JP2012014940A - Separator for fuel cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell that prevents an electrode structure from damaging and reduces costs.SOLUTION: A plurality of streak portions T each comprising ribs 36 and a web 37 are formed in a substrate 35 in parallel, and grooves 18 for gas flow passage are formed between the respective streak portions T. The grooves 18 for gas flow passage and an electrode structure 11 form gas flow passages 20. A pair of right and left ribs 36 of each streak portion T are inclined decreasing in interval from the substrate 35 to the web 37. Both the ribs 36 have thin portions 36a formed so as to elastically deform both the ribs 36 when the web 37 receives external force as shown by an arrow Q to be closer to the substrate 35.

Description

本発明は、燃料電池用セパレータに係り、詳しくは電極構造体の損傷を防止することができるとともに、電気抵抗を低減して、発電効率を向上することができる燃料電池用セパレータに関する。   The present invention relates to a fuel cell separator, and more particularly to a fuel cell separator that can prevent an electrode structure from being damaged, reduce electric resistance, and improve power generation efficiency.

固体高分子型の燃料電池は、図7に示すように、平板状の電極構造体11(MEA:Membran e・Electrode ・Asembly )の両側に正極(カソード)及び負極(アノード)のセパレータ16,17が積層された発電セル10を、複数積層して燃料電池のスタックとしている。前記電極構造体11は、正極(カソード)及び負極(アノード)を構成する一対のガス拡散型の正電極層14及び負電極層15の間にイオン交換樹脂等からなる電解質膜13が挟着された三層構造となっている。前記セパレータ16,17は、電極構造体11の両電極層14,15に接触され、両電極層14,15との間にガスを流通させる酸化ガス流路20及び燃料ガス流路27が形成されている。そして、例えば正電極層14に面するガス流路20に酸素や空気等の酸化性ガスを流し、負電極層15に面するガス流路27に燃料である水素ガスを流すことにより、電気化学反応が起こり、電気が発生する。(特許文献1参照)
前記セパレータ16,17を構成する基板35には、一対のリブ36とウェブ37とよりなる複数の突条部Tが成形されている。前記リブ36は基板35に対し傾斜角αだけ傾斜するように屈曲成形されている。各突条部Tの間には、ガス流路用溝18が形成され、該ガス流路用溝18の開口19が正電極層14によって閉塞されることによって前記ガス流路20が形成されている。
As shown in FIG. 7, the solid polymer type fuel cell has positive electrode (cathode) and negative electrode (anode) separators 16 and 17 on both sides of a plate-like electrode structure 11 (MEA: Membrane / Electrode / Asembly). Are stacked to form a fuel cell stack. In the electrode structure 11, an electrolyte membrane 13 made of an ion exchange resin or the like is sandwiched between a pair of gas diffusion type positive electrode layers 14 and negative electrode layers 15 constituting a positive electrode (cathode) and a negative electrode (anode). It has a three-layer structure. The separators 16 and 17 are in contact with both electrode layers 14 and 15 of the electrode structure 11, and an oxidizing gas flow path 20 and a fuel gas flow path 27 for flowing gas between the electrode layers 14 and 15 are formed. ing. Then, for example, by flowing an oxidizing gas such as oxygen or air through the gas flow path 20 facing the positive electrode layer 14 and flowing hydrogen gas as a fuel through the gas flow path 27 facing the negative electrode layer 15, electrochemical Reaction occurs and electricity is generated. (See Patent Document 1)
A plurality of protrusions T each including a pair of ribs 36 and a web 37 are formed on the substrate 35 constituting the separators 16 and 17. The ribs 36 are bent so as to be inclined with respect to the substrate 35 by an inclination angle α. A gas channel groove 18 is formed between the protrusions T, and the gas channel 20 is formed by closing the opening 19 of the gas channel groove 18 with the positive electrode layer 14. Yes.

