JP2019145219A - Manufacturing method of master cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a master cell used for inspection of a pressure loss measuring device that measures the pressure loss of a single fuel cell.
この種の圧力損失測定機器として、一対の金属プレートと各金属プレートの間にチタンなどからなる金属部材を挟み込んで一体化した燃料電池単セルに対して、治具を対向配置し、この燃料電池単セルの圧力損失を測定するものが開示されている(特許文献1参照)。 As this type of pressure loss measuring device, a jig is disposed opposite to a fuel cell single cell integrated with a metal member made of titanium or the like sandwiched between a pair of metal plates and each metal plate. What measures the pressure loss of a single cell is indicated (refer to patent documents 1).
特許文献1に記載の圧力損失測定機器により測定される燃料電池単セルの圧力損失は、燃料電池単セルの性能と直結しており、燃料電池単セルが圧力損失測定機器により正常に測定されているか否かを検査することが必要である。圧力損失測定機器を検査する方法として、燃料電池単セルの圧力損失の基準となる値に設定されたマスターセルを圧力損失測定機器により測定させ、この圧力損失測定機器により測定された圧力損失が、マスターセルの基準値と一致しているか否かで圧力損失測定機器が正常に測定しているか否かを検査する方法がある。一般に、複数の圧力損失測定機器に対してそれぞれの圧力損失測定機器の個体差を把握するために、マスターセルの圧力損失の基準値と、このマスターセルを各圧力損失測定機器で測定した測定データとの間の関係をグラフにした検量線が作成される。各圧力損失測定機器においては、この検量線に基づいて測定データが取得される。したがって、マスターセルは、複数の圧力損失測定機器についてそれぞれ用意する必要がある。 The pressure loss of the fuel cell single cell measured by the pressure loss measuring device described in Patent Document 1 is directly connected to the performance of the fuel cell single cell, and the fuel cell single cell is normally measured by the pressure loss measuring device. It is necessary to check whether or not. As a method of inspecting the pressure loss measuring device, the master cell set to a value that serves as a reference for the pressure loss of the single fuel cell is measured by the pressure loss measuring device, and the pressure loss measured by the pressure loss measuring device is There is a method for inspecting whether or not the pressure loss measuring device is measuring normally based on whether or not it matches the reference value of the master cell. In general, in order to grasp the individual differences of each pressure loss measuring device for multiple pressure loss measuring devices, the reference value of the pressure loss of the master cell and the measurement data obtained by measuring this master cell with each pressure loss measuring device A calibration curve is created that graphs the relationship between and. In each pressure loss measuring instrument, measurement data is acquired based on this calibration curve. Therefore, it is necessary to prepare a master cell for each of a plurality of pressure loss measuring devices.
しかしながら、複数のマスターセルを、それぞれ異なった圧力損失の基準値が得られるように製造するには、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造すると、異なった金型が必要になるなど、生産コストが増大してしまうというという問題がある。 However, in order to manufacture a plurality of master cells so that different pressure loss reference values can be obtained, if different individual members are manufactured by a machine tool equipped with a mold or the like, different molds are produced. There is a problem that production costs increase, such as being necessary.
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、異なる圧力損失の基準値を有する複数のマスターセルを製造する際に、生産コストを低減することができるマスターセルの製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and a manufacturing method of a master cell that can reduce production cost when manufacturing a plurality of master cells having different reference values of pressure loss. The issue is to provide.
本発明に係るマスターセルの製造方法は、燃料電池単セルの圧力損失を測定する圧力損失測定機器の検査に使用されるマスターセルの製造方法であって、流路を有する2つのセパレータの間に、前記燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有する金属部材を挟むとともに、前記セパレータと前記金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、前記マスターセルに要求される圧力損失の値に応じて、前記熱可塑性シートの枚数を調整することを特徴とする。 A manufacturing method of a master cell according to the present invention is a manufacturing method of a master cell used for inspection of a pressure loss measuring device that measures the pressure loss of a single fuel cell, and is between two separators having a flow path. In addition, a metal member having the same thickness as the membrane electrode gas diffusion layer assembly constituting the fuel cell single cell is sandwiched, and a thermoplastic sheet is sandwiched between the separator and the metal member, which is required for the master cell. The number of thermoplastic sheets is adjusted according to the pressure loss value.
