JP2019160558A - 燃料電池のセパレータ接合体及び燃料電池のセパレータ接合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方、第1セパレータと第2セパレータとが接合された接合部は、第1セパレータの露出部に対してレーザが照射されることにより形成される。このため、被膜に対してレーザが照射されることがなく、被膜へのレーザ照射に起因する溶接不良の発生を抑制することができる。
また、上記目的を達成するための燃料電池のセパレータ接合体の製造方法は、膜電極接合体と、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のアノード側に配置された第1セパレータと、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のカソード側に配置された第2セパレータと、を備えた単セルが複数積層された燃料電池スタックに適用され、前記単セルの積層方向において隣接する前記第1セパレータと前記第2セパレータとがレーザ溶接により互いに接合されたセパレータ接合体を製造する方法であって、前記第2セパレータにおける前記膜電極接合体に対向する側の面の全体に対して導電性粒子を含む被膜を形成する被膜形成工程と、前記第1セパレータのうち、前記第1セパレータの前記基材が露出された露出部に対してレーザを照射することにより前記第1セパレータと前記第2セパレータとをレーザ溶接する溶接工程と、を備える。
図1に示すように、固体高分子形燃料電池の燃料電池スタックは、膜電極接合体11が第1セパレータ30と第2セパレータ40とにより挟持された単セル10が複数積層された構造を有している。膜電極接合体11は、固体高分子膜よりなる電解質膜12と、電解質膜12を挟持する一対の電極触媒層13とを備えている。膜電極接合体11と各セパレータ30,40との間には、炭素繊維からなるガス拡散層14,15が設けられている。
図1及び図2に示すように、第1セパレータ30における膜電極接合体11に対向する側の面(同図の上面であり、以下、第1面35)のうち膜電極接合体11に当接する第1凸部31の頂面には、被膜50が設けられている。被膜50は、第1凸部31の頂面に塗布された第1層51と、第1層51の上に塗布された第2層52とからなる。また、第1セパレータ30の第1面35のうち、第1凸部31の頂面以外の部分には被膜50が設けられておらず、基材30aが露出している。なお、以降において、基材30aが露出している部分を露出部36と称する。
第2層52,62は、グラファイト粒子とポリフッ化ビニリデン(PVDF)樹脂からなる結合材とを有している。なお、ポリフッ化ビニリデンは熱可塑性樹脂であり、エポキシ樹脂は熱硬化性樹脂である。また、エポキシ樹脂の熱硬化温度は、ポリフッ化ビニリデン樹脂の融点よりも低い。
まず、図3(a)に示すように、第1セパレータ30の基材30aをプレス金型(図示略)によりプレスすることで、基材30aに第1凸部31及び第1凹部32を形成する。また、第2セパレータ40の基材40aについても基材30aと同様の方法で第2凸部41及び第2凹部42を形成する。
(1)燃料電池のセパレータ接合体20は、膜電極接合体11のアノード側に配置された第1セパレータ30における膜電極接合体11に対向する側の第1面35に、第1セパレータ30の基材30aが露出された露出部36が設けられている。膜電極接合体11のカソード側に配置された第2セパレータ40における膜電極接合体11に対向する側の第2面45の全体には、導電性粒子を含む被膜60が設けられている。接合部21は、第1セパレータ30の露出部36に対してレーザが照射されることにより形成されてなる。
一方、第1セパレータ30と第2セパレータ40とが接合された接合部21は、第1セパレータ30の露出部36に対してレーザが照射されることにより形成される。このため、各被膜50,60に対してレーザが照射されることがなく、各被膜50、60へのレーザ照射に起因する溶接不良の発生を抑制することができる。
こうした構成によれば、膜電極接合体11と第1セパレータ30との接触抵抗の増大を抑制することができる。
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第2層52,62を構成するグラファイト粒子に代えて、カーボンブラックなどの他端の導電性粒子を用いることもできる。
・第1セパレータ30の第1面35のうち接合部21に対応する部分のみを露出部36にし、同露出部36以外の部分に被膜50を設けることもできる。この場合、第1セパレータ30の第1面35のより広い範囲が被膜50により被覆されることから、腐食を効果的に抑制することができる。
Claims (3)
- 膜電極接合体と、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のアノード側に配置された第1セパレータと、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のカソード側に配置された第2セパレータと、を備えた単セルが複数積層された燃料電池スタックに適用され、前記単セルの積層方向において隣接する前記第1セパレータと前記第2セパレータとがレーザ溶接により互いに接合された接合部を有するセパレータ接合体において、
前記第1セパレータにおける前記膜電極接合体に対向する側の第1面には、前記第1セパレータの前記基材が露出された露出部が設けられており、
前記第2セパレータにおける前記膜電極接合体に対向する側の第2面の全体には、導電性粒子を含む被膜が設けられており、
前記接合部は、前記第1セパレータの前記露出部に対してレーザが照射されることにより形成されてなる、
燃料電池のセパレータ接合体。 - 前記第1セパレータの前記第1面のうち前記膜電極接合体に当接される部分には、導電性粒子を含む被膜が設けられている、
請求項1に記載の燃料電池のセパレータ接合体。 - 膜電極接合体と、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のアノード側に配置された第1セパレータと、金属板製の基材を有し、前記膜電極接合体のカソード側に配置された第2セパレータと、を備えた単セルが複数積層された燃料電池スタックに適用され、前記単セルの積層方向において隣接する前記第1セパレータと前記第2セパレータとがレーザ溶接により互いに接合されたセパレータ接合体を製造する方法において、
前記第2セパレータにおける前記膜電極接合体に対向する側の面の全体に対して導電性粒子を含む被膜を形成する被膜形成工程と、
前記第1セパレータのうち、前記第1セパレータの前記基材が露出された露出部に対してレーザを照射することにより前記第1セパレータと前記第2セパレータとをレーザ溶接する溶接工程と、を備える、
燃料電池のセパレータ接合体の製造方法。
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