JP2022170072A - Method for mounting gasket - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ガスケットの装着方法に関する。 The present disclosure relates to a method of installing a gasket.
燃料電池（ＦＣ）は、１つの単セル（以下、セルと記載する場合がある）又は複数の単セルを積層した燃料電池スタック（以下、単にスタックと記載する場合がある）で構成され、水素等の燃料ガスと酸素等の酸化剤ガスとの電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。なお、実際に燃料電池に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、酸化・還元に寄与しないガスとの混合物である場合が多い。特に酸化剤ガスは酸素を含む空気である場合が多い。
なお、以下では、燃料ガスや酸化剤ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。また、単セル、及び、単セルを積層した燃料電池スタックのいずれも、燃料電池と呼ぶ場合がある。
この燃料電池の単セルは、通常、膜電極接合体（ＭＥＡ：Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）を備える。
膜電極接合体は、固体高分子型電解質膜（以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ）の両面に、それぞれ、触媒層及びガス拡散層（ＧＤＬ、以下単に拡散層と記載する場合がある）が順に形成された構造を有している。そのため、膜電極接合体は、膜電極ガス拡散層接合体（ＭＥＧＡ）と称される場合がある。
単セルは、必要に応じて当該膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを有する。セパレータは、通常、ガス拡散層に接する面に反応ガスの流路としての溝が形成された構造を有している。なお、このセパレータは電子伝導性を持ち、発電した電気の集電体としても機能する。
燃料電池の燃料極（アノード）では、ガス流路及びガス拡散層から供給される燃料ガスとしての水素（Ｈ２）が触媒層の触媒作用によりプロトン化し、電解質膜を通過して酸化剤極（カソード）へと移動する。同時に生成した電子は、外部回路を通って仕事をし、カソードへと移動する。カソードに供給される酸化剤ガスとしての酸素（Ｏ２）は、カソードの触媒層でプロトンおよび電子と反応し、水を生成する。生成した水は、電解質膜に適度な湿度を与え、余剰な水はガス拡散層を透過して、系外へと排出される。
A fuel cell (FC) is composed of one single cell (hereinafter sometimes referred to as a cell) or a fuel cell stack (hereinafter sometimes simply referred to as a stack) in which a plurality of single cells are stacked, and hydrogen It is a power generation device that extracts electrical energy through an electrochemical reaction between a fuel gas such as gas and an oxidant gas such as oxygen. It should be noted that the fuel gas and oxidant gas that are actually supplied to the fuel cell are often mixtures with gases that do not contribute to oxidation/reduction. In particular, the oxidant gas is often air containing oxygen.
In the following, the fuel gas and the oxidant gas may be simply referred to as "reactant gas" or "gas" without particular distinction. Also, both a single cell and a fuel cell stack in which single cells are stacked may be referred to as a fuel cell.
A single cell of this fuel cell usually includes a membrane electrode assembly (MEA).
A membrane electrode assembly has a catalyst layer and a gas diffusion layer (GDL, hereinafter sometimes simply referred to as a diffusion layer) on both sides of a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as "electrolyte membrane"). It has a structure formed in order. Therefore, the membrane electrode assembly is sometimes called a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA).
A single cell has two separators sandwiching both sides of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, if necessary. The separator usually has a structure in which grooves are formed as flow paths for the reaction gas on the surface in contact with the gas diffusion layer. This separator has electronic conductivity and also functions as a current collector for the generated electricity.
At the fuel electrode (anode) of the fuel cell, hydrogen (H 2 ) as fuel gas supplied from the gas flow path and the gas diffusion layer is protonated by the catalytic action of the catalyst layer, passes through the electrolyte membrane, and reaches the oxidant electrode ( cathode). The co-generated electrons do work through an external circuit and travel to the cathode. Oxygen (O 2 ) as an oxidant gas supplied to the cathode reacts with protons and electrons in the catalyst layer of the cathode to produce water. The produced water gives moderate humidity to the electrolyte membrane, and excess water permeates the gas diffusion layer and is discharged out of the system.