本発明に係るマスターセルの製造方法は、2つのセパレータの間に、金属部材を挟むとともに、セパレータと金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、マスターセルの圧力損失の値に応じて、熱可塑性シートの枚数を調整することでマスターセルを製造している。この構成により、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造する必要は無く、それぞれ異なった圧力損失の値を有するマスターセルでも、熱可塑性シートの枚数を調整するだけで、同一の部材で製造される。 The master cell manufacturing method according to the present invention sandwiches a metal member between two separators, sandwiches a thermoplastic sheet between the separator and the metal member, and heats depending on the pressure loss value of the master cell. The master cell is manufactured by adjusting the number of plastic sheets. With this configuration, there is no need to manufacture different and different members with a machine tool equipped with a mold or the like, and even with a master cell having different pressure loss values, just adjusting the number of thermoplastic sheets, Manufactured with the same material.
本発明によれば、異なる圧力損失の基準値を有する複数のマスターセルを製造する際に、生産コストを低減することができるマスターセルの製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when manufacturing the several master cell which has the reference value of different pressure loss, the manufacturing method of the master cell which can reduce production cost can be provided.
本発明に係るマスターセルの製造方法を適用した実施形態に係るマスターセル10の製造方法について図面を参照して説明する。まず、実施形態に係るマスターセル10の構成について説明する。
The manufacturing method of the
マスターセル10は、図1(a)、図1(b)、図1(c)に示すように、一方のセパレータ11と他方のセパレータ12と、金属部材13と、熱可塑性シート14と、ガスケット15と、接着シート16とにより構成されている。マスターセル10は、燃料電池単セルと同じ形状と厚みを有しており、燃料電池単セルの生産設備に燃料電池単セルと同様にセットすることができ、例えば自動搬送装置により燃料電池単セルと同様に搬送することができるように構成されている。
As shown in FIGS. 1 (a), 1 (b), and 1 (c), the
セパレータ11は、燃料電池セルを構成するセパレータと同様に形成されている。セパレータ11は、例えば、燃料電池単セルの膜電極ガス拡散層接合体を構成するアノード側ガス拡散層に接合されるアノード側セパレータと同様に形成されており、アノード側ガス拡散層の表面に沿って燃料ガスとしての水素を流す燃料ガス流路と同様の流路11aが形成されている。また、図示しないマニホールドが接続される6個の開口11bが形成されている。
The
セパレータ12は、燃料電池セルを構成するセパレータと同様に形成されている。セパレータ12は、例えば、燃料電池単セルの膜電極ガス拡散層接合体を構成するカソード側ガス拡散層に接合されるカソード側セパレータと同様に形成されており、カソード側ガス拡散層の表面に沿って酸化剤ガスとしての空気を流す酸化剤ガス流路と同様の流路12aが形成されている。また、図示しないマニホールドが接続される6個の開口12bが形成されている。
The
金属部材13は、セパレータ11とセパレータ12との間に挟まれており、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有している。なお、ここでいう同一は、厳密に同じ厚みに限定されるものではなく、所定の誤差範囲に収まる同程度の厚みも含まれる。金属部材13は、板状のチタン(Ti)からなり、セパレータ11側の金属部材13aと、セパレータ12側の金属部材13bとにより構成されている。金属部材13aおよび金属部材13bは、520N/mm2程度の引張強さを有している。なお、膜電極ガス拡散層接合体は、膜電極接合体、アノード側ガス拡散層およびカソード側ガス拡散層で構成されており、膜電極接合体は、電解質膜、アノード触媒層およびカソード触媒層の接合体で構成されている。
The
熱可塑性シート14は、熱可塑性を有する合成樹脂からなり、セパレータ11と金属部材13aとの間およびセパレータ12と金属部材13bとの間にそれぞれ挟み込まれる少なくとも1枚の所定の厚み(mm)を有するシートからなる。熱可塑性シート14はその一部を、セパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12a内に入り込ませることで、流路11aおよび流路12aの断面積(mm2)の大小が調整され、マスターセル10の圧力損失(Pa)の値が調整されるように構成されている。
The
例えば、所定の厚み(mm)を有する熱可塑性シート14の枚数を増加させると、熱可塑性シート14のセパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12a内に入り込む量が増大し、セパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12aの断面積が比較的小さくなる。その結果、セパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12aを流通する流体の圧力損失(Pa)の値が大きくなる。
For example, when the number of the
これとは反対に、熱可塑性シート14の枚数を減少させると、熱可塑性シート14のセパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12a内に入り込む量が減少し、セパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12aの断面積が比較的に大きくなる。その結果、セパレータ11の流路11aおよびセパレータ12の流路12aを流通する流体の圧力損失(Pa)の値が小さくなる。