前記基板35に対してリブ36を傾斜させた理由は、正電極層14に対する当接部としてのウェブ37の接触面積を広くして通電を適正に行うとともに、ガス流路20の通路断面積も適正に確保するためである。リブ36を傾斜させるためには、成形装置を用いて精密コイニング加工が行われる。   The reason why the rib 36 is inclined with respect to the substrate 35 is that the contact area of the web 37 as a contact portion with respect to the positive electrode layer 14 is widened to conduct electricity properly, and the passage sectional area of the gas flow path 20 is also increased. This is to ensure appropriateness. In order to incline the ribs 36, a precision coining process is performed using a molding apparatus.

特開2004‐265856号公報(明細書の段落0009、0010及び図1参照)JP 2004-265856 A (see paragraphs 0009 and 0010 of FIG. 1 and FIG. 1)

ところが、図7に示すリブ36が傾斜したセパレータ16,17を用いた燃料電池においては、次のような問題が生じた。即ち、複数の発電セル10は、前記両電極層14,15とセパレータ16,17との接触界面の電気抵抗を低減するため、積層状態で、二枚の図示しないエンドプレートの間に所定の締付力で互いに押圧され、前記セパレータ16,17と両電極層14,15とのそれぞれの接触面が互いに圧接されている。そして、燃料電池が発電を行っているとき、電極構造体11のカソード側において、水素と酸素の電気化学反応によって水が生成され、この生成水の大半はガス流路20を流れる酸化(酸素)ガス流によって外部に排出される。残りの生成水は電極構造体11の内部に浸透し、ガス流路27に浸透水として浸入する。このため、電極構造体11が浸透した生成水によって膨張し、前記セパレータ16,17にP,Q矢印方向への押圧力が作用する。ところが、セパレータ16,17は剛性の高い例えばステンレス鋼板によって成形され、リブ36の傾斜角αが大きいので、P,Q矢印方向へ弾性変形されることは無い。従って、電極構造体11が反P,Q矢印方向への圧縮反力を受けることになり、電極構造体11が過度に圧縮されて損傷する恐れがあった。   However, in the fuel cell using the separators 16 and 17 in which the ribs 36 are inclined as shown in FIG. In other words, in order to reduce the electrical resistance at the contact interface between the electrode layers 14 and 15 and the separators 16 and 17, the plurality of power generation cells 10 have a predetermined tightening between two end plates (not shown) in a stacked state. The contact surfaces of the separators 16 and 17 and the electrode layers 14 and 15 are pressed against each other by being pressed against each other by the applied force. When the fuel cell is generating power, water is generated by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen on the cathode side of the electrode structure 11, and most of the generated water is oxidized (oxygen) flowing through the gas flow path 20. It is discharged outside by the gas flow. The remaining generated water penetrates into the electrode structure 11 and enters the gas flow path 27 as permeated water. For this reason, the electrode structure 11 is expanded by the permeated water, and a pressing force in the directions of arrows P and Q acts on the separators 16 and 17. However, the separators 16 and 17 are formed of, for example, a stainless steel plate having high rigidity, and the rib 36 has a large inclination angle α, so that it is not elastically deformed in the directions of the arrows P and Q. Therefore, the electrode structure 11 receives a compression reaction force in the directions of the anti-P and Q arrows, and the electrode structure 11 may be excessively compressed and damaged.

又、例えば、燃料電池が低負荷で運転されている場合には、生成水の発生量も少なくなるので、電極構造体11に浸透する生成水も少なくなって、発電の際に生じる高温の熱によって電極構造体11が乾燥状態になる。すると、電極構造体11の正電極層14及び負電極層15が乾燥により収縮して厚みが減少するが、セパレータ16,17は変形しないので、電極構造体11とセパレータ16,17との接触面圧が弱くなり、両部材間の電気抵抗が増大し、発電効率が低下するという問題があった。   In addition, for example, when the fuel cell is operated at a low load, the amount of generated water is reduced, so that the amount of generated water that permeates the electrode structure 11 is also reduced, and the high-temperature heat generated during power generation is reduced. As a result, the electrode structure 11 becomes dry. Then, the positive electrode layer 14 and the negative electrode layer 15 of the electrode structure 11 shrink due to drying and the thickness decreases, but the separators 16 and 17 are not deformed, so the contact surface between the electrode structure 11 and the separators 16 and 17 There was a problem that the pressure became weak, the electrical resistance between both members increased, and the power generation efficiency was lowered.

