell seal structure of the invention of claim 5, the gasket and the porous plate are firmly joined to each other, and there is no gas permeation leakage from the porous plate, and the impregnation portion is unnecessary. Therefore, the required power generation area can be secured.

本発明に係る燃料電池用シール構造体の第一の形態を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st form of the sealing structure for fuel cells which concerns on this invention. 図1のII−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of FIG. 図1及び図2の燃料電池用シール構造体を得るための、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の第一の形態において、多孔質板を製作する工程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of manufacturing a porous plate in the first embodiment of the method for producing a fuel cell seal structure according to the present invention for obtaining the fuel cell seal structure of FIGS. 1 and 2. . 本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の第一の形態において、ガスケットを成形する工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process of shape | molding a gasket in the 1st form of the manufacturing method of the sealing structure for fuel cells which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池用シール構造体の第一の形態の、燃料電池への組み込み例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the assembly to the fuel cell of the 1st form of the sealing structure for fuel cells which concerns on this invention. 本発明に係る燃料電池用シール構造体の第二の形態の、燃料電池への組み込み例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the assembly to the fuel cell of the 2nd form of the sealing structure for fuel cells which concerns on this invention. 図6の燃料電池用シール構造体を得るための、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の第二の形態において、ガスケットを成形する工程を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a step of molding a gasket in the second embodiment of the method for producing a fuel cell seal structure according to the present invention for obtaining the fuel cell seal structure of FIG. 6. 従来技術に係る燃料電池用シール構造体の、燃料電池への組み込み例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the assembly to the fuel cell of the sealing structure for fuel cells which concerns on a prior art. 従来技術に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の好ましい実施の形態において、発電体と第二ガス拡散層との積層体を金型内にセットし型締めした状態を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which a laminated body of a power generator and a second gas diffusion layer is set in a mold and clamped in a preferred embodiment of a method for manufacturing a fuel cell seal structure according to the prior art. 従来技術において、含浸部が拡大した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the impregnation part expanded in the prior art.

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。まず図1は、本発明に係る燃料電池用シール構造体1の第一の形態を示す平面図、図2は、図1のII−II線断面図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a fuel cell seal structure 1 according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.

図1及び図2に示される燃料電池用シール構造体1において、参照符号10は燃料電池におけるガス拡散層として用いられるメッシュ状の多孔質板で、導電性を有し剛性の高い金属からなる。この多孔質板10には、その外周縁や不図示の開口縁などに沿って、ゴム状弾性材料(ゴム材料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20が一体に成形されている。   In the fuel cell seal structure 1 shown in FIGS. 1 and 2, reference numeral 10 is a mesh-like porous plate used as a gas diffusion layer in a fuel cell, and is made of a metal having conductivity and high rigidity. A gasket 20 made of a rubber-like elastic material (rubber material or synthetic resin material having rubber-like elasticity) is integrally formed on the porous plate 10 along an outer peripheral edge or an opening edge (not shown). .

多孔質板10は、無数の微細貫通空隙を有する微細メッシュ状のガスケット成形領域11と、無数の微細貫通空隙を有する微細メッシュ状のガス流通領域12と、これら双方の領域11,12の間に沿って延び微細貫通空隙の存在しない適当な幅の浸透制限領域13を有し、前記ガスケット成形領域11は、その微細貫通空隙にガスケット20のゴム状弾性材料の一部が浸透して硬化することによって含浸部20aとなっており、すなわちガスケット20は含浸部20aを介して、多孔質板10に一体的に接合されている。   The porous plate 10 includes a fine mesh-shaped gasket forming region 11 having an infinite number of fine through voids, a fine mesh-shaped gas flow region 12 having an infinite number of fine through voids, and both of these regions 11 and 12. The gasket forming region 11 has a permeation restricting region 13 having an appropriate width extending along the side and having no fine through-holes, and a part of the rubber-like elastic material of the gasket 20 penetrates and cures in the fine through-holes. Therefore, the gasket 20 is integrally joined to the porous plate 10 via the impregnation portion 20a.

ガスケット20は、多孔質板10におけるガスケット成形領域11を被覆するように形成されたベース部21と、その片側から隆起した主リップ22と、その反対側から隆起し主リップ22より断面の小さな副リップ23を有し、後述するように、不図示のセパレータや膜−電極複合体に対して適宜圧縮状態で密接されることによって、前記膜−電極複合体に供給される燃料ガスや酸化ガスが外部へ漏洩するのを防止するものである。   The gasket 20 includes a base portion 21 formed so as to cover the gasket molding region 11 in the porous plate 10, a main lip 22 raised from one side thereof, and a secondary lip raised from the opposite side and having a smaller cross section than the main lip 22. As will be described later, the fuel gas and the oxidant gas supplied to the membrane-electrode composite are brought into contact with a separator or membrane-electrode composite (not shown) in a compressed state as appropriate. This prevents leakage to the outside.