燃料電池においては、膜電極接合体を含む電極部材を、セパレータで挟持したセルが発電単位となる。燃料電池は、セルを多数積層して構成される。電極部材の周囲や、隣り合うセパレータの間には、ガスや冷媒に対するシール性と絶縁性とを確保するために、枠状のゴムガスケットが装着される。
例えば特許文献１では、成形面に形成されためっき層表面のフッ素樹脂膜が剥離しにくく耐久性に優れた燃料電池ゴムガスケット用成形型、その製造方法および再生方法が開示されている。
In a fuel cell, a power generation unit is a cell in which an electrode member including a membrane electrode assembly is sandwiched between separators. A fuel cell is configured by stacking a large number of cells. Frame-shaped rubber gaskets are mounted around the electrode members and between adjacent separators in order to ensure sealing and insulating properties against gases and refrigerants.
For example, Patent Literature 1 discloses a molding die for a fuel cell rubber gasket in which the fluororesin film on the surface of the plating layer formed on the molding surface is difficult to peel off and has excellent durability, a method for manufacturing the same, and a method for regenerating the same.
特許文献２では、形状安定性に優れ、装着時の操作性が安定する燃料電池用ガスケットが開示されている。 Patent Literature 2 discloses a fuel cell gasket that has excellent shape stability and stable operability during installation.
特許文献３では、キャリアフィルムからガスケット本体を剥離しやすくし、かつ、スタッキング時におけるガスケット本体の位置ずれを抑止することができるガスケットが開示されている。 Patent Literature 3 discloses a gasket that facilitates peeling of the gasket body from the carrier film and that can prevent displacement of the gasket body during stacking.
燃料電池の製造工程の簡略化・短縮化をねらいとして、上記先行文献で用いられていた接着剤や離型剤を用いない工程が検討されている。ガスケットにはセパレータとの界面および型との界面の２つの界面が存在するが、接着剤や離型剤を用いない工程では、ガスケット－セパレータの密着性よりガスケット－型の密着性の方が大きくなり、ガスケットから型を剥がそうとしても剥がれずセパレータにガスケットが装着されないことが考えられ、上記ねらいを満足できない虞がある。 Aiming at simplification and shortening of the manufacturing process of the fuel cell, a process that does not use an adhesive or a release agent, which is used in the prior art, is being studied. The gasket has two interfaces, the interface with the separator and the interface with the mold, but in a process that does not use an adhesive or release agent, the gasket-mold adhesion is greater than the gasket-separator adhesion. As a result, even if the mold is peeled off from the gasket, it is conceivable that the gasket cannot be attached to the separator because the mold cannot be peeled off.
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の製造工程を簡略化・短縮化することができるガスケットの装着方法を提供することを主目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present disclosure is to provide a gasket mounting method that can simplify and shorten the manufacturing process of a fuel cell.
本開示のガスケットの装着方法は、燃料電池用部材へのガスケットの装着方法であって、
前記燃料電池用部材は、セパレータ及び樹脂フィルムの少なくともいずれか一方を備え、
金型上に配置された前記ガスケットを前記セパレータの周縁部または前記樹脂フィルムの周縁部に配置する工程と、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムに、前記ガスケットを金型で押圧し、前記ガスケットから前記金型を剥離させ、前記ガスケットを前記燃料電池用部材に装着する工程と、を有し、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムは、前記周縁部の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅の前記金型と対向しない領域に前記金型の剥離用の治具を有し、
前記ガスケットから前記金型を剥離させるときに、前記治具を起点として前記セパレータまたは前記樹脂フィルムを前記金型がガスケットから剥がれる方向に当該治具を押圧することを特徴とする。
A method for mounting a gasket according to the present disclosure is a method for mounting a gasket on a fuel cell member,
The fuel cell member comprises at least one of a separator and a resin film,
placing the gasket placed on the mold on the peripheral edge of the separator or the peripheral edge of the resin film;
pressing the gasket against the separator or the resin film with a mold, separating the mold from the gasket, and attaching the gasket to the fuel cell member;
The separator or the resin film has a jig for peeling the mold in at least one or more corners or corners on the outer peripheral side of the peripheral portion or in a region not facing the mold,
When the mold is separated from the gasket, the jig is pressed in a direction in which the separator or the resin film is separated from the gasket with the jig as a starting point.
