JP3489181B2 - Single cell and its manufacturing method of the fuel cell - Google Patents

Single cell and its manufacturing method of the fuel cell

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池の単電池およびその製造方法に関し、詳しくは、電解質膜を備えた燃料電池の単電池およびおよびその製造方法に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION This invention relates to single cell and a manufacturing method thereof of the fuel cell, particularly, unit cells and and a manufacturing method thereof fuel cell comprising an electrolyte membrane on. 【0002】 【従来の技術】従来、単電池の積層面に作用する面圧を均等にして燃料電池の内部抵抗を小さくする燃料電池としては、単電池を積層した積層体の積層端に配置された押え板の積層面に複数のバネを設け、このバネで押え板を均等に押圧して積層体を締め付ける燃料電池が提案されている(例えば、特開昭61−248368号公報)。 [0002] Conventionally, as a fuel cell to reduce the internal resistance of the fuel cell to equalize the surface pressure acting on the laminated surface of the cell, is arranged in the stacking end of the laminate formed by stacking single cells provided with a plurality of springs to the laminated surface of the pressing plate, the fuel cell to tighten the stack evenly press the pressing plate in the spring has been proposed (e.g., JP-a-61-248368). 単電池の積層面に作用する面圧を均等にするのは、面圧が均等でないと、面圧が過小となる部分では、 To equalize the surface pressure acting on the laminated surface of the cell, when surface pressure is not uniform, in the portion where the surface pressure becomes too small,
単電池内部あるいは単電池間で十分な接触が得られず内部抵抗や接触抵抗が大きくなってしまい、面圧が過大となる部分では、十分な接触は得られるが、面圧の大きさによっては、面圧が単電池を構成する部材の材料強度を超えて、その部材を損傷させてしまうことがあるからである。 It becomes large internal resistance and contact resistance without sufficient contact is obtained between the single cells inside or single cells, in the portion where the surface pressure is excessive, but sufficient contact can be obtained, depending on the size of the surface pressure , beyond the material strength of the member surface pressure constitutes a single cell, there is a possible and possibly damage the member. 【0003】また、この燃料電池では、カソード側燃料ガスとアノード側燃料ガスとの混合や各燃料ガスの漏れを防止するために、シール部材としてガスケットが用いられている。 [0003] In this fuel cell, in order to prevent mixing or leakage of the fuel gas with the cathode side fuel gas and the anode-side fuel gas, a gasket is used as a sealing member. 燃料ガスの混合や漏れは、燃料電池の単位燃料当たりの発電量を低下させると共に資源の有効利用に資することができないといった不都合を招くから、燃料ガスの混合や漏れを防止することは大切である。 Mixing or leakage of fuel gas, since lead to inconvenience can not contribute to the effective use of resources with reducing the amount of power generation per unit fuel of the fuel cell, it is important to prevent mixing or leakage of the fuel gas . 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この燃料電池では、単電池を積層して組み付ける際に、組み付け位置にバラツキが生じると、バラツキの生じた単電池の積層面には均等な面圧が作用せず、前述の不都合が生じる場合があった。 [0004] The present invention is, however, in this fuel cell, when assembling by stacking unit cells, the variations in assembly position occurs, uniform in the lamination plane of the cell resulting variation does not act the surface pressure, there is a case where inconvenience described above occurs. この不都合を回避するためには、積層体の組み付けと積層体に加える押圧荷重の加え方とに高い精度が要求されるが、多数の単電池を積層する場合、これらの高い精度を維持するのは困難であった。 To avoid this inconvenience, but in addition the way and the accuracy of the pressure load applied to the assembly and lamination of the laminate is required, when laminating a large number of cells, to maintain these high precision It was difficult. 【0005】また、単電池を構成する部材によっては、 Further, by members constituting the unit cell is