図3及び図4は、図1及び図2に示される上述の燃料電池用シール構造体1を得るための、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の第一の形態を示すものであり、このうち図3は、多孔質板を製作する工程を示す説明図、図4は、ガスケットを成形する工程を示す説明図である。   3 and 4 show a first embodiment of the method for producing a fuel cell seal structure according to the present invention for obtaining the above-described fuel cell seal structure 1 shown in FIGS. 1 and 2. FIG. Among these, FIG. 3 is explanatory drawing which shows the process of manufacturing a porous board, FIG. 4 is explanatory drawing which shows the process of shape | molding a gasket.

すなわち、図1及び図2に示される燃料電池用シール構造体1の製造においては、まず図3に示されるように、金属多孔体からなる多孔質板10を製作する。   That is, in the manufacture of the fuel cell seal structure 1 shown in FIGS. 1 and 2, first, as shown in FIG. 3, a porous plate 10 made of a metal porous body is manufactured.

多孔質板10は、例えば厚さが0.1〜0.5mm程度のチタンあるいはステンレス等の金属板に、公知のフォトエッチング等のエッチング加工を行うによって製作される。すなわち、前記金属板の表面に感光性物質を塗布し、この感光性物質の層を、透光部又は遮光部からなるフォトマスクを介して露光させてから現像液に浸して現像することによって、前記金属板の表面に前記フォトマスクと対応するマスクパターンを有するフォトレジストを形成し、さらに、前記金属板を腐食可能なエッチング液を用いてエッチングを行うことによって、前記マスクパターンと対応する無数の微細貫通空隙10aを有する多孔質板10となる。   The porous plate 10 is manufactured, for example, by performing a known photoetching or other etching process on a metal plate such as titanium or stainless steel having a thickness of about 0.1 to 0.5 mm. That is, by applying a photosensitive material to the surface of the metal plate, exposing the layer of the photosensitive material through a photomask composed of a light-transmitting part or a light-shielding part, and then immersing and developing in a developer, A photoresist having a mask pattern corresponding to the photomask is formed on the surface of the metal plate, and further, etching is performed using an etchant capable of corroding the metal plate, thereby allowing innumerable numbers corresponding to the mask pattern. It becomes the porous board 10 which has the fine penetration space | gap 10a.

このエッチング加工において、金属板のうち、フォトレジストによるマスクパターンから露出した部分はエッチング液に腐食されて微細貫通空隙10aとなり、フォトレジストによって保護された部分はエッチング液に腐食されずに残る。そして多孔質板10におけるガスケット成形領域11及びガス流通領域12は、このような微細貫通空隙10aが適当な密度で無数に形成された部分であり、浸透制限領域13は、所定の幅(例えば1mm程度)にわたって微細貫通空隙10aが形成されていない部分である。したがって、これらガスケット成形領域11、ガス流通領域12及び浸透制限領域13は、フォトマスクのマスクパターンによって任意にレイアウトすることができる。なお、エッチング終了後は、多孔質板10の表面のフォトレジストは適当な溶剤によって除去する。   In this etching process, a portion of the metal plate exposed from the mask pattern by the photoresist is corroded by the etching solution to become the fine through-hole 10a, and a portion protected by the photoresist remains without being corroded by the etching solution. The gasket forming region 11 and the gas flow region 12 in the porous plate 10 are portions in which such fine through-holes 10a are formed innumerably with an appropriate density, and the permeation limiting region 13 has a predetermined width (for example, 1 mm). This is a portion where the fine through-hole 10a is not formed over a certain degree. Therefore, the gasket molding region 11, the gas flow region 12, and the permeation restriction region 13 can be arbitrarily laid out according to the mask pattern of the photomask. After the etching is completed, the photoresist on the surface of the porous plate 10 is removed with an appropriate solvent.

次に、このようにして製作された多孔質板10を、図4に示されるように、ガスケット成形用の金型30内にセットする。金型30は、例えば分割型31,32からなり、両分割型31,32間における所定位置には、多孔質板10を位置決め配置することができ、図示の型締め状態において、多孔質板10におけるガスケット成形領域11との間にガスケット成形用キャビティ33が画成されるようになっている。   Next, the porous plate 10 manufactured in this way is set in a mold 30 for gasket molding as shown in FIG. The mold 30 includes, for example, divided molds 31 and 32, and the porous plate 10 can be positioned at a predetermined position between the divided molds 31 and 32. In the illustrated clamping state, the porous plate 10 can be positioned. A gasket forming cavity 33 is defined between the gasket forming region 11 and the gasket forming region 11.