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、電極構造体の損傷を防止することができるとともに、製造を容易に行い、発電効率を向上することができる燃料電池用セパレータ及びその製造方法を提供することにある。   The present invention eliminates the problems in the prior art described above, prevents damage to the electrode structure, facilitates production, and improves the power generation efficiency, and its separator It is to provide a manufacturing method.

上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、基板にリブとウェブとよりなる複数の突条部を平行に形成して、各突条部の間にガス流路用溝を形成した燃料電池用セパレータにおいて、前記突条部の左右一対のリブを前記基板からウェブに行くに従って間隔が大きくなるようにそれぞれ傾斜させ、前記リブに対し、前記ウェブが前記基板に接近する方向への外力を受けたとき、該両リブを弾性変形させる弾性変形許容部を設けたことを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a plurality of protrusions formed of ribs and webs are formed in parallel on a substrate, and a gas channel groove is formed between the protrusions. In the fuel cell separator, the left and right pair of ribs of the protrusion are inclined so that the distance increases from the substrate to the web, and the web approaches the substrate with respect to the rib. The gist is that an elastic deformation allowing portion for elastically deforming both the ribs when receiving an external force is provided.

請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記弾性変形許容部は、前記両リブに形成された薄肉部であることを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1において、前記弾性変形許容部は、両リブに形成された蛇行状部であることを要旨とする。
The gist of the invention according to claim 2 is that, in claim 1, the elastic deformation allowing portion is a thin portion formed on the both ribs.
The invention according to claim 3 is summarized in that, in claim 1, the elastic deformation allowing portion is a meandering portion formed in both ribs.

請求項4に記載の発明は、請求項1において、前記弾性変形許容部は、前記両リブに部分的に形成された薄肉部であって、薄肉部以外の厚肉部は、突条の内側に形成された冷却水用溝側に隆起するように形成されていることを要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the elastic deformation allowing portion is a thin portion that is partially formed on the ribs, and the thick portion other than the thin portion is an inner side of the ridge. The gist of the present invention is that it is formed so as to protrude toward the cooling water groove.

(作用)
請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明は、突条部の一対のリブに弾性変形許容部が設けられているので、燃料電池の発電の際に、電極構造体に生成水が浸透して、該電極構造体が膨張し、ウェブが基板に接近する方向に押圧されても、弾性変形許容部によって前記リブが弾性変形する。このため、電極構造体の膨張が許容され、電極構造体に発生する内部応力が低減され、電極構造体の損傷が防止される。
(Function)
In the invention according to any one of claims 1 to 4, since the elastic deformation allowing portion is provided on the pair of ribs of the protruding portion, the generated water is generated in the electrode structure during power generation of the fuel cell. Even if the electrode structure expands and the web is pressed in the direction approaching the substrate, the rib is elastically deformed by the elastic deformation allowing portion. For this reason, expansion of the electrode structure is allowed, internal stress generated in the electrode structure is reduced, and damage to the electrode structure is prevented.

本発明によれば、電極構造体の損傷を防止することができるとともに、発電効率を向上することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to prevent damage to an electrode structure, electric power generation efficiency can be improved.

この発明のセパレータを用いた燃料電池の部分断面図。The fragmentary sectional view of the fuel cell using the separator of this invention. 燃料電池の発電セルの構成部品を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the component of the electric power generation cell of a fuel cell. セパレータの突条部の中心を通る断面図。Sectional drawing which passes along the center of the protrusion part of a separator. (a)はこの発明の別のセパレータの製造に用いられる蛇行状部を有する平板材の部分断面図、(b)は成形されたセパレータの部分断面図。(A) is a fragmentary sectional view of the flat plate material which has a meandering part used for manufacture of another separator of this invention, (b) is a fragmentary sectional view of the shape | molded separator. この発明の別の実施形態のセパレータの部分断面図。The fragmentary sectional view of the separator of another embodiment of this invention. この発明の別の実施形態のセパレータの部分断面図。The fragmentary sectional view of the separator of another embodiment of this invention. 従来の燃料電池の電極構造体及びセパレータの部分断面図。The fragmentary sectional view of the electrode structure and separator of the conventional fuel cell.

以下、本発明を具体化した燃料電池用セパレータの一実施形態を図1〜図3にしたがって説明する。
最初に、図2に基づいて、本実施形態のセパレータを用いた燃料電池について説明する。
Hereinafter, an embodiment of a fuel cell separator embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
First, a fuel cell using the separator of this embodiment will be described with reference to FIG.

この燃料電池の発電セル10を構成する電極構造体11は、四角環状の枠体12と、該枠体12の内側に収容された固体高分子電解質膜13と、該固体高分子電解質膜13の表面に積層されたガス拡散電極としての正電極層14及び負電極層15とによって構成されている。前記枠体12及び正電極層14の表面には正極用のセパレータ16が当接され、前記枠体12及び負電極層15の表面には負極用のセパレータ17が当接される。この発電セル10が多数枚積層されて燃料電池スタックとして構成される。   An electrode structure 11 constituting the power generation cell 10 of the fuel cell includes a square annular frame 12, a solid polymer electrolyte membrane 13 accommodated inside the frame 12, and a solid polymer electrolyte membrane 13. It is comprised by the positive electrode layer 14 and the negative electrode layer 15 as a gas diffusion electrode laminated | stacked on the surface. A positive separator 16 is brought into contact with the surfaces of the frame 12 and the positive electrode layer 14, and a negative separator 17 is brought into contact with the surfaces of the frame 12 and the negative electrode layer 15. A large number of the power generation cells 10 are stacked to constitute a fuel cell stack.

前記正極用のセパレータ16の前記正電極層14に接触する面には、酸化ガス流路用溝18が上下方向に、かつ互いに平行に形成されている。この酸化ガス流路用溝18の開口19が前記正電極層14によって閉塞されることにより酸化ガス流路20が形成されている。前記セパレータ16の上部には酸素ガス供給孔21が形成され、該酸素ガス供給孔21から共通ガス流路22を通して酸素ガスが前記各酸化ガス流路20に分配供給されるようになっている。前記セパレータ16の下部には酸素ガス排出孔23が形成され、各酸化ガス流路20から発電に供された酸素オフガスが共通ガス流路24を通して酸素ガス排出孔23から排出されるようになっている。   On the surface of the positive electrode separator 16 in contact with the positive electrode layer 14, an oxidizing gas channel groove 18 is formed in the vertical direction and parallel to each other. The opening 19 of the oxidizing gas channel groove 18 is closed by the positive electrode layer 14 to form an oxidizing gas channel 20. An oxygen gas supply hole 21 is formed in the upper part of the separator 16, and oxygen gas is distributed and supplied from the oxygen gas supply hole 21 to the oxidant gas flow paths 20 through the common gas flow path 22. An oxygen gas discharge hole 23 is formed in the lower part of the separator 16, and oxygen off-gas supplied for power generation from each oxidizing gas flow path 20 is discharged from the oxygen gas discharge hole 23 through the common gas flow path 24. Yes.

前記負極用のセパレータ17の前記負電極層15に接触する面には、燃料ガス流路用溝25が上下方向に、かつ互いに平行に形成されている。このガス流路用溝25の開口26が前記負電極層15によって閉塞されることにより燃料ガス流路27が形成されている。前記セパレータ17の上部には燃料ガス供給孔28が形成され、該燃料ガス供給孔28からガス流路(図示しないが前記共通ガス流路22参照)を通して燃料ガスが前記各燃料ガス流路27に分配供給されるようになっている。前記セパレータ17の下部には燃料ガス排出孔29が形成され、各燃料ガス流路27から発電に供された燃料オフガスが共通ガス流路(図示しないが前記共通ガス流路24参照)を通して燃料ガス排出孔29から排出されるようになっている。なお、前記枠体12には前記酸素ガス供給孔21及び燃料ガス供給孔28を連通する通路12aが形成され、前記酸素ガス排出孔23及び燃料ガス排出孔29を連通する通路12bが形成されている。   On the surface of the negative electrode separator 17 in contact with the negative electrode layer 15, fuel gas channel grooves 25 are formed in the vertical direction and parallel to each other. A fuel gas channel 27 is formed by closing the opening 26 of the gas channel groove 25 by the negative electrode layer 15. A fuel gas supply hole 28 is formed in the upper portion of the separator 17, and fuel gas passes from the fuel gas supply hole 28 to each fuel gas flow path 27 through a gas flow path (not shown, but see the common gas flow path 22). It is designed to be distributed. A fuel gas discharge hole 29 is formed in the lower part of the separator 17, and the fuel off-gas supplied to the power generation from each fuel gas passage 27 passes through a common gas passage (not shown, but see the common gas passage 24). The gas is discharged from the discharge hole 29. The frame 12 is formed with a passage 12a that communicates the oxygen gas supply hole 21 and the fuel gas supply hole 28, and a passage 12b that communicates the oxygen gas discharge hole 23 and the fuel gas discharge hole 29. Yes.

次に、前記セパレータ16の構成について説明する。なお、一方のセパレータ17は、他方のセパレータ16と同様に構成されているので、構成の説明を省略する。この実施形態においては、図1において、セパレータ16のガス流路用溝18(酸化ガス流路20)の両側を左右とし、正電極層14側を上部、正電極層14から離れる側を下部とする。   Next, the configuration of the separator 16 will be described. Since one separator 17 is configured in the same manner as the other separator 16, description of the configuration is omitted. In this embodiment, in FIG. 1, both sides of the gas flow channel groove 18 (oxidation gas flow channel 20) of the separator 16 are left and right, the positive electrode layer 14 side is the upper side, and the side away from the positive electrode layer 14 is the lower side. To do.

図1に示すように、セパレータ16の基板35の左右両側縁には、リブ36が一体に、かつ上端(正電極層14側)ほど互いに間隔が大きくなるように傾斜状態に成形され、両リブ36の先端部間には、正電極層14に接触される平板状のウェブ37が一体に成形されている。前記両リブ36及びウェブ37によって基板35に複数の突条部Tが互いに平行に形成されている。各突条部Tの間に前記ガス流路用溝18が形成され、前記正電極層14によってガス流路用溝18の開口19が閉塞されることで、前記ガス流路用溝18が酸化ガス流路20に形成されている。   As shown in FIG. 1, ribs 36 are integrally formed on both left and right edges of the substrate 35 of the separator 16 and are inclined so that the distance between the upper ends (on the positive electrode layer 14 side) increases. A flat plate web 37 that is in contact with the positive electrode layer 14 is integrally formed between the tip portions of 36. A plurality of protrusions T are formed on the substrate 35 in parallel with each other by the ribs 36 and the web 37. The gas channel groove 18 is formed between the protrusions T, and the gas channel groove 18 is oxidized by closing the opening 19 of the gas channel groove 18 with the positive electrode layer 14. It is formed in the gas flow path 20.

前記基板35に対するリブ36の傾斜角αは、例えば50°〜80°の範囲に設定され、この実施形態では70°に設定されている。前記基板35とリブ36の境界部38は、ガス流路用溝18の外側に膨らむ円弧状に成形されている。前記リブ36とウェブ37の境界部39は、ウェブ37の幅方向外側に膨らむ円弧状に成形されている。前記突条部Tの内側に形成された溝は、燃料電池の発電の際に冷却水を流すための冷却水用溝40として用いられる。   The inclination angle α of the rib 36 with respect to the substrate 35 is set in a range of 50 ° to 80 °, for example, and in this embodiment is set to 70 °. The boundary portion 38 between the substrate 35 and the rib 36 is formed in an arc shape that swells outside the gas flow channel groove 18. A boundary portion 39 between the rib 36 and the web 37 is formed in an arc shape that swells outward in the width direction of the web 37. The groove formed on the inner side of the protrusion T is used as a cooling water groove 40 for flowing cooling water during power generation of the fuel cell.

前記リブ36の薄肉部36aの板厚t1は、前記境界部38,39の板厚t2,t3寸法よりも薄く設定され、両リブ36全体が弾性変形許容部としての薄肉部36aとなっている。   The plate thickness t1 of the thin portion 36a of the rib 36 is set to be thinner than the plate thickness t2 and t3 dimensions of the boundary portions 38 and 39, and the entire rib 36 is a thin portion 36a as an elastic deformation allowing portion. .

図2に示すように、セパレータ16,17に形成された突条部Tは、図示が簡略化されている。突条部Tのリブ36及びウェブ37の両端開口部は、図3に示すように弾性変形が可能な薄い板厚の閉塞リブ361によって閉塞され、共通ガス流路22,24と冷却水用溝40とを区画している。なお、図3においては、セパレータ16に対し、前記冷却水用溝40に冷却水を循環供給する構成が施されるが、これは図示されていない。   As shown in FIG. 2, the protrusions T formed on the separators 16 and 17 are simplified in illustration. As shown in FIG. 3, the ribs 36 of the ridge T and the openings of both ends of the web 37 are closed by thin plate-like closing ribs 361 that can be elastically deformed, and the common gas flow paths 22 and 24 and the cooling water groove 40. In FIG. 3, the separator 16 is configured to circulate and supply cooling water to the cooling water groove 40, but this is not shown.

上記実施形態の燃料電池用セパレータによれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)上記実施形態では、図1に示すように、セパレータ16のリブ36に弾性変形を許容する薄肉部36aを形成した。このため、燃料電池の発電の際に、水素と酸素が反応してカソードの酸化ガス流路20に生成される生成水が電極構造体11に含浸されて電極構造体11が膨張しても問題が生じない。即ち、前記セパレータ16のウェブ37に突条部Tを圧縮するQ矢印方向に押圧力が作用したとき、前記薄肉部36aが弾性変形して、ウェブ37が下方に変位するので、正電極層14とウェブ37の接触面の面圧が増大するのを防止することができる。この結果、電極構造体11の内部に前記押圧力によって生じる内部応力を低減し、電極構造体11の損傷を防止することができる。
According to the fuel cell separator of the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the thin portion 36 a that allows elastic deformation is formed in the rib 36 of the separator 16. For this reason, there is a problem even when the electrode structure 11 expands when the electrode structure 11 is impregnated with the generated water generated in the oxidizing gas flow path 20 of the cathode when hydrogen and oxygen react during power generation of the fuel cell. Does not occur. That is, when a pressing force is applied to the web 37 of the separator 16 in the direction of the arrow Q compressing the ridge T, the thin portion 36a is elastically deformed and the web 37 is displaced downward, so that the positive electrode layer 14 It is possible to prevent the contact pressure of the contact surface between the web 37 and the web 37 from increasing. As a result, internal stress generated by the pressing force inside the electrode structure 11 can be reduced, and damage to the electrode structure 11 can be prevented.

(2)上記実施形態では、リブ36が薄肉部36aによって弾性変形されるので、燃料電池の低負荷の発電状態において、生成水の量が減少して、前記電極構造体11が乾燥状態となって、電極構造体11が収縮した場合には、リブ36の薄肉部36aが弾性変形してウェブ37が正電極層14に適正に押圧される。このため、正電極層14とウェブ37の接触面圧を適正に保持することができ、電気抵抗が増大するのを防止して、発電効率を向上することができる。   (2) In the above embodiment, since the rib 36 is elastically deformed by the thin portion 36a, the amount of generated water is reduced and the electrode structure 11 is in a dry state in a low load power generation state of the fuel cell. When the electrode structure 11 contracts, the thin portion 36a of the rib 36 is elastically deformed and the web 37 is appropriately pressed against the positive electrode layer 14. For this reason, the contact surface pressure between the positive electrode layer 14 and the web 37 can be properly maintained, and an increase in electric resistance can be prevented, thereby improving power generation efficiency.

(3)上記実施形態では、図3に示すように、突条部Tの両端部の閉塞リブ361を薄肉にしたので、突条部Tの両端部における弾性変形を許容して、電極構造体11の膨張又は収縮に適正に対応することができる。   (3) In the above embodiment, as shown in FIG. 3, since the blocking ribs 361 at both ends of the ridge T are thinned, the elastic deformation at both ends of the ridge T is allowed, and the electrode structure 11 expansion or contraction can be appropriately handled.

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図4(a)に示すように、図示しない成形装置を用いて、被加工材47に蛇行状部36bを成形する。その後、この被加工材47を成形装置を用いて成形し、図4(b)に示すようにセパレータ16を成形する。この実施形態の場合にも、前述した実施形態と同様の効果がある。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
As shown in FIG. 4A, the meandering portion 36b is formed on the workpiece 47 by using a forming apparatus (not shown). Thereafter, the workpiece 47 is formed using a forming apparatus, and the separator 16 is formed as shown in FIG. This embodiment also has the same effect as the above-described embodiment.

・図5に示すように、前記両リブ36の境界部39側に薄肉部36aを部分的に形成し、薄肉部36a以外の厚肉部36cを、突条部Tの内側に形成された冷却水用溝40側に隆起するように形成してもよい。この場合には酸化ガス流路20の通路面積を低減することなく、薄肉部36a及び厚肉部36cを形成することができる。   -As shown in FIG. 5, the thin part 36a is partially formed in the boundary part 39 side of the both ribs 36, and the thick part 36c other than the thin part 36a is formed on the inner side of the protrusion T. You may form so that it may protrude to the groove | channel 40 for water. In this case, the thin portion 36a and the thick portion 36c can be formed without reducing the passage area of the oxidizing gas passage 20.

・図6に示すように、前記ウェブ37の板厚寸法を、基板35及びリブ36の板厚寸法よりも大きくしてもよい。   As shown in FIG. 6, the thickness of the web 37 may be larger than the thickness of the substrate 35 and the ribs 36.

T…突条部、18,25…ガス流路用溝、35…基板、36…リブ、36a…薄肉部、36b…蛇行状部、36c…厚肉部、37…ウェブ、40…冷却水用溝。   T ... ridge part, 18, 25 ... groove for gas flow path, 35 ... substrate, 36 ... rib, 36a ... thin part, 36b ... meandering part, 36c ... thick part, 37 ... web, 40 ... for cooling water groove.

Claims (4)

基板にリブとウェブとよりなる複数の突条部を平行に形成して、各突条部の間にガス流路用溝を形成した燃料電池用セパレータにおいて、
前記突条部の左右一対のリブを前記基板からウェブに行くに従って間隔が大きくなるようにそれぞれ傾斜させ、前記リブに対し、前記ウェブが前記基板に接近する方向への外力を受けたとき、該両リブを弾性変形させる弾性変形許容部を設けたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
In a fuel cell separator in which a plurality of ridges composed of ribs and webs are formed in parallel on a substrate, and gas channel grooves are formed between the ridges,
When the pair of left and right ribs of the ridge is inclined so that the interval increases from the substrate to the web, and the rib receives an external force in the direction in which the web approaches the substrate, A fuel cell separator comprising an elastic deformation allowing portion for elastically deforming both ribs.
請求項1において、前記弾性変形許容部は、前記両リブに形成された薄肉部であることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the elastic deformation allowing portion is a thin portion formed on the both ribs. 請求項1において、前記弾性変形許容部は、両リブに形成された蛇行状部であることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 2. The fuel cell separator according to claim 1, wherein the elastic deformation allowing portion is a meandering portion formed on both ribs. 請求項1において、前記弾性変形許容部は、前記両リブに部分的に形成された薄肉部であって、薄肉部以外の厚肉部は、突条の内側に形成された冷却水用溝側に隆起するように形成されていることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 2. The elastic deformation allowing portion according to claim 1, wherein the elastic deformation allowing portion is a thin portion partially formed on the both ribs, and the thick portion other than the thin portion is formed on the cooling water groove side formed inside the protrusion. A separator for a fuel cell, wherein the separator is formed so as to protrude.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104226A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 日産自動車株式会社 Fuel cell stack

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017104226A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
CN108292761A (en) * 2015-12-15 2018-07-17 日产自动车株式会社 Fuel cell pack
JPWO2017104226A1 (en) * 2015-12-15 2018-09-27 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
US10673079B2 (en) 2015-12-15 2020-06-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
CN108292761B (en) * 2015-12-15 2021-11-02 日产自动车株式会社 Fuel cell stack

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