燃料電池が発生する熱や振動等により生じる応力により、部材に歪みが生じ、ガスケットのシールの信頼性を著しく損なうことがあるという問題があった。 The stress caused by heat or vibration the fuel cell occurs, distortion member occurs, there is a problem that there is a significantly impair the reliability of the gasket seal. さらに、 further,
ガスケットが熱疲労やクリープ等によりへたりを生じてシールの信頼性を損なう場合もあった。 Gasket there is also a case of compromising the seal of reliability rise to sag due to thermal fatigue and creep and the like. 【0006】本発明の燃料電池の単電池およびその製造方法は、こうした問題を解決し、燃料電池の各部材の積層面に作用する面圧を均等にして燃料電池の内部抵抗を小さくすると共に燃料ガスの混合や漏れを防止することを目的とし、次の構成を採った。 [0006] Fuel unit cell and a manufacturing method thereof of the battery of the present invention, fuel with these problems were solved, the surface pressure acting on the laminated surface of the respective members of the fuel cell to evenly reduce the internal resistance of the fuel cell is intended to prevent mixing or leakage of gas, it employs the following configuration. 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池の単電池は、電解質膜を備えた燃料電池の単電池であって、 [0007] Single cells in a fuel cell of the present invention In order to achieve the above object, according to a single cell of a fuel cell comprising an electrolyte membrane, before
記電解質膜の両面に配置されている一対の電極と、前記 A pair of electrodes disposed on both sides of the serial electrolyte membrane, wherein
電解質膜の外縁部を挟持する一対のフレーム部材と、前 A pair of frame members for holding the outer edge of the electrolyte membrane, before
記電解質膜と共に前記一対のフレーム部材に挟持され、 With serial electrolyte membrane held between the pair of frame members,
該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサとを In該挟lifting direction and a spacer that defines the thickness of the electrolyte membrane
有し、前記一対のフレーム部材で前記電解質膜と前記ス It has the scan and the electrolyte membrane by the pair of frame members
ペーサとが挟持された状態にて接着剤により一体化され It is integrated by the adhesive in a state where the pacer is sandwiched
ていると共に、絶縁性材料で形成されフレームと、導電性材料で形成され、前記フレームの両側に配置される2つセパレータとを備え、前記フレームと前記2つのセパレータとは、該単電池の内部抵抗が所定の値となる And with that, a frame made of an insulating material, is formed of a conductive material, and two separators disposed on both sides of said frame, said frame and said two separators are of the single cell Jo internal resistance becomes a predetermined value
態にて弾性接着剤を硬化させれることにより接合されることを要旨とする。 They are joined by being cured elastic adhesive at state and gist of Rukoto. 【0008】 た、本発明の単電池は、前記電解質膜の両面に配置されている一対の電極と、前記電解質膜の外縁部を挟持する一対のフレーム部材と、前記電解質膜と共に前記一対のフレーム部材に挟持され、該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサとを備え、前記一対のフレーム部材によって前記電解質膜と前記スペーサとが挟持された状態にて接着剤により一体化されていても良い。 [0008] Also, the unit cell of the present invention comprises a pair of electrodes disposed on both surfaces of the electrolyte membrane, a pair of frame members for holding the outer edge of the electrolyte membrane, the pair of together with the electrolyte membrane It is clamped to the frame members, and a spacer that defines the thickness of the electrolyte membrane in 該挟 lifting direction by the pair of frame members and the electrolyte membrane and the spacers are integrated by the adhesive at nipped state even though it may. 【0009】本発明の燃料電池の単電池の製造方法は、 The preparation method of the single cell of the fuel cell of the present invention,
電解質膜を備えた燃料電池の単電池の製造方法であって、 前記電解質膜の両面に電極をそれぞれ接合する工程 A method of producing a single cell of the fuel cell comprising an electrolyte membrane, a step of respectively bonding the electrodes on both surfaces of the electrolyte membrane