本開示のガスケットの装着方法によれば、燃料電池の製造工程を簡略化・短縮化することができる。 According to the gasket mounting method of the present disclosure, the fuel cell manufacturing process can be simplified and shortened.
本開示のガスケットの装着方法は、燃料電池用部材へのガスケットの装着方法であって、
前記燃料電池用部材は、セパレータ及び樹脂フィルムの少なくともいずれか一方を備え、
金型上に配置された前記ガスケットを前記セパレータの周縁部または前記樹脂フィルムの周縁部に配置する工程と、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムに、前記ガスケットを金型で押圧し、前記ガスケットから前記金型を剥離させ、前記ガスケットを前記燃料電池用部材に装着する工程と、を有し、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムは、前記周縁部の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅の前記金型と対向しない領域に前記金型の剥離用の治具を有し、
前記ガスケットから前記金型を剥離させるときに、前記治具を起点として前記セパレータまたは前記樹脂フィルムを前記金型がガスケットから剥がれる方向に当該治具を押圧することを特徴とする。
A method for mounting a gasket according to the present disclosure is a method for mounting a gasket on a fuel cell member,
The fuel cell member comprises at least one of a separator and a resin film,
placing the gasket placed on the mold on the peripheral edge of the separator or the peripheral edge of the resin film;
pressing the gasket against the separator or the resin film with a mold, separating the mold from the gasket, and attaching the gasket to the fuel cell member;
The separator or the resin film has a jig for peeling the mold in at least one or more corners or corners on the outer peripheral side of the peripheral portion or in a region not facing the mold,
When the mold is separated from the gasket, the jig is pressed in a direction in which the separator or the resin film is separated from the gasket with the jig as a starting point.
本開示によれば、ガスケットから金型を剥がすときに、ガスケットライン（ガスケットの線方向）の曲線の外側に起点となる治具（脱型スペース）を設け、かつガスケットにかかる力の方向とガスケットラインとのなす角を小さくする（平行に近くする）。これにより、ガスケット被着体である燃料電池用部材へのガスケットの装着が簡略化でき、接着剤や離型剤を用いない工程の実現が可能となる。 According to the present disclosure, when the mold is peeled off from the gasket, a jig (demolding space) is provided as a starting point outside the curve of the gasket line (the line direction of the gasket), and the direction of the force applied to the gasket and the gasket Make the angle with the line small (close to parallel). This simplifies the attachment of the gasket to the fuel cell member, which is the gasket adherend, and makes it possible to realize a process that does not use an adhesive or a releasing agent.
本開示のガスケットの装着方法は、（１）ガスケット配置工程と、（２）ガスケット装着工程と、を有する。 The gasket mounting method of the present disclosure includes (1) a gasket placement step and (2) a gasket mounting step.
（１）ガスケット配置工程
ガスケット配置工程は、金型上に配置された前記ガスケットを前記セパレータの周縁部または前記樹脂フィルムの周縁部に配置する工程である。
ガスケットの配置位置は、セパレータ、樹脂フィルム等の燃料電池部材の周縁部であればよい。
ガスケットは燃料電池部材の周縁部を周回するように線上に配置されていてもよい。
ガスケットは燃料電池部材の周縁部に設けられていてもよいマニホールドとなる供給孔及び排出孔等の孔を周回するように線上に配置されていてもよい。
(1) Gasket Arranging Step The gasket arranging step is a step of arranging the gasket arranged on the mold on the peripheral edge portion of the separator or the peripheral edge portion of the resin film.
The position of the gasket may be the periphery of the fuel cell member such as the separator and the resin film.
The gasket may be arranged in a line around the periphery of the fuel cell member.
The gasket may be arranged in a line so as to surround holes such as a supply hole and a discharge hole, which may be provided on the periphery of the fuel cell member, and form a manifold.