On the contrary, when the number of the
したがって、熱可塑性シート14の装着枚数を増減することにより、圧力損失の値を増減することができる。熱可塑性シート14の所定の厚みは、マスターセル10の大きさ、構造、材質などの設定諸元や実験値などのデータに基づいて、適宜選択される。
Therefore, the value of the pressure loss can be increased or decreased by increasing or decreasing the number of the
ガスケット15は、ゴムや熱可塑性エラストマーなどの弾性材料で形成されており、セパレータ11の露出する表面に取り付けられている。ガスケット15は、燃料電池単セルを積層して燃料電池単セルの積層体を形成する際に、隣り合う2つのセパレータの間で、密着し、反応ガスや冷却媒体の外部への漏れ出しを防止する機能を有している。
The
接着シート16は、セパレータ11とセパレータ12とを接着するシートで構成されており、高い接着性とシール性を有する接着シートからなる。接着シート16は、例えば、接着性を備えたポリエステル系樹脂や変性オレフィン系樹脂である熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂で形成されている。また、接着シート16は、燃料電池セルの製造に使用される接着剤と同等のUV(紫外線)硬化型の接着剤により、金属部材13a、13bと接着されるように構成されている。
The
次いで、実施形態に係るマスターセル10の製造方法について図面を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、マスターセル10の各構成要素となる、別個に製造されて所定の位置に保管されているセパレータ11、セパレータ12、金属部材13a、金属部材13b、熱可塑性シート14、ガスケット15および接着シート16の取り出しの準備をする。マスターセル10を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。
First, the
次いで、必要な各構成要素を取り出し、所定の設備、組付け工具および治具などにより、金属部材13bと接着シート16とをUV(紫外線)硬化型の接着剤により接着する。続いて、図1(c)に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ12、必要な枚数の熱可塑性シート14、接着された金属部材13bおよび接着シート16、必要な枚数の熱可塑性シート14、セパレータ11を積み重ねる。
Next, each necessary component is taken out, and the
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、セパレータ12に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14と、セパレータ11に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14とが溶けて、それぞれ、セパレータ12の流路12a内およびセパレータ11の流路11a内に熱可塑性シート14の一部が侵入する。
Next, the stacked components are thermocompression bonded. During this thermocompression bonding, the required number of
次いで、図1(c)に示すように、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ11の表面の所定の位置にガスケット15が取り付けられる。なお、ガスケット15は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 1C, a
本実施形態に係るマスターセル10の製造方法においては、熱可塑性シート14の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル10の圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施形態に係るマスターセル10は、熱可塑性シート14の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル10が作製される。
In the manufacturing method of the
具体的には、熱可塑性シート14が溶けて流路11a内および流路12a内に侵入する厚みが、35μm程度であると、熱可塑性シート14の侵入が無いものに比べて、圧力損失が1.25倍程度増加し、侵入する厚みが、75μm程度であると、熱可塑性シート14の侵入が無いものに比べて、圧力損失が2.25倍程度増加する。熱可塑性シート14は、10μm程度の厚みの単位で作製することができるので、所望の圧力損失に応じて使用枚数を適宜選択することができる。
Specifically, when the thickness at which the
また、熱可塑性シート14の使用枚数は、熱可塑性シート14を使用しないものに比べて、1枚の使用で圧力損失が1.5倍、2枚の使用で2.5倍程度に変化させることができる。実際の燃料電池セルの圧力損失もこのくらいの倍率の範囲で変化するので、実際の燃料電池セルに近い圧力損失の値を有するマスターセルを製造することができる。
Further, the number of
また、マスターセル10は、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン(Ti)からなる金属部材13を使用している。その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル10は、金属部材13が変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。
The
実施形態に係るマスターセル10の製造方法においては、マスターセル10が膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン(Ti)からなる、セパレータ11側の金属部材13aと、セパレータ12側の金属部材13bとを有する金属部材13で代替する構造について説明した。
In the manufacturing method of the
しかしながら、本発明に係るマスターセルの製造方法においては、膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有するチタン(Ti)からなる金属部材13以外の異なる部材で構成するようにしてもよい。以下、チタン(Ti)からなる金属部材13以外の異なる部材で構成した実施例1、実施例2および実施例3について図面を参照して説明する。