詳しくは、ガスケット成形用キャビティ33は、図2に示されるガスケット20と対応する断面形状であって、すなわち、多孔質板10におけるガスケット成形領域11に位置してガスケット20のベース部21と対応するベース成形部33aと、ガスケット20の主リップ22と対応する主リップ成形部33bと、その反対側にあってガスケット20の副リップ23と対応する副リップ成形部33cからなる。また、一方の分割型31には、ガスケット成形用キャビティ33へ液状の成形用ゴム材料を充填するための複数の注入ゲート34が、このガスケット成形用キャビティ33の延長方向に適当な間隔で設けられて、ベース成形部33aに開口しており、さらに多孔質板10における浸透制限領域13を他方の分割型32との間で密接状態に挟持するための押さえ部31aが形成されている。   Specifically, the gasket forming cavity 33 has a cross-sectional shape corresponding to the gasket 20 shown in FIG. 2, that is, is located in the gasket forming region 11 in the porous plate 10 and corresponds to the base portion 21 of the gasket 20. The base molding portion 33a includes a main lip molding portion 33b corresponding to the main lip 22 of the gasket 20, and a sub lip molding portion 33c corresponding to the sub lip 23 of the gasket 20 on the opposite side. One split mold 31 is provided with a plurality of injection gates 34 for filling the gasket molding cavity 33 with a liquid molding rubber material at an appropriate interval in the extending direction of the gasket molding cavity 33. In addition, a pressing portion 31a is formed in the base molding portion 33a and for holding the permeation restricting region 13 in the porous plate 10 in close contact with the other split mold 32.

すなわち、多孔質板10を図4に示されるように金型30にセットして型締めすることによって、この多孔質板10におけるガスケット成形領域11に沿ってガスケット成形用キャビティ33が画成されると共に、多孔質板10における浸透制限領域13が一方の分割型31の押さえ部31aと他方の分割型32との間で密接状態に挟持される。そしてこの型締めの圧力は、多孔質板10におけるガスケット成形領域11及びガス流通領域12には作用しない。   That is, by setting the porous plate 10 to the mold 30 and clamping as shown in FIG. 4, the gasket forming cavity 33 is defined along the gasket forming region 11 in the porous plate 10. At the same time, the permeation restriction region 13 in the porous plate 10 is sandwiched between the pressing portion 31a of one split mold 31 and the other split mold 32 in a close state. The clamping pressure does not act on the gasket forming region 11 and the gas flow region 12 in the porous plate 10.

そしてこの型締め状態で、注入ゲート34からガスケット成形用キャビティ33内へ、液状の成形用ゴム材料を充填する。この場合、液状の成形用ゴム材料としては、液状エチレンプロピレンゴム(EPDM)、液状フッ素ゴム、液状シリコーンゴム、液状アクリルゴムなどが挙げられるが、燃料電池における発電機能に悪影響を及ぼす溶出ガスなどを発生しないものであれば特に限定しない。   In this mold-clamped state, a liquid molding rubber material is filled from the injection gate 34 into the gasket molding cavity 33. In this case, examples of the liquid rubber material for molding include liquid ethylene propylene rubber (EPDM), liquid fluoro rubber, liquid silicone rubber, liquid acrylic rubber, and the like. If it does not generate | occur | produce, it will not specifically limit.

ここで、多孔質板10におけるガスケット成形領域11には無数の微細貫通空隙10aが存在するため、ガスケット成形用キャビティ33内へ充填される液状の成形用ゴム材料の一部は、充填圧力によってこのガスケット成形領域11の微細貫通空隙10aを埋めるように浸透する。   Here, since there are innumerable fine through-holes 10a in the gasket molding region 11 of the porous plate 10, a part of the liquid molding rubber material filled into the gasket molding cavity 33 is caused by the filling pressure. It penetrates so as to fill the fine through gap 10a in the gasket molding region 11.