（２）ガスケット装着工程
ガスケット装着工程は、前記セパレータまたは前記樹脂フィルムに、前記ガスケットを金型で押圧し、前記ガスケットから前記金型を剥離させ、前記ガスケットを前記燃料電池用部材に装着する工程である。
セパレータまたは樹脂フィルムは、周縁部の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅の金型と対向しない領域に金型の剥離用の治具を有する。
ガスケット装着工程において、ガスケットから金型を剥離させるときに、治具を起点としてセパレータまたは樹脂フィルムを金型がガスケットから剥がれる方向に当該治具を押圧する。
金型がガスケットから剥がれる方向とは、例えば、ガスケットが金型と接する側とは反対側の方向であってもよい。すなわち、金型がガスケットから剥がれる方向とは、ガスケットがセパレータと接する側の方向であってもよい。
(2) Gasket Mounting Step The gasket mounting step is a step of pressing the gasket against the separator or the resin film with a mold, separating the mold from the gasket, and mounting the gasket on the fuel cell member. is.
The separator or resin film has a jig for peeling off the mold in at least one or more corners on the outer peripheral side of the peripheral portion or in a region that does not face the mold.
In the gasket mounting step, when the mold is peeled off from the gasket, the jig is pressed in a direction in which the separator or the resin film is peeled off from the gasket with the jig as a starting point.
The direction in which the mold is separated from the gasket may be, for example, the direction opposite to the side where the gasket contacts the mold. That is, the direction in which the mold is separated from the gasket may be the direction in which the gasket contacts the separator.
本開示のガスケットの装着方法は、燃料電池用部材へガスケットを装着する方法である。
燃料電池用部材は、セパレータ及び樹脂フィルムの少なくともいずれか一方を備える。
燃料電池用部材がセパレータ及び樹脂フィルムを備え、セパレータと樹脂フィルムの積層体である場合は、ガスケットの配置位置は、セパレータ側であってもよい。
A method for mounting a gasket according to the present disclosure is a method for mounting a gasket on a fuel cell member.
The fuel cell member includes at least one of a separator and a resin film.
When the fuel cell member includes a separator and a resin film and is a laminate of the separator and the resin film, the gasket may be arranged on the separator side.
セパレータは、ガス不透過の導電性部材等であってもよい。導電性部材としては、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン、及び、プレス成形した金属（例えば、鉄、アルミニウム、チタン、及び、ステンレス等）板等であってもよい。また、セパレータが集電機能を備えるものであってもよい。
セパレータの形状は、円状、楕円状、多角形状等であってもよい。
セパレータは、アノード側セパレータであってもよく、カソード側セパレータであってもよい。本開示では、アノード側セパレータとカソード側セパレータとをまとめてセパレータという。
The separator may be a gas-impermeable conductive member or the like. The conductive member may be, for example, dense carbon that is gas-impermeable by compressing carbon, or a press-molded metal plate (eg, iron, aluminum, titanium, stainless steel, etc.). Also, the separator may have a current collecting function.
The shape of the separator may be circular, elliptical, polygonal, or the like.
The separator may be an anode-side separator or a cathode-side separator. In the present disclosure, the anode side separator and the cathode side separator are collectively referred to as separators.
樹脂フィルムは、ガスシール性、絶縁性を有する構造部材であってもよく、燃料電池の製造工程での熱圧着時の温度条件下でも構造が変化しない材料により形成されていてもよい。樹脂フィルムの材料は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、シクロオレフィン、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＰＳＵ（ポリフェニルスルホン）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、エポキシ樹脂等の樹脂、又は、それらのアロイ樹脂であってもよく、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム等のゴム材であってもよい。 The resin film may be a structural member having gas-sealing properties and insulating properties, and may be made of a material whose structure does not change under the temperature conditions during thermocompression bonding in the manufacturing process of the fuel cell. Examples of resin film materials include polyethylene, polypropylene, PC (polycarbonate), PPS (polyphenylene sulfide), PET (polyethylene terephthalate), PEN (polyethylene naphthalate), PA (polyamide), PI (polyimide), PS ( polystyrene), PPE (polyphenylene ether), PEEK (polyetheretherketone), cycloolefin, PES (polyethersulfone), PPSU (polyphenylsulfone), LCP (liquid crystal polymer), resins such as epoxy resins, or these alloy resin, or a rubber material such as EPDM (ethylene propylene diene rubber), fluororubber, silicon rubber, or the like.