However, in the manufacturing method of the master cell which concerns on this invention, you may make it comprise with different members other than the
<実施例1>
実施例1に係るマスターセル10Aは、実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されるが、チタン(Ti)からなる金属部材13が、部材13Aで構成される点が異なっている。
<Example 1>
The
具体的には、実施例1に係るマスターセル10Aは、図2(a)、図2(b)、図2(c)に示すように、金属部材13が部材13Aで構成される以外は実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル10と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
Specifically, the
部材13Aは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ11側の金属部材13Aaと、セパレータ12側の金属部材13Abと、金属部材13Aaと金属部材1Abとの間に組み込まれたPETシート13Acとを有している。金属部材13Aaおよび金属部材13Abは、実施形態に係る金属部材13aおよび金属部材13bと形状の異なる板状のチタン(Ti)で形成されており、520N/mm2程度の引張強さを有している。
The
PETシート13Acは、熱可塑性を有するポリエチレンテレフタレート(PET)の板からなり、2.8GPa程度のヤング率を有しており、比較的に熱に強く、耐衝撃性を有している。なお、実施例1に係る部材13Aは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
The PET sheet 13Ac is made of a polyethylene terephthalate (PET) plate having thermoplasticity, has a Young's modulus of about 2.8 GPa, is relatively resistant to heat, and has impact resistance. In addition,
次いで、実施例1に係るマスターセル10Aの製造方法について、実施形態に係るマスターセル10と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
Next, the manufacturing method of the
まず、マスターセル10Aの部材13Aを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図2(c)に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ12、必要な枚数の熱可塑性シート14、金属部材13Ab、PETシート13Ac、金属部材13Aa、必要な枚数の熱可塑性シート14、セパレータ11を積み重ねる。
First, preparations for assembling predetermined equipment, assembling tools, jigs, and the like for manufacturing each component including the
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ12に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14と、セパレータ11に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14とが溶けて、それぞれ、セパレータ12の流路12a内およびセパレータ11の流路11a内に熱可塑性シート14の一部が侵入する。
Next, the stacked components are thermocompression bonded. During this thermocompression bonding, as in the embodiment, the required number of
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ11の表面の所定の位置にガスケット15が取り付けられる。ガスケット15は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
Next, as in the embodiment, the
本実施例1に係るマスターセル10Aの製造方法においても、熱可塑性シート14の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル10Aの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例1に係るマスターセル10Aは、熱可塑性シート14の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル10Aが作製される。
Also in the manufacturing method of the
また、マスターセル10Aは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のチタン(Ti)からなる金属部材13Aa、13Abと、PETシート13Acとにより構成される部材13Aを使用している。
In addition, the
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル10Aは、部材13Aが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル10Aは、金属部材13Aa、13Abの間にPETシート13Acが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
As a result, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly constituting the fuel cell actually manufactured, the change in pressure loss was caused by the change in the deflection of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Since the
<実施例2>