と、絶縁性材料で形成された一対のフレーム部材からな When, I from a pair of frame members made of an insulating material
り、該一対のフレーム部材に挟持されたときに該挟持方 Ri,該挟lifting direction when it is clamped to the pair of frame members
向に前記電解質膜の厚みを規定するスペーサを該電解質 The electrolyte membrane electrolyte spacers defining a thickness of the countercurrent
膜と共に該一対のフレーム部材で挟持し、該挟持状態で It was sandwiched by the pair of frame members with the membrane, in該挟lifting state
該スペーサと該電解質膜と該一対のフレームとを接着剤 The spacer and the electrolyte membrane and the adhesive and the pair of frames
により一体化する支持工程と、導電性材料で形成された2つのセパレータと前記フレームとを該単電池の内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接 A supporting step of integrating, formed of a conductive material and two separators and the frame internal resistance of the single cell by curing the elastic adhesive in a state where a predetermined value by contact
合する接着工程とからなることを要旨とする。 It is made of a case that the bonding step is summarized as. 【0010】 ここで、前記単電池の製造方法において、前記接着工程は、前記2つのセパレータに押圧荷重を加えて該単電池の内部抵抗を所定の値として前記弾性接着剤を硬化させて接合する工程であっても良い。 [0010] Here, in the manufacturing method of the single cell, the bonding step is bonded by adding pressing load curing the elastic adhesive the internal resistance of the single cell as a predetermined value in the two separators a step may be. また、前記単電池の製造方法において、前記接着工程は、 Further, in the manufacturing method of the single cell, the bonding step,
前記弾性接着剤が硬化後にカソード側の酸化ガスまたはアノード側の燃料ガスの少なくとも一方をシールするシール部材として作用するよう前記フレームまたは前記セパレータの所定の位置に該弾性接着剤を塗り付けて接合する工程であっても良い The elastic adhesive is joined smeared elastic adhesive to a predetermined position of the frame or the separator to act as a sealing member for sealing at least one of the cathode-side oxidizing gas or the anode side of the fuel gas after curing a step may be. 【0011】本発明の単電池の電解質膜部材は、電解質膜の外縁部を絶縁性材料で形成された一対のフレームで挟持してなる、燃料電池の単電池の電解質膜部材であって、前記電解質膜と共に前記一対のフレームに挟持され、該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサを備え、前記一対のフレームで前記電解質膜と前記スペーサとを挟持した状態で接着剤により一体化してなることを要旨とする。 [0011] The electrolyte membrane member of the unit cell of the present invention, the outer periphery portion of the electrolyte membrane formed by sandwiching a pair of frames made of an insulating material, a membrane member of a unit cell of the fuel cell, wherein It is clamped to the pair of frame with the electrolyte membrane, comprising a spacer for defining the thickness of the electrolyte membrane in 該挟 lifting direction, and integrated by an adhesive while holding the said spacer and the electrolyte membrane by the pair of frames to become Te and gist. 【0012】本発明の燃料電池は、単電池を複数積層した電池モジュールを、複数積層してなる燃料電池であって、前記単電池は、請求項1または2記載の単電池であり、前記電池モジュールは、前記単電池間を、該電池モジュールの内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接合してなることを要旨とする。 [0012] The fuel cell of the present invention, a battery module unit cells were stacked, a fuel cell formed by stacking a plurality of the unit cells is a single cell according to claim 1 or 2, wherein the battery module, said inter-unit cell, the internal resistance of the battery module summarized in that formed by joining by curing the elastic adhesive in a state where a predetermined value. 【0013】 【作用】以上のように構成された本発明の燃料電池の単電池は、弾性接着剤が、燃料電池が発生する熱や振動に基づく応力を吸収し、単電池の耐久性を向上させる。 [0013] Single cells in a fuel cell of the present invention configured as [action] above, the elastic adhesive absorbs stress based on the heat and vibration fuel cell occurs, improving the durability of the unit cell make. また、弾性接着剤により単電池が一体化されるので、単電池を積層する際の取り扱いが容易となる。 Further, since the unit cells are integrated by an elastic adhesive, it is easy to handle at the time of stacking the unit cells. さらに、単電池の内部抵抗所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬 Furthermore, hard elastic adhesive in a state where the internal resistance of the cell becomes a predetermined value