ガスケットの材質は、樹脂等であってもよい。ガスケットは、サイドリップを有していてもよい。ガスケットの形状は線状であってもよい。 The material of the gasket may be resin or the like. The gasket may have side lips. The shape of the gasket may be linear.
金型の形状は、枠状であってもよい。
金型は、ガスケットから剥離させる際にセパレータ又は樹脂フィルムの治具を押圧可能な開口部（脱型用貫通穴）を有していてもよい。すなわち、セパレータ又は樹脂フィルムの治具と対向する領域に開口部（脱型用貫通穴）を有していてもよい。
金型及び治具は、起点となる治具を押圧したときに、ガスケットから金型が順次剥がれるように起点を中心に高さ（厚さ）を傾斜させてもよい。
The mold may have a frame shape.
The mold may have an opening (through hole for demolding) that can press the separator or the jig for the resin film when the gasket is peeled off. That is, the separator or the resin film may have an opening (through hole for demolding) in a region facing the jig.
The mold and the jig may be inclined in height (thickness) around the starting point so that the mold is sequentially peeled off from the gasket when the jig serving as the starting point is pressed.
セパレータまたは樹脂フィルムの治具は、周縁部の面方向の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅の金型と対向しない領域に有していればよい。例えば、セパレータ又は樹脂フィルムの治具は、金型の開口部（脱型用貫通穴）と対向する領域に有していてもよい。また、例えば、セパレータ又は樹脂フィルムは、金型よりも面積が大きく、周縁部の面方向の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅に金型と対向しない領域を有していてもよい。 The separator or the jig for the resin film may be provided in at least one or more corners on the outer peripheral side in the surface direction of the peripheral portion or in a region that does not face the mold at the corners. For example, the separator or resin film jig may be provided in a region facing the opening of the mold (through hole for demolding). Further, for example, the separator or resin film may have a larger area than the mold, and may have at least one or more corners or corners on the outer peripheral side in the surface direction of the peripheral edge portion that do not face the mold.
治具及び脱型用貫通穴による剥離の起点は、セパレータまたは樹脂フィルムの周縁部の面方向の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅のいずれかであってもよい。
金型の剥離の起点となる治具及び必要に応じて脱型用貫通穴は、剥離を容易にする観点からガスケットのコーナーの頂点に近い位置であってもよい。
金型の剥離の起点となる治具及び必要に応じて脱型用貫通穴は、剥離を容易にする観点からガスケットのコーナーの小さい部分に近い位置であってもよい。
金型の剥離の起点となる治具及び必要に応じて脱型用貫通穴は、剥離を容易にする観点からガスケットラインにできるだけ近い位置であってもよい。
The starting point of peeling by the jig and the demolding through-hole may be at least one or more corners or corners on the peripheral side of the peripheral portion of the separator or the resin film in the plane direction.
From the viewpoint of facilitating the peeling, the jig that serves as the starting point for the peeling of the mold and, if necessary, the through hole for demolding may be positioned near the apex of the corner of the gasket.
From the viewpoint of facilitating the peeling, the jig that serves as the starting point for the peeling of the mold and, if necessary, the through hole for demolding may be located near a small portion of the corner of the gasket.
From the viewpoint of facilitating the separation, the jig that serves as the starting point for the separation of the mold and, if necessary, the through hole for demolding may be positioned as close as possible to the gasket line.
ガスケットがサイドリップを有する場合、剥離を容易にする観点からサイドリップがある場所の近傍に治具及び必要に応じて脱型用貫通穴を有していてもよい。
ガスケットがサイドリップを有する場合、金型の剥離の起点となる治具付近に配置されるサイドリップは、剥離を容易にする観点から治具付近に配置されないサイドリップよりも幅を広くしてもよい。
When the gasket has a side lip, it may have a jig and, if necessary, a demolding through-hole near the side lip from the viewpoint of facilitating peeling.