実施例2に係るマスターセル10Bは、実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されるが、チタン(Ti)からなる金属部材13が、部材13Bで構成される点が異なっている。
<Example 2>
The
具体的には、実施例2に係るマスターセル10Bは、図3(a)、図3(b)、図3(c)に示すように、金属部材13が部材13Bで構成される以外は実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル10と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
Specifically, the
部材13Bは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ11側の金属部材13Baと、セパレータ12側の金属部材13Bbと、金属部材13Baと金属部材13Bbとの間に組み込まれたPETシート13Bcとを有している。
The
金属部材13Baおよび金属部材13Bbは、板状のステンレス(SUS)で形成されており、520N/mm2程度の引張強さを有している。PETシート13Bcは、実施例1のPETシート13Acと同様に形成されている。なお、実施例2に係る部材13Bは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
The metal member 13Ba and the metal member 13Bb are formed of plate-like stainless steel (SUS) and have a tensile strength of about 520 N / mm 2 . The PET sheet 13Bc is formed in the same manner as the PET sheet 13Ac of Example 1. In addition, the
次いで、実施例2に係るマスターセル10Bの製造方法について、実施形態に係るマスターセル10と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
Next, regarding the manufacturing method of the
まず、マスターセル10Bの部材13Bを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図3(c)に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ12、必要な枚数の熱可塑性シート14、金属部材13Bb、PETシート13Bc、金属部材13Ba、必要な枚数の熱可塑性シート14、セパレータ11を積み重ねる。
First, preparations for assembling predetermined equipment, assembly tools, jigs, and the like for manufacturing each component including the
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ12に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14と、セパレータ11に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14とが溶けて、それぞれ、セパレータ12の流路12a内およびセパレータ11の流路11a内に熱可塑性シート14の一部が侵入する。
Next, the stacked components are thermocompression bonded. During this thermocompression bonding, as in the embodiment, the required number of
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ11の表面の所定の位置にガスケット15が取り付けられる。ガスケット15は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
Next, as in the embodiment, the
本実施例2に係るマスターセル10Bの製造方法においても、熱可塑性シート14の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル10Bの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例2に係るマスターセル10Bは、熱可塑性シート14の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル10Bが作製される。
Also in the manufacturing method of the
また、マスターセル10Bは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のステンレス(SUS)からなる金属部材13Ba、13Bbと、PETシート13Bcとにより構成される部材13Bを使用している。
The
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル10Bは、部材13Bが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル10Bは、金属部材13Ba、13Bbの間にPETシート13Bcが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
As a result, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly constituting the fuel cell actually manufactured, the change in pressure loss was caused by the change in the deflection of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Since the
<実施例3>
実施例3に係るマスターセル10Cは、実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されるが、チタン(Ti)からなる金属部材13が、部材13Cで構成される点が異なっている。
<Example 3>
The
具体的には、実施例3に係るマスターセル10Cは、図4(a)、図4(b)、図4(c)に示すように、金属部材13が部材13Cで構成される以外は実施形態に係るマスターセル10と同様に構成されている。なお、実施形態に係るマスターセル10と同様の構成は同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
Specifically, the