またこのとき、多孔質板10におけるガスケット成形領域11からガス流通領域12へ向けて浸透しようとする成形用ゴム材料は、微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域13において遮断され、また、この浸透制限領域13は適当な面圧で金型30の内面(一方の分割型31の押さえ部31aと他方の分割型32の内面)に密接されているので、ガスケット成形用キャビティ33内の成形用ゴム材料が、浸透制限領域13と金型30の内面の間からガス流通領域12側へ漏洩して浸透することもない。   Further, at this time, the molding rubber material to be permeated from the gasket molding region 11 to the gas flow region 12 in the porous plate 10 is blocked in the permeation restriction region 13 where there is no fine through gap, and this permeation restriction is performed. Since the region 13 is in close contact with the inner surface of the mold 30 (the pressing portion 31a of one split mold 31 and the inner surface of the other split mold 32) with an appropriate surface pressure, the rubber material for molding in the gasket molding cavity 33 is used. However, it does not leak and penetrate from the space between the permeation restriction region 13 and the inner surface of the mold 30 to the gas flow region 12 side.

金型30内に充填された成形用ゴム材料は、加熱によって架橋硬化させる。すなわち、成形用ゴム材料がガスケット成形用キャビティ33内で硬化することによって、その内面形状と対応する断面形状に成形されて図2に示されるガスケット20となり、多孔質板10におけるガスケット成形領域11に浸透した状態で硬化した部分(図2に示される含浸部20a)を介して多孔質板10と一体化される。架橋硬化後は分割型31,32を離間させて型開きを行い、成形品としてのシール構造体1を取り出す。   The molding rubber material filled in the mold 30 is crosslinked and cured by heating. That is, when the molding rubber material is cured in the gasket molding cavity 33, the molding rubber material is molded into a cross-sectional shape corresponding to the shape of the inner surface thereof to become the gasket 20 shown in FIG. 2, and in the gasket molding region 11 in the porous plate 10. It is integrated with the porous plate 10 through a portion cured in the permeated state (impregnated portion 20a shown in FIG. 2). After the cross-linking and curing, the split molds 31 and 32 are separated from each other to perform mold opening, and the seal structure 1 as a molded product is taken out.

図5は、このようにして製造されたシール構造体1の、燃料電池への組み込み例を示す説明図である。   FIG. 5 is an explanatory view showing an example of incorporating the seal structure 1 manufactured as described above into a fuel cell.

この組み込み例において、参照符号2は、電解質膜及びその両面に設けた触媒電極層からなる膜−電極複合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)2a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)2bを積層一体化した発電体である。上述した実施の形態のシール構造体1は、この発電体2の厚さ方向両側に、ガスケット20の主リップ22が発電体2側を向くように配置され、さらにその両側に、カーボンあるいは導電性金属からなるセパレータ3が積層されることによって、燃料電池セルが構成される。   In this example of incorporation, reference numeral 2 denotes a gas diffusion layer made of a porous material on both sides in the thickness direction of a membrane-electrode assembly (MEA) 2a made of an electrolyte membrane and a catalyst electrode layer provided on both surfaces of the electrolyte membrane. This is a power generator in which (GDL: Gas Diffusion Layer) 2b is laminated and integrated. The seal structure 1 according to the above-described embodiment is disposed on both sides in the thickness direction of the power generation body 2 such that the main lip 22 of the gasket 20 faces the power generation body 2 side. A fuel cell is formed by laminating separators 3 made of metal.

そしてこの燃料電池セルにおいて、発電体2の外周部は、その両側のシール構造体1におけるガスケット20の主リップ22によって密接挟持され、ガスケット20の副リップ23は、セパレータ3に密接される。また、膜−電極複合体2aにおける一方の触媒電極層(例えばアノード)とこれに対向した一方のセパレータ3との間には、一方のシール構造体1における多孔質板10の、無数の微細貫通空隙10aを有するガス流通領域12によって例えば燃料ガス流路が形成され、膜−電極複合体2aにおける他方の触媒電極層(例えばカソード)とこれに対向した他方のセパレータ3との間には、他方のシール構造体1における多孔質板10の、無数の微細貫通空隙10aを有するガス流通領域12によって例えば酸化剤ガス流路が形成される。そしてこれら燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路は、各シール構造体1のガスケット20によってシールされる。   In this fuel cell, the outer peripheral portion of the power generator 2 is tightly held by the main lip 22 of the gasket 20 in the seal structure 1 on both sides, and the sub lip 23 of the gasket 20 is in close contact with the separator 3. Further, between the one catalyst electrode layer (for example, the anode) in the membrane-electrode assembly 2a and the one separator 3 facing the catalyst electrode layer (anode), the porous plate 10 in the one seal structure 1 has innumerable fine penetration. For example, a fuel gas flow path is formed by the gas flow region 12 having the gap 10a, and the other catalyst electrode layer (for example, cathode) in the membrane-electrode assembly 2a and the other separator 3 facing the other are disposed on the other side. For example, an oxidant gas flow path is formed by the gas flow region 12 having an infinite number of fine through voids 10 a of the porous plate 10 in the seal structure 1. The fuel gas channel and the oxidant gas channel are sealed by the gasket 20 of each seal structure 1.