If the gasket has a side lip, the side lip placed near the jig, which is the starting point of the peeling of the mold, should be wider than the side lip not placed near the jig from the viewpoint of facilitating peeling. good.
図１は、本開示の燃料電池用部材とガスケットと金型の積層体の一例を示す模式図である。
図１に示す積層体は、燃料電池用部材１０上にガスケット３０が配置されガスケット３０を介して金型２０が積層されている。図１に示すように、燃料電池用部材１０は、その周縁部の面方向の外周側の１つの角の金型２０と対向しない領域に治具４０が設けられている。当該治具４０を金型２０が剥がれる方向に押圧することによって、治具４０を起点として金型２０がガスケット３０から矢印で示す方向に順次剥離していき、接着剤や離型剤を用いなくても容易に金型２０をガスケット３０から剥離することができる。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a laminate of a fuel cell member, a gasket, and a mold according to the present disclosure.
In the laminate shown in FIG. 1, a
本開示の装着方法によりガスケットが装着された燃料電池部材は、その後、ガスケットが装着された側とは反対側の面が膜電極ガス拡散層接合体と接するように、膜電極ガス拡散層接合体の両面に配置されてもよい。これにより燃料電池の単セルを製造してもよい。 After that, the fuel cell member to which the gasket has been attached by the mounting method of the present disclosure is attached to the membrane electrode gas diffusion layer assembly so that the surface opposite to the side on which the gasket is attached is in contact with the membrane electrode gas diffusion layer assembly. may be placed on both sides of the A single cell of a fuel cell may be manufactured in this manner.
燃料電池の単セルは、膜電極ガス拡散層接合体を備える。
膜電極ガス拡散層接合体は、アノード側ガス拡散層及び、アノード触媒層及び、電解質膜及び、カソード触媒層及び、カソード側ガス拡散層をこの順に有する。
A single cell of a fuel cell comprises a membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The membrane electrode gas diffusion layer assembly has an anode-side gas diffusion layer, an anode catalyst layer, an electrolyte membrane, a cathode catalyst layer, and a cathode-side gas diffusion layer in this order.
カソード（酸化剤極）は、カソード触媒層及びカソード側ガス拡散層を含む。
アノード（燃料極）は、アノード触媒層及びアノード側ガス拡散層を含む。
カソード触媒層及びアノード触媒層をまとめて触媒層と称する。また、アノード触媒およびカソード触媒としては、例えば、Ｐｔ（白金）、Ｒｕ（ルテニウム）などが挙げられ、触媒を担持する母材および導電材としては、例えば、カーボンなどの炭素材料等が挙げられる。
The cathode (oxidant electrode) includes a cathode catalyst layer and a cathode-side gas diffusion layer.
The anode (fuel electrode) includes an anode catalyst layer and an anode-side gas diffusion layer.
The cathode catalyst layer and the anode catalyst layer are collectively referred to as catalyst layers. Examples of the anode catalyst and the cathode catalyst include Pt (platinum) and Ru (ruthenium). Examples of the base material and conductive material that support the catalyst include carbon materials such as carbon.
カソード側ガス拡散層及びアノード側ガス拡散層をまとめてガス拡散層と称する。
ガス拡散層は、ガス透過性を有する導電性部材等であってもよい。
導電性部材としては、例えば、カーボンクロス、及びカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、並びに、金属メッシュ、及び、発泡金属などの金属多孔質体等が挙げられる。
The cathode-side gas diffusion layer and the anode-side gas diffusion layer are collectively referred to as gas diffusion layers.
The gas diffusion layer may be a conductive member or the like having gas permeability.
Examples of the conductive member include porous carbon bodies such as carbon cloth and carbon paper, and porous metal bodies such as metal mesh and metal foam.
電解質膜は、固体高分子電解質膜であってもよい。固体高分子電解質膜としては、例えば、水分が含まれたパーフルオロスルホン酸の薄膜等のフッ素系電解質膜、及び、炭化水素系電解質膜等の電解質ポリマー等が挙げられる。電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜（デュポン社製）等であってもよい。 The electrolyte membrane may be a solid polymer electrolyte membrane. Examples of solid polymer electrolyte membranes include fluorine-based electrolyte membranes such as perfluorosulfonic acid thin films containing moisture, and electrolyte polymers such as hydrocarbon-based electrolyte membranes. As the electrolyte membrane, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) may be used.
単セルは、必要に応じて触媒層とガス拡散層の間にマイクロポーラス層（ＭＰＬ）を有していてもよい。マイクロポーラス層は、ＰＴＦＥ等の撥水性樹脂とカーボンブラック等の導電性材料との混合物を含んでいてもよい。 The single cell may optionally have a microporous layer (MPL) between the catalyst layer and the gas diffusion layer. The microporous layer may contain a mixture of a water-repellent resin such as PTFE and a conductive material such as carbon black.
単セルは、上記したセパレータを備えてもよい。単セルは、膜電極ガス拡散層接合体の両面を挟持する２枚のセパレータを備えてもよい。２枚のセパレータは、一方がアノード側セパレータであり、もう一方がカソード側セパレータである。
セパレータは、ガス拡散層に接する面に反応ガス流路を有していてもよい。また、セパレータは、ガス拡散層に接する面とは反対側の面に燃料電池の温度を一定に保つための冷媒流路を有していてもよい。
セパレータは、反応ガス及び冷媒等の流体を単セルの積層方向に流通させるための供給孔及び排出孔を有していてもよい。
供給孔は、燃料ガス供給孔、酸化剤ガス供給孔、及び、冷媒供給孔等が挙げられる。
排出孔は、燃料ガス排出孔、酸化剤ガス排出孔、及び、冷媒排出孔等が挙げられる。
A single cell may comprise a separator as described above. A single cell may comprise two separators sandwiching both sides of the membrane electrode gas diffusion layer assembly. One of the two separators is an anode separator and the other is a cathode separator.
The separator may have reaction gas channels on the surface in contact with the gas diffusion layer. Moreover, the separator may have a coolant channel for keeping the temperature of the fuel cell constant on the surface opposite to the surface in contact with the gas diffusion layer.
The separator may have a supply hole and a discharge hole for circulating fluids such as reaction gas and coolant in the stacking direction of the unit cells.
The supply holes include a fuel gas supply hole, an oxidant gas supply hole, a coolant supply hole, and the like.
Examples of the discharge holes include a fuel gas discharge hole, an oxidant gas discharge hole, a refrigerant discharge hole, and the like.
単セルは、上記した樹脂フィルムを備えてもよい。
樹脂フィルムは、膜電極ガス拡散層接合体の強度を補強する補強部材であってもよい。
樹脂フィルムは、膜電極ガス拡散層接合体の周囲に配置され、一対のセパレータ同士を接着させる部材であってもよい。
樹脂フィルムは、燃料電池の備える一対のセパレータ（アノード側セパレータ及びカソード側セパレータ）の間、且つ、膜電極ガス拡散層接合体の周囲（外周部）に配置される枠状の部材であってもよい。
また、樹脂フィルムは、クロスリークや膜電極ガス拡散層接合体の触媒層同士の電気的短絡を防ぐための部材であってもよい。
樹脂フィルムは、骨格部と、開口部と、供給孔と、排出孔を有していてもよい。
骨格部は、膜電極ガス拡散層接合体と接続する樹脂フィルムの主要部分である。
開口部は、膜電極ガス拡散層接合体の保持領域であり、膜電極ガス拡散層接合体を収納するために骨格部の一部を貫通する貫通孔である。開口部は、樹脂フィルムにおいて、膜電極ガス拡散層接合体の周囲（外周部）に骨格部が配置される位置に配置されていればよく、樹脂フィルムの中央に有していてもよい。
供給孔及び排出孔は、反応ガス及び冷媒等を単セルの積層方向に流通させる。樹脂フィルムの供給孔は、セパレータの供給孔と連通するように位置合わせされて配置されていてもよい。樹脂フィルムの排出孔は、セパレータの排出孔と連通するように位置合わせされて配置されていてもよい。
A single cell may comprise a resin film as described above.