化させて接合するので、この単電池を積層してなる燃料電池の性能を標準化する。 Since joining by reduction, to standardize the performance of the fuel cell formed by stacking the unit cells. 【0014】ここで、スペーサを備えた単電池では、スペーサが、電解質膜と共に一体化したフレームの積層方向の厚みを一定として、積層方向の剛性を高める。 [0014] In the unit cell having a spacer, spacers, as constant stacking direction of the thickness of the frame that is integrated with the electrolyte membrane, enhance the rigidity in the stacking direction. 【0015】本発明の燃料電池の単電池の製造方法は、 [0015] the method for producing a single cell of the fuel cell of the present invention,
支持工程で、絶縁性材料で形成されたフレームで電解質膜の外縁部を支持し、接着工程で、導電性材料で形成された2つのセパレータとフレームとを単電池の内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接合 In supporting step, an outer edge portion of the electrolyte membrane in a frame made of an insulating material support, a bonding step, and two separators and frame formed of a conductive material internal resistance of the unit cells with a predetermined value bonding by curing the elastic adhesive at become state
する。 To. こうして製造された単電池は、弾性接着剤が硬化後に燃料電池に生じる熱や振動に基づく応力を吸収し、 Thus the single cell manufactured absorbs stress elastic adhesive is based on heat and vibration generated in the fuel cell after curing,
単電池の耐久性を向上させる。 To improve the durability of the unit cell. また、単電池は、内部抵抗所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接 The single cell is internal resistance to cure the elastic adhesive in a state where a predetermined value against
合されているので、この単電池を積層してなる燃料電池の性能を標準化する。 Because it is engaged, to standardize the performance of the fuel cell formed by stacking the unit cells. 【0016】ここで、セパレータに押圧荷重を加えて単電池の内部抵抗を所定の値とする単電池の製造方法では、加える押圧荷重を調整して単電池の内部抵抗を所定の値として弾性接着剤を硬化させて接合する。 [0016] In the method for producing a single cell that the internal resistance of the cell by adding a pressing force to the separator with a predetermined value, and a predetermined value of internal resistance of the cell by adjusting the pressing load applied curing the elastic adhesive bonded together. 弾性接着剤が硬化後に燃料ガスのシール部材となるようフレームまたはセパレータの所定の位置に弾性接着剤を塗り付けて接着する単電池の製造方法では、燃料ガスのシールをも同時に行なうことができ、単電池を構成する部材数を少なくする。 The method for producing a single cell elastic adhesive is adhered smeared elastic adhesive to a predetermined position of the frame or the separator so that the sealing member of the fuel gas after curing, can also be performed at the same time the sealing of the fuel gas, to reduce the number of members constituting the unit cell. スペーサと電解質膜とを一対のフレーム部材で挟持して接着する単電池の製造方法では、スペーサがフレームの積層方向の厚みを一定とし、積層方向の剛性を高くする。 In the manufacturing method of unit cells adhered to sandwich the spacer and an electrolyte membrane with a pair of frame members, the spacer is a constant stacking direction of the thickness of the frame, increasing the rigidity in the stacking direction. 【0017】本発明の燃料電池の単電池の電解質膜部材では、スペーサが、電解質膜と共に一対のフレームに挟持されて、一対のフレームの挟持方向の厚みを一定とし、挟持方向の剛性を高くする。 [0017] In the electrolyte membrane member of the unit cells of the fuel cell of the present invention, spacer, it is between a pair of frame with the electrolyte membrane, and a constant thickness of the clamping direction of the pair of frames, to increase the rigidity of the clamping direction . 【0018】本発明の燃料電池では、単電池を複数積層してなる電池モジュールとしたことにより、燃料電池の組み付けが極めて容易となる。 [0018] In the fuel cell of the present invention, by which a battery module composed of unit cells by stacking a plurality, assembly of the fuel cell becomes very easy. また、 組み付け時に電池モジュールの内部抵抗を所定の値としたので、電池モジュールを積層してなる燃料電池の性能を標準化する。 Further, since a predetermined value of internal resistance of the battery module during assembly, to standardize the performance of the fuel cell formed by stacking the battery modules. 【0019】 【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。 [0019] To further clarify the configuration and operation of the present invention described EXAMPLES above, it will be described a preferred embodiment of the present invention follows. 図1は、本発明の好適な一実施例である固体高分子型燃料電池の電池モジュール10の構成を示した説明図である。 Figure 1 is an explanatory diagram showing the configuration of the battery module 10 of a polymer electrolyte fuel cell is a preferred embodiment of the present invention. 図2は、この電池モジュール10等を積層した積層体7の外観を例示した斜視図である。 Figure 2 is an exemplary perspective view of the external appearance of the stacked body 7 obtained by laminating the battery modules 10 or the like. 【0020】固体高分子型燃料電池は、積層体7(図2)と、積層体7に酸化ガス(酸素または空気)および燃料ガス(水素)を供給する燃料ガス供給装置(図示せず)と、積層体7に冷却媒体(例えば、純水,代替フロン,絶縁油等)を供給する冷却媒体供給装置(図示せず)とから構成される。 The polymer electrolyte fuel cell includes a stacked body 7 (FIG. 2), and an oxidizing gas to the stack 7 fuel gas supply apparatus for supplying (oxygen or air) and fuel gas (hydrogen) (not shown) , coolant in the stacked body 7 (e.g., pure water, HCFCs, insulating oil, etc.) constituted from a cooling medium supply device (not shown). 積層体7は、図2に示すように、電池モジュール10と電池モジュール11とセパレータ200と冷却部材300とから構成され、電池モジュール10と電池モジュール11とが交互に複数積層され、一方の積層端にセパレータ200が、他端に冷却部材300が装着されている。 Laminate 7, as shown in FIG. 2, it is composed of a battery module 10 and the battery module 11 and the separator 200 cooling member 300., and the battery module 10 and the battery module 11 is alternately stacked, one stacked end separator 200 is cooling member 300 is mounted on the other end. また、積層体7には、積層方向に貫通する一対の酸化ガス(酸素または空気)流路12A,燃料ガス(水素)流路12Bおよび二対の冷却媒体流路14A,14Bが形成されている。 Further, in the stacked body 7, a pair of oxidant gas through the stacking direction (oxygen or air) flow path 12A, the fuel gas (hydrogen) passage 12B and two pairs of cooling medium flow path 14A, 14B are formed . 【0021】図1に示すように、電池モジュール10 As shown in FIG. 1, the battery module 10
は、発電単位である単電池20,22,24の3つを積層して構成される。 Is configured to three of the cells 20, 22, 24 is a power generation unit stacked. 単電池20は、電解質膜30と2つの電極40とを備える電解質膜部材150と、電解質膜部材150の両側に設けられ電極40とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路を形成する2つの集電極50と、さらにその両側に設けられた2つのセパレータ200とから構成されている。 Unit cell 20 includes an electrolyte membrane member 150 comprising an electrolyte membrane 30 and two electrodes 40, two current electrodes forming a flow path of oxidizing gas or fuel gas by the electrode 40 provided on both sides of the electrolyte membrane member 150 50, and a further two separators 200. provided on both sides thereof. 単電池22は、単電池20と同一の部材で構成されており、一方のセパレータ200を隣接する単電池20とで共用している。 Unit cell 22 is constituted by the same member and the unit cells 20, are shared between the unit cells 20 adjacent to one of the separators 200. 単電池24は、単電池20と同じ電解質膜部材150と、その両側に設けられた2つの電極40と、セパレータ200と、冷却部材3 Unit cell 24, the same electrolyte membrane member 150 and the unit cell 20, and two electrodes 40 provided on both sides thereof, a separator 200, the cooling member 3
00とを積層して構成されており、隣接する単電池22 00 and is configured by laminating the single cells adjacent 22
とでセパレータ200を共用している。 Share the separator 200 between. 各単電池の電解質膜部材150とセパレータ200および単電池24の電解質膜部材150と冷却部材300は、弾性接着剤4 Electrolyte membrane member 150 and the cooling member 300 of the electrolyte membrane member 150 and the separator 200 and the unit cells 24 of each cell, the elastic adhesive 4
20により接着されている。 They are bonded by 20. 【0022】電解質膜部材150は、電解質膜30と、 [0022] The electrolyte membrane member 150, an electrolyte membrane 30,
2つの電極40と、一対のフレーム100と、一対のフレーム100の間隔を一定として剛性を持たせる多数のスペーサ60とから構成され、電解質膜30の外縁部を多数のスペーサ60と共に一対のフレーム100で挟持した状態で接着剤410により接着されて一体となっている。 And two electrodes 40, a pair of frame 100 is composed of a number of spacers 60 for imparting rigidity to the distance between the pair of frame 100 as a constant, a pair of frames 100 with a number of spacers 60 an outer edge of the electrolyte membrane 30 are integrated are bonded by an adhesive 410 in a state in nipped. また、電解質膜30の両側には、電極40が配置されてサンドイッチ構造となっている。 On both sides of the electrolyte membrane 30, which is an electrode 40 is arranged as a sandwich structure. 以下に電池モジュール10を構成する各部材について詳細に説明する。 It will be described in detail each of the members constituting the battery module 10 below. 【0023】電解質膜30は、高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成された厚さ100μmから200 [0023] The electrolyte membrane 30 is a polymeric material, for example, a thickness of 100μm was formed by fluororesin 200
μmのイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。 An ion exchange membrane [mu] m, and shows favorable electrical conductivity in the wet state. 2つの電極40は、共に炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されており、このカーボンクロスには、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金等を担持したカーボン粉がクロスの電解質膜30側の表面および隙間に練り込まれている。 Two electrodes 40, both are formed of carbon cloth woven with threads made of carbon fiber, this carbon cloth, carbon powder carrying an alloy such as of platinum or platinum and other metals as a catalyst cross and kneaded on the surface and gaps of the electrolyte membrane 30 side.
この電解質膜30と2つの電極40は、2つの電極40 The electrolyte membrane 30 and two electrodes 40, two electrodes 40
が電解質膜30を挟んでサンドイッチ構造とした状態で、100℃ないし160℃好ましくは120℃ないし155℃の温度で、1MPa{10.2kgf/cm 2 }ないし10MPa{102kgf/cm 2 }好ましくは3MPa While There was a sandwich structure across the electrolyte membrane 30, with no 100 ° C. to 160 ° C. preferably 120 ° C. to a temperature of 155 ℃, 1MPa {10.2kgf / cm 2} to 10MPa {102kgf / cm 2} preferably 3MPa
{31kgf/cm 2 }ないし7MPa{71kgf/cm 2 }の圧力を作用させて接合するホットプレス法により接合されている。 They are joined by {31kgf / cm 2} to a hot pressing method of bonding by the action of pressure of 7MPa {71kgf / cm 2}. なお、実施例では、2つの電極40をカーボンクロスにより形成したが、炭素繊維からなるカーボンペーパーまたはカーボンフェルトにより形成する構成も好適である。 In the embodiment, although the two electrodes 40 were formed of carbon cloth, configured to form a carbon paper or carbon felt of carbon fibers are also suitable. 【0024】スペーサ60は、ポリスチレンにより形成され、電解質膜30の厚みより若干大きな直径の球体をしている。 The spacer 60 is formed by polystyrene, and a sphere slightly larger diameter than the thickness of the electrolyte membrane 30. スペーサ60の直径は、電解質膜30の厚みと同等か大きければ如何なる大きさでもかまわないが、 The diameter of the spacer 60 is may be any size larger or equal to the thickness of the electrolyte membrane 30,
電池モジュール10の厚みを薄くする必要から200μ 200μ from the need to reduce the thickness of the battery module 10
mから500μmとするのが好ましