JP2015097146A - 燃料電池用セパレータおよび燃料電池スタックの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池用のセパレータ50は、燃料電池に用いられ、膜電極接合体に対向して配置される。セパレータ50は、膜電極接合体30の発電領域と対向するセパレータ中央領域50Aと、セパレータ中央領域50Aから外縁に延びる外縁部50Bと、外縁部50Bに設けられる冷却媒体供給マニホールド82a〜82cおよび冷却媒体排出マニホールド84a〜84cと、冷却媒体供給マニホールド82a〜82cからセパレータ中央領域50Aを介して冷却媒体排出マニホールド84a〜84cに至る流体流路領域と、外縁部50Bに設けられ、前記流体流路領域を囲むシールガスケット90と、前記流体流路領域の外側に設けられ、前記ガスケットの接着状態の評価のために試験的に外力が付与される剥離検査用ガスケット95と、を備える。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施形態における燃料電池システム10の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム10は、燃料電池スタック100を備えている。燃料電池スタック100は、エンドプレート110と、絶縁板120と、集電板130と、複数の単セル140と、集電板130と、絶縁板120と、エンドプレート110とが、この順に積層されたスタック構造を有している。なお、単セル140の積層方向は、鉛直方向Yに垂直な方向(水平方向)Xとなっている。
図2は、アノード側セパレータ50におけるMEA30とは反対側の面を示す平面図である。図2において、表裏方向が積層方向Xであり、上下方向が鉛直方向Yである。アノード側セパレータ50およびカソード側セパレータ40は、ガス遮断性および電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成型したステンレス鋼やチタン鋼などの金属部材によって形成されている。本実施形態では、セパレータ40、50については、ステンレス鋼をプレス成型して作製した。
このように、本実施形態のカソード側セパレータ40によれば、シール用ガスケット90とは別に剥離検査用ガスケット95を設け、剥離検査用ガスケット95についての剥離検査を行うことで、シール用ガスケット90の接着力の評価を行うことができる。このために、剥離検査は、製品となるアノード側セパレータ50を用いて行うことができることから、検査用のセパレータを別途用意する必要がない。したがって、本実施形態のアノード側セパレータ50によれば、燃料電池スタックの製造工程内で剥離検査を行うことが可能となり、その検査に用いたアノード側セパレータ50を備える燃料電池スタック100を製品として使用することができることから、製品の歩留まりを向上することができるという効果を奏する。
・変形例1:
前記実施形態では、アノード側セパレータ50の外縁部50Bにおいて、各シールラインSL1〜SL5の外側となる領域の図2の左上隅に剥離検査用ガスケット95を設けたが、これに換えて、剥離検査用ガスケットを、各シールラインSL1〜SL5の外側となる領域における、図2の右上隅、左下隅、右下隅等の他の位置に設ける構成としてもよい。
前記実施形態では、アノード側セパレータ50のMEA30とは反対側の面に剥離検査用ガスケット95を設けたが、これに換えて、アノード側セパレータ50のMEA30側の面に剥離検査用ガスケットを設ける構成としてもよいし、カソード側セパレータ40のMEA30側の面に剥離検査用ガスケットを設けた構成としてもよい。アノード側セパレータ50のMEA30側の面に剥離検査用ガスケットを設けた場合には、アノード側セパレータ50のMEA30側の面に対するシール用ガスケットの接着力が評価対象となる。カソード側セパレータ40のMEA30側の面に剥離検査用ガスケットを設けた場合には、カソード側セパレータ40のMEA30側の面に対するシール用ガスケットの接着力が評価対象となる。
前記形態では、剥離検査用ガスケット95は、接着力の評価対象となるシール用ガスケット90と同じ材料で構成されるとともに、同じ接着方法で、シール用ガスケット90と同じ面に接着されていた。しかし、剥離検査用ガスケットは、評価対象となるシール用ガスケット90と、異なる材料で構成されていてもよいし、異なる接着方法で接着されていてもよいし、異なる面に接着されていてもよい。ただし、剥離検査用ガスケットは、評価対象となるシール用ガスケット90と、同じ材料で構成されるとともに、同じ接着方法で、同じ面に接着されている方が、剥離検査用ガスケットの接着状態についてのより確実な指標となり得るため好ましい。
上記実施形態では、接着力を評価するための検査は、ピンセットでつまみ突出方向に引っ張ることで検査用ガスケットを破断するものとしたが、これに限る必要はなく、他の方法によって行われるものとしてもよい。例えば、接着力を評価できれば、検査用ガスケットを必ずしも破断させなくてもよいし、ピンセットでつまむ方法に換えて別方法で検査用ガスケットに外力を加える構成としてもよいし、突出方向に引っ張る構成に換えて接着面に対し平行方向の外力を与えるようにしてもよい。
前記実施形態および各変形例では、燃料電池に固体高分子型燃料電池を用いたが、リン酸型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、固体酸化物形燃料電池等、種々の燃料電池に本発明を適用してもよい。
30…膜電極接合体
40…カソード側セパレータ
42…酸化剤ガス流路
50…アノード側セパレータ
50A…セパレータ中央領域
50B…外縁部
52…燃料ガス流路
54…冷却媒体流路
55…ゴム層
62…燃料ガス供給マニホールド
64…燃料ガス排出マニホールド
72、72a〜72e…酸化剤ガス供給マニホールド
74、74a〜74e…酸化剤ガス排出マニホールド
82、82a〜82c…冷却媒体供給マニホールド
82H…梁部
84、84a〜84c…冷却媒体排出マニホールド
90…シール用ガスケット
91…台座部
91a…接着層
92…突起部
95…剥離検査用ガスケット
95a…接着層
100…燃料電池スタック
110…エンドプレート
120…絶縁板
130…集電板
140…単セル
150…水素タンク
151…シャットバルブ
152…レギュレータ
153…配管
154…排出配管
160…エアポンプ
161…配管
163…排出配管
170…ラジエータ
171…ウォーターポンプ
172、173…配管
Y…鉛直方向
X…積層方向
Z…左右方向
SL1〜SL5…シールライン
Claims (3)
- 燃料電池に用いられ、膜電極接合体に対向して配置される燃料電池用セパレータであって、
前記膜電極接合体の発電領域と対向するセパレータ中央領域と、
前記セパレータ中央領域から外縁に延びる外縁部と、
前記外縁部に設けられる第1のマニホールドおよび第2のマニホールドと、
前記第1のマニホールドから前記セパレータ中央領域を介して前記第2のマニホールドに至る流体流路領域と、
前記外縁部に設けられ、前記流体流路領域を囲むガスケットと、
前記流体流路領域の外側に設けられ、前記ガスケットの接着状態の評価のために試験的に外力が付与される接着試験部と、
を備える燃料電池用セパレータ。 - 請求項1に記載の燃料電池用セパレータであって、
前記接着試験部は、前記ガスケットと同じ材料で構成されるとともに、前記ガスケットと同じ接着方法で、前記ガスケットと同じ面に接着されている、燃料電池用セパレータ。 - 膜電極接合体を、燃料電池用セパレータを介在させて複数、積層した燃料電池スタックの製造方法であって、
前記燃料電池用セパレータは、
前記膜電極接合体の発電領域と対向するセパレータ中央領域と、
前記セパレータ中央領域から外縁に延びる外縁部と、
前記外縁部に設けられる第1のマニホールドおよび第2のマニホールドと、
前記第1のマニホールドから前記セパレータ中央領域を介して前記第2のマニホールドに至る流体流路領域と、
前記外縁部に設けられ、前記流体流路領域を囲むガスケットと、
を備え、
前記製造方法は、
前記燃料電池用セパレータにおける前記流体流路領域の外側に、前記ガスケットの接着状態の評価のために試験的に外力が付与される接着試験部を設ける工程と、
前記接着試験部に外力を付与して接着状態を評価する工程と、
前記評価の結果が良好である場合に、当該燃料電池用セパレータを介在させた前記膜電極接合体の積層化を行う工程と、
を備える、燃料電池スタックの製造方法。
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