The resin film may be a reinforcing member that reinforces the strength of the membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The resin film may be a member arranged around the membrane electrode gas diffusion layer assembly and bonding the pair of separators together.
The resin film may be a frame-shaped member arranged between a pair of separators (anode-side separator and cathode-side separator) provided in the fuel cell and around the membrane electrode gas diffusion layer assembly (outer peripheral portion). good.
The resin film may also be a member for preventing cross-leakage and electrical short-circuiting between the catalyst layers of the membrane-electrode-gas-diffusion-layer assembly.
The resin film may have a skeleton, openings, supply holes, and discharge holes.
The skeleton part is the main part of the resin film that connects with the membrane electrode gas diffusion layer assembly.
The opening is a holding region for the membrane electrode-gas diffusion layer assembly, and is a through-hole penetrating a portion of the skeleton for housing the membrane electrode-gas diffusion layer assembly. The opening may be arranged in the resin film at a position where the skeleton is arranged around (outer peripheral portion) of the membrane electrode gas diffusion layer assembly, and may be provided in the center of the resin film.
The supply hole and the discharge hole circulate reaction gas, coolant, etc. in the stacking direction of the unit cells. The supply holes of the resin film may be aligned and arranged so as to communicate with the supply holes of the separator. The discharge holes of the resin film may be aligned and arranged so as to communicate with the discharge holes of the separator.
本開示においては、燃料ガス、及び、酸化剤ガスをまとめて反応ガスと称する。アノードに供給される反応ガスは、燃料ガスであり、カソードに供給される反応ガスは酸化剤ガスである。燃料ガスは、主に水素を含有するガスであり、水素であってもよい。酸化剤ガスは酸素、空気、乾燥空気等であってもよい。 In the present disclosure, fuel gas and oxidant gas are collectively referred to as reaction gas. The reactant gas supplied to the anode is fuel gas, and the reactant gas supplied to the cathode is oxidant gas. The fuel gas is a gas containing primarily hydrogen and may be hydrogen. The oxidant gas may be oxygen, air, dry air, or the like.
１０ 燃料電池用部材
２０ 金型
３０ ガスケット
４０ 治具
10
Claims (1)
前記燃料電池用部材は、セパレータ及び樹脂フィルムの少なくともいずれか一方を備え、
金型上に配置された前記ガスケットを前記セパレータの周縁部または前記樹脂フィルムの周縁部に配置する工程と、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムに、前記ガスケットを金型で押圧し、前記ガスケットから前記金型を剥離させ、前記ガスケットを前記燃料電池用部材に装着する工程と、を有し、
前記セパレータまたは前記樹脂フィルムは、前記周縁部の外周側の少なくとも１つ以上の角または隅の前記金型と対向しない領域に前記金型の剥離用の治具を有し、
前記ガスケットから前記金型を剥離させるときに、前記治具を起点として前記セパレータまたは前記樹脂フィルムを前記金型がガスケットから剥がれる方向に当該治具を押圧することを特徴とするガスケットの装着方法。 A method for attaching a gasket to a fuel cell member, comprising:
The fuel cell member comprises at least one of a separator and a resin film,
placing the gasket placed on the mold on the peripheral edge of the separator or the peripheral edge of the resin film;
pressing the gasket against the separator or the resin film with a mold, separating the mold from the gasket, and attaching the gasket to the fuel cell member;
The separator or the resin film has a jig for peeling the mold in at least one or more corners or corners on the outer peripheral side of the peripheral portion or in a region not facing the mold,
A method of mounting a gasket, wherein when the mold is peeled from the gasket, the jig is used as a starting point to press the jig in a direction in which the separator or the resin film is peeled off the mold from the gasket.
Priority Applications (1)
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