部材13Cは、燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同様の厚みを有しており、セパレータ11側の金属部材13Caと、セパレータ12側の金属部材13Cbと、金属部材13Caと金属部材13Cbとの間に組み込まれたポリスチレンシート13Ccとを有している。
The
金属部材13Caおよび金属部材13Cbは、板状のステンレス(SUS)で形成されており、520N/mm2程度の引張強さを有している。ポリスチレンシート13Ccは、2.8GPa程度のヤング率を有しており、熱可塑性を有するポリスチレン(PS)の板からなり、耐熱性を有している。なお、実施例3に係る部材13Cは、本発明に係るマスターセルの製造方法における金属部材を構成している。
The metal member 13Ca and the metal member 13Cb are made of plate-like stainless steel (SUS) and have a tensile strength of about 520 N / mm 2 . The polystyrene sheet 13Cc has a Young's modulus of about 2.8 GPa, is made of a polystyrene (PS) plate having thermoplasticity, and has heat resistance. Note that the
次いで、実施例3に係るマスターセル10Cの製造方法について、実施形態に係るマスターセル10と異なる部分について図面を参照して説明し、同様の構成については説明を省略する。
Next, a method for manufacturing the
まず、マスターセル10Cの部材13Cを含む各構成要素を製造する所定の設備、組付け工具および治具などの組み付けの準備をする。次いで、実施形態と同様、所定の設備などにより、図4(c)に示すように、紙面の下側から上側方向に順に、セパレータ12、必要な枚数の熱可塑性シート14、金属部材13Cb、ポリスチレンシート13Cc、金属部材13Ca、必要な枚数の熱可塑性シート14、セパレータ11を積み重ねる。
First, preparations for assembling predetermined equipment, assembly tools, jigs, and the like for manufacturing each component including the
次いで、重ねられた各構成要素を熱圧着する。この熱圧着の際に、実施形態と同様、セパレータ12に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14と、セパレータ11に隣接する必要な枚数の熱可塑性シート14とが溶けて、それぞれ、セパレータ12の流路12a内およびセパレータ11の流路11a内に熱可塑性シート14の一部が侵入する。
Next, the stacked components are thermocompression bonded. During this thermocompression bonding, as in the embodiment, the required number of
次いで、実施形態と同様、熱圧着された各構成要素におけるセパレータ11の表面の所定の位置にガスケット15が取り付けられる。ガスケット15は、重ねられた各構成要素を熱圧着する際に、各構成要素に含めて、同時に熱圧着するようにしてもよい。
Next, as in the embodiment, the
本実施例3に係るマスターセル10Cの製造方法においても、熱可塑性シート14の必要な枚数を適宜選択することにより、マスターセル10Cの圧力損失の必要な値を取得することができる。したがって、本実施例3に係るマスターセル10Cは、熱可塑性シート14の枚数を調整することにより、圧力損失の適正な値を有する複数のマスターセル10Cが作製される。
Also in the manufacturing method of the
また、マスターセル10Cは、燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体の代わりに膜電極ガス拡散層接合体と同様の形状を有する板状のステンレス(SUS)からなる金属部材13Ca、13Cbと、ポリスチレンシート13Ccとにより構成される部材13Cを使用している。
The
その結果、実際に製造される燃料電池セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体では、膜電極ガス拡散層接合体のたわみの変化により、圧力損失の変化が起きていたが、マスターセル10Cは、部材13Cが変形しないので、圧力損失の変化が起きず、安定した圧力損失の値が維持される。また、マスターセル10Cは、金属部材13Ca、13Cbの間にポリスチレンシート13Ccが挟まれているので、燃料電池単セルの短絡および耐電圧を測定する測定機器のマスターセルとしても使用することができる。
As a result, in the membrane electrode gas diffusion layer assembly constituting the fuel cell actually manufactured, the change in pressure loss was caused by the change in the deflection of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. Since the
以上に説明したように、実施形態および実施例1〜実施例3に係るマスターセル10、10A、10B、10Cは同様に構成されている。以下、実施形態および実施例1〜実施例3に係るマスターセル10、10A、10B、10Cの製造方法の効果について説明する。
As described above, the
本実施形態に係るマスターセル10の製造方法は、セパレータ11とセパレータ12の間に、金属部材13a、13bを挟むとともに、セパレータ11と金属部材13aとの間およびセパレータ12と金属部材13bとの間に、それぞれ熱可塑性シート14を挟み、マスターセル10の圧力損失の値に応じて、熱可塑性シート14の枚数を調整することでマスターセル10を製造している。
In the manufacturing method of the
この構成により、本実施形態に係るマスターセル10の製造方法は、それぞれ異なった別個の部材を金型などを備えた工作機械で製造する必要は無く、それぞれ異なった圧力損失の値を有するマスターセル10でも、熱可塑性シート14の必要な枚数を適宜選択するだけで、他の構成要素は同一の部材で製造することができるという効果が得られる。
With this configuration, the manufacturing method of the
また、本実施形態に係るマスターセル10は、セパレータ11とセパレータ12、熱可塑性シート14など燃料電池単セルと同一の構成要素で構成され、金属部材13a、13bのチタンの板材は、燃料電池単セルのセパレータの材料と同じ材料を使っており、また、接着シート16は、いわゆる3層シートを構成する接着シートと同じ材料を使っているので、燃料電池セルの作製や接合などの生産設備や材料を使用することができる。その結果、マスターセル10の生産コストを低減することができるという効果が得られる。
The
また、本実施形態に係るマスターセル10の製造方法で製造されたマスターセル10は、構成要素の金属部材13が変形しないので、マスターセル10の圧力損失の変化が起きることは無く、安定した圧力損失の値が維持されるという効果が得られる。
Further, in the
また、チタンからなる金属部材13a、13bが板状の平面を有しているため燃料電池セルに使用するUV型の接着剤で金属部材13a、13bと接着シート16を接着することができ、水素を流通させるいわゆる水素極と、酸素を流通させるいわゆる空気極とを分離することができるため、本実施形態に係る製造方法により製造されたマスターセル10は、水素と空気の両方のマスターセルとして使用することができるという効果が得られる。
Further, since the
なお、燃料電池セルにおいてもセパレータの流路とガス拡散層の表面との間にできた空間をガスが通るため、平面を有するチタンからなる金属部材13a、13bで構成する構造の方が、実際の燃料電池セルに近い圧力損失の値を取得することができるという効果が得られる。
In the fuel cell as well, since gas passes through the space formed between the separator flow path and the surface of the gas diffusion layer, the structure constituted by the
さらに、本実施形態に係るマスターセル10の製造方法で製造されたマスターセル10は、従来のマスターセルの製造方法で製造されたマスターセルにおける問題を解消することができるという効果が得られる。即ち、従来の製造方法で製造されたマスターセルは、燃料電池単セルと形状が異なっていた。
Furthermore, the
その結果、図5に示す燃料電池単セルS/Aの機能を検査する検査設備100において、マスターセルで検査設備100に設けられた圧力損失測定機器101が正常に測定しているか否かを検査する際に、検査設備100を開けてマスターセルを検査設備100内に入れてセットする必要があり、1回の検査に時間が掛かるという問題があった。なお、検査設備100は、図5に示すように、各種の検査および圧力損失の測定を行う設備が設けられており、燃料電池セルS/Aを矢印方向に自動搬送して、順次各種の検査および圧力損失の測定が行われるように構成されている。
As a result, in the
本実施形態に係るマスターセル10の製造方法で製造されたマスターセル10は、従来のマスターセルとは異なり、燃料電池セルS/Aとほぼ同一の形状および大きさで構成されているので、通常の燃料電池セルS/Aをセットして自動搬送し、検査設備100で検査するのと同様に、燃料電池セルS/Aの代わりにマスターセル10をセットして自動搬送するだけで圧力損失測定機器101が正常に測定しているか否かを検査することができる。
Unlike the conventional master cell, the
その結果、従来のマスターセルで起きていた1回の検査に時間が掛かるという問題が解消され、圧力損失測定機器101の検査コストを低減することができるという効果が得られる。
As a result, it is possible to solve the problem that it takes a long time to perform one inspection that has occurred in the conventional master cell, and the effect that the inspection cost of the pressure
実施例1〜実施例3に係る10A、10B、10Cも、実施形態に係るマスターセル10と同様に製造されるので、実施形態に係るマスターセル10と同様、マスターセルの生産コストおよび圧力損失測定機器の検査コストを低減することができるという効果が得られる。
Since 10A, 10B, and 10C according to Examples 1 to 3 are also manufactured in the same manner as the
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
10・・・マスターセル、11・・・セパレータ、11a,12a・・・流路、12・・・セパレータ、13,13a,13b,13Aa,13Ba,13Ab,13Bb,13Cb・・・金属部材、13A,13B,13C・・・部材、13Ac,13Bc・・・PETシート、13Cc・・・ポリスチレンシート、14・・・熱可塑性シート、15・・・ガスケット、16・・・接着シート
DESCRIPTION OF
Claims (1)
流路を有する2つのセパレータの間に、前記燃料電池単セルを構成する膜電極ガス拡散層接合体と同一の厚みを有する金属部材を挟むとともに、前記セパレータと前記金属部材との間に熱可塑性シートを挟み、
前記マスターセルに要求される圧力損失の値に応じて、前記熱可塑性シートの枚数を調整することを特徴とするマスターセルの製造方法。 A method of manufacturing a master cell used for inspection of a pressure loss measuring device for measuring the pressure loss of a single fuel cell,
A metal member having the same thickness as the membrane electrode gas diffusion layer assembly constituting the fuel cell single cell is sandwiched between two separators having a flow path, and thermoplasticity is provided between the separator and the metal member. Sandwich the sheet,
A method for producing a master cell, comprising adjusting the number of the thermoplastic sheets according to a pressure loss value required for the master cell.
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