したがって、上述の構成を備える燃料電池セルでは、燃料ガス(水素)が、一方のシール構造体1における多孔質板10のガス流通領域12からなる燃料ガス流路及び発電体2における一方のガス拡散層2bを介して膜−電極複合体2aのアノード側に供給され、酸化剤ガス(空気)が、他方のシール構造体1における多孔質板10のガス流通領域12からなる酸化剤ガス流路及び発電体2における他方のガス拡散層2bを介して膜−電極複合体2a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。そして各燃料電池セルによる起電力は低いものであるが、多数の燃料電池セルを積層して電気的に直列に接続することにより、必要な起電力が得ることができる。   Therefore, in the fuel battery cell having the above-described configuration, the fuel gas (hydrogen) is diffused in the fuel gas flow path including the gas flow region 12 of the porous plate 10 in one seal structure 1 and one gas diffusion in the power generator 2. An oxidant gas flow path that is supplied to the anode side of the membrane-electrode assembly 2a through the layer 2b and in which the oxidant gas (air) is composed of the gas flow region 12 of the porous plate 10 in the other seal structure 1 and It is supplied to the cathode side of the membrane-electrode assembly 2a via the other gas diffusion layer 2b in the power generator 2, and generates electric power by the reverse reaction of water electrolysis, that is, the reaction of generating water from hydrogen and oxygen. And although the electromotive force by each fuel cell is low, a required electromotive force can be obtained by stacking a large number of fuel cells and electrically connecting them in series.

そしてシール構造体1は、その製造に際して、多孔質板10に設けた浸透制限領域13によってガスケット20の含浸部20aの不要な拡大が防止されたものであるため、ガス流通領域12が狭まってしまうのを確実に防止でき、しかもこの含浸部20aの縁部は、浸透制限領域13に沿って精度良く形成されているので、含浸部20aの領域のバラつきによる発電性能のバラつきも確実に防止することができる。   In the production of the seal structure 1, since the impregnation restricted region 13 provided in the porous plate 10 prevents unnecessary expansion of the impregnated portion 20a of the gasket 20, the gas flow region 12 is narrowed. In addition, since the edge of the impregnated portion 20a is accurately formed along the permeation limiting region 13, it is possible to reliably prevent variations in power generation performance due to variations in the region of the impregnated portion 20a. Can do.

次に図6は、本発明に係る燃料電池用シール構造体の第二の形態の、燃料電池への組み込み例を示す説明図、図7は、図6に示される燃料電池用シール構造体を得るための、本発明に係る燃料電池用シール構造体の製造方法の第二の形態において、ガスケットを成形する工程を示す説明図である。   Next, FIG. 6 is an explanatory view showing an example of incorporation of the second form of the fuel cell seal structure according to the present invention into the fuel cell, and FIG. 7 shows the fuel cell seal structure shown in FIG. It is explanatory drawing which shows the process of shape | molding a gasket in the 2nd form of the manufacturing method of the sealing structure for fuel cells which concerns on this invention for obtaining.

すなわち、先に説明した第一の形態では、ガスケット20を多孔質板10に一体成形したものであるが、図6に示される第二の形態では、シール構造体1は、電解質膜及びその両面に設けた触媒電極層からなる膜−電極複合体2aの厚さ方向両側にガス拡散層2bを積層一体化した発電体2と、この発電体2の厚さ方向両側に配置した多孔質板10を積層して、その積層体における外周縁や不図示の開口縁などに沿って、ゴム状弾性材料からなるガスケット20を一体に成形したものである。そしてこの積層体の両側に、カーボンあるいは導電性金属からなるセパレータ3が積層されることによって、燃料電池セルが構成される。   That is, in the first embodiment described above, the gasket 20 is integrally formed with the porous plate 10, but in the second embodiment shown in FIG. 6, the seal structure 1 includes the electrolyte membrane and its both surfaces. A power generation body 2 in which gas diffusion layers 2b are laminated and integrated on both sides in the thickness direction of a membrane-electrode assembly 2a made of a catalyst electrode layer provided on a porous plate 10 disposed on both sides in the thickness direction of the power generation body 2 And a gasket 20 made of a rubber-like elastic material is integrally formed along the outer peripheral edge of the laminate or an opening edge (not shown). And the fuel cell is comprised by laminating | stacking the separator 3 which consists of carbon or an electroconductive metal on both sides of this laminated body.

ガスケット20は、両側の多孔質板10におけるガスケット成形領域11を被覆するように形成されたベース部21と、その両側から隆起した主リップ22を有し、ベース部21は、ガスケット成形領域11と、発電体2において前記ガスケット成形領域11と対応する領域には、ガスケット20のゴム状弾性材料の一部が浸透して硬化することによって含浸部20aが形成されており、すなわちガスケット20は含浸部20aを介して、多孔質板10及び発電体2からなる積層体に一体的に接合されている。   The gasket 20 has a base portion 21 formed so as to cover the gasket molding regions 11 in the porous plates 10 on both sides, and a main lip 22 raised from both sides thereof. In the power generation body 2, an impregnation portion 20 a is formed in a region corresponding to the gasket molding region 11 by penetration and hardening of a part of the rubber-like elastic material of the gasket 20. It is integrally joined to the laminated body which consists of the porous board 10 and the electric power generation body 2 via 20a.

このシール構造体1の成形も、基本的には第一の形態と同様であって、チタンあるいはステンレス等の金属板に、公知のフォトエッチング等のエッチング加工を行うことによって製作された多孔質板10を、電解質膜及びその両面に設けた触媒電極層からなる膜−電極複合体2aの厚さ方向両側にガス拡散層2bを積層一体化した発電体2の厚さ方向両側に積層し、その積層体を、図7に示されるように、ガスケット成形用の金型30内にセットする。なお、この形態においてガス拡散層2bは請求項3に記載された他の多孔質板に相当するものである。   The molding of the seal structure 1 is basically the same as in the first embodiment, and is a porous plate manufactured by performing a known photoetching or other etching process on a metal plate such as titanium or stainless steel. 10 is laminated on both sides in the thickness direction of the power generation body 2 in which the gas diffusion layers 2b are laminated and integrated on both sides in the thickness direction of the membrane-electrode assembly 2a composed of the electrolyte membrane and the catalyst electrode layers provided on both sides thereof, As shown in FIG. 7, the laminated body is set in a mold 30 for molding a gasket. In this embodiment, the gas diffusion layer 2b corresponds to another porous plate described in claim 3.

金型30は、例えば分割型31,32からなり、両分割型31,32間における所定位置には、前記積層体を位置決め配置することができ、図示の型締め状態において、両側の多孔質板10におけるガスケット成形領域11との間にガスケット成形用キャビティ33A,33Bが画成されるようになっている。   The mold 30 is composed of, for example, divided molds 31 and 32, and the laminate can be positioned and arranged at a predetermined position between the divided molds 31 and 32. 10, gasket forming cavities 33 </ b> A and 33 </ b> B are defined between the gasket forming region 11 and the gasket forming region 11.

すなわち、図7に示される型締め状態において、発電体2とその両側の多孔質板10からなる積層体の厚さ方向両側には、各多孔質板10におけるガスケット成形領域11に沿って厚さ方向に対称形状のガスケット成形用キャビティ33A,33Bが画成されると共に、多孔質板10における浸透制限領域13が一方の分割型31の押さえ部31aと他方の分割型32との間で密接状態に挟持される。   That is, in the mold-clamped state shown in FIG. 7, the thickness of the laminated body composed of the power generation body 2 and the porous plates 10 on both sides thereof is increased along the gasket forming region 11 of each porous plate 10. Gasket forming cavities 33A and 33B that are symmetrical in the direction are defined, and the permeation limiting region 13 in the porous plate 10 is in close contact between the pressing portion 31a of one split mold 31 and the other split mold 32. Sandwiched between.

多孔質板10におけるガスケット成形領域11には無数の微細貫通空隙10aが存在しており、発電体2におけるガス拡散層2bも多孔質であるため、注入ゲート34からガスケット成形用キャビティ33A内へ、液状の成形用ゴム材料を充填すると、この成形用ゴム材料の一部は、充填圧力によってガスケット成形領域11の微細貫通空隙10a及びガス拡散層2bの微細空隙を埋めるように浸透する。   Innumerable fine through-holes 10a exist in the gasket molding region 11 of the porous plate 10, and the gas diffusion layer 2b in the power generation body 2 is also porous. Therefore, from the injection gate 34 into the gasket molding cavity 33A, When the liquid molding rubber material is filled, a part of the molding rubber material penetrates so as to fill the fine through gap 10a in the gasket molding region 11 and the fine gap in the gas diffusion layer 2b by the filling pressure.

この場合、発電体2における膜−電極複合体2aを、図示の例のようにガスケット成形領域11に達しない大きさとするか、あるいは膜−電極複合体2aのうちガスケット成形領域11に達した部分に材料流通孔を開設しておけば、注入ゲート34から一方の分割型31側のキャビティ33A内へ充填された液状の成形用ゴム材料が、ガスケット成形領域11の積層体を厚さ方向へ浸透して他方の分割型32側のキャビティ33B内へ達するようにすることができる。あるいは、一方の分割型31側のキャビティ33A内へ充填された液状の成形用ゴム材料が、ガスケット成形領域11の外周を廻り込んで他方の分割型32側のキャビティ33B内へ達するようにしても良い。   In this case, the membrane-electrode composite 2a in the power generation body 2 has a size that does not reach the gasket molding region 11 as in the illustrated example, or a portion of the membrane-electrode composite 2a that has reached the gasket molding region 11 If a material flow hole is opened in the liquid, the liquid molding rubber material filled into the cavity 33A on the side of one split mold 31 from the injection gate 34 penetrates the laminate in the gasket molding region 11 in the thickness direction. Thus, it can reach the cavity 33B on the other split mold 32 side. Alternatively, the liquid molding rubber material filled in the cavity 33A on the one split mold 31 side may go around the outer periphery of the gasket molding region 11 and reach the cavity 33B on the other split mold 32 side. good.

そしてこの形態でも、多孔質板10におけるガスケット成形領域11からガス流通領域12へ向けて浸透しようとする成形用ゴム材料は、微細貫通空隙10aの存在しない浸透制限領域13において遮断され、また、この浸透制限領域13は適当な面圧で金型30の内面(一方の分割型31の押さえ部31aと他方の分割型32の内面)に密接されているので、ガスケット成形用キャビティ33内の成形用ゴム材料が、浸透制限領域13と金型30の内面の間からガス流通領域12側へ漏洩して浸透することもない。   Even in this form, the molding rubber material to be permeated from the gasket molding region 11 to the gas flow region 12 in the porous plate 10 is blocked in the permeation limiting region 13 where the fine through gap 10a does not exist. Since the permeation restriction region 13 is in close contact with the inner surface of the mold 30 (the pressing portion 31a of one split mold 31 and the inner surface of the other split mold 32) with an appropriate surface pressure, The rubber material does not leak and penetrate from the space between the permeation restriction region 13 and the inner surface of the mold 30 to the gas flow region 12 side.

なお、発電体2におけるガス拡散層2bには浸透制限領域は存在しないが、このガス拡散層2bはきわめて薄いものであり、しかも多孔質板10における浸透制限領域13の間で、ある程度の型締め圧力を受けているため、ガス拡散層2bにおいて成形用ゴム材料がガス流通領域12側へ浸透することも有効に抑制される。   The gas diffusion layer 2b in the power generator 2 does not have a permeation restriction region, but the gas diffusion layer 2b is extremely thin and has a certain degree of clamping between the permeation restriction regions 13 in the porous plate 10. Since the pressure is received, the molding rubber material is effectively prevented from penetrating into the gas flow region 12 in the gas diffusion layer 2b.

金型30内に充填された成形用ゴム材料は、加熱によって架橋硬化して、図6に示されるガスケット20となり、多孔質板10のガスケット成形領域11及びその間のガス拡散層2bに浸透した状態で硬化した部分(図6に示される含浸部20a)を介して、発電体2及び多孔質板10からなる積層体と一体化される。架橋硬化後は分割型31,32を離間させて型開きを行い、成形品としてのシール構造体1を取り出す。   The molding rubber material filled in the mold 30 is crosslinked and cured by heating to form the gasket 20 shown in FIG. 6, and penetrates into the gasket molding region 11 of the porous plate 10 and the gas diffusion layer 2b therebetween. It is integrated with the laminate composed of the power generator 2 and the porous plate 10 through the portion cured in (impregnated portion 20a shown in FIG. 6). After the cross-linking and curing, the split molds 31 and 32 are separated from each other to perform mold opening, and the seal structure 1 as a molded product is taken out.

なお、上述した実施の形態のほかにも、例えば多孔質板10と、ガス拡散層2bの積層体にガスケット20を一体成形することなども考えられる。そしてこの場合も、多孔質板10はエッチング加工によって無数の微細貫通空隙を有するガスケット成形領域11と、無数の微細貫通空隙を有するガス流通領域12と、これら双方の領域11,12の間に沿って延び微細貫通空隙の存在しない適当な幅の浸透制限領域13を有するものとし、ガスケット20を、前記ガスケット成形領域11と、このガスケット成形領域11に対応するガス拡散層2bの領域に形成した含浸部20aを介して、多孔質板10に一体的に接合された構成とする。   In addition to the above-described embodiment, for example, the gasket 20 may be integrally formed on a laminate of the porous plate 10 and the gas diffusion layer 2b. In this case as well, the porous plate 10 is formed by etching to form a gasket forming region 11 having innumerable fine through voids, a gas flow region 12 having innumerable fine through voids, and between these regions 11 and 12. It is assumed that it has a permeation restriction region 13 having an appropriate width that does not exist and has a fine through-hole, and the gasket 20 is impregnated in the gasket forming region 11 and the gas diffusion layer 2b corresponding to the gasket forming region 11 It is configured to be integrally joined to the porous plate 10 via the portion 20a.

1 燃料電池用シール構造体
10 多孔質板
10a 微細貫通空隙
11 ガスケット成形領域
12 ガス流通領域
13 浸透制限領域
20 ガスケット
20a 含浸部
30 金型
31a 押さえ部
33,33A,33B ガスケット成形用キャビティ
2 発電体
2b ガス拡散層(他の多孔質板)
3 セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seal structure 10 for fuel cells Porous board 10a Fine penetration space | gap 11 Gasket formation area 12 Gas distribution area 13 Permeation restriction area 20 Gasket 20a Impregnation part 30 Mold 31a Holding part 33, 33A, 33B Gasket formation cavity 2 Power generation body 2b Gas diffusion layer (other porous plates)
3 Separator

Claims (5)

薄板に、無数の微細貫通空隙を有するガスケット成形領域と、無数の微細貫通空隙を有するガス流通領域と、これら双方の領域の間に沿って延び前記微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域を形成することによって多孔質板とし、この多孔質板を金型内にセットして型締めすることによって前記浸透制限領域に前記金型の内面を密接させ、前記ガスケット成形領域と前記金型の内面との間に画成されるガスケット成形用キャビティに液状の成形材料を充填すると共にその一部を前記ガスケット成形領域に浸透させ、硬化させることを特徴とする燃料電池用シール構造体の製造方法。   A thin plate is formed with a gasket forming region having an infinite number of fine through-holes, a gas flow region having an infinite number of fine through-holes, and a permeation-restricted region extending between the two regions and free of the fine through-holes. By setting the porous plate in a mold and clamping it, the inner surface of the mold is brought into close contact with the permeation limiting region, and the gasket molding region and the inner surface of the mold are A method for producing a fuel cell seal structure, comprising filling a gasket molding cavity defined in between with a liquid molding material and allowing a part thereof to penetrate into the gasket molding region and curing. ガスケット成形領域及びガス流通領域の無数の微細貫通空隙をエッチング加工により形成し、浸透制限領域をエッチングのマスクパターンによる非エッチング領域として形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用シール構造体の製造方法。   2. The fuel cell seal according to claim 1, wherein an infinite number of fine through voids in the gasket forming region and the gas flow region are formed by etching, and the permeation restricted region is formed as a non-etched region by an etching mask pattern. Manufacturing method of structure. 多孔質板を他の多孔質板と積層し、ガスケット成形用キャビティに充填した液状の成形材料を、前記他の多孔質板におけるガスケット成形領域と対応する領域にも浸透させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用シール構造体の製造方法。   The porous plate is laminated with another porous plate, and the liquid molding material filled in the gasket forming cavity is infiltrated into a region corresponding to the gasket forming region in the other porous plate. Item 2. A method for producing a fuel cell seal structure according to Item 1. 多孔質板が金属からなることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用シール構造体の製造方法。   The method for producing a fuel cell seal structure according to claim 1, wherein the porous plate is made of metal. 多孔質板と、この多孔質板に一体に成形されたガスケットを備え、前記多孔質板が、ガスケットが接合されると共に無数の微細貫通空隙に前記ガスケットの材料の一部が接合された含浸部と、無数の微細貫通空隙を有するガス流通領域と、前記含浸部とガス流通領域の間に沿って延び前記微細貫通空隙の存在しない浸透制限領域からなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法により製造された燃料電池用シール構造体。   An impregnated portion comprising a porous plate and a gasket integrally formed with the porous plate, wherein the porous plate is joined to the gasket and part of the gasket material is joined to innumerable fine through-holes. And a gas flow region having an infinite number of fine through-holes, and a permeation restriction region that extends between the impregnation part and the gas flow region and does not have the fine through-holes. A fuel cell seal structure produced by the method according to any one of the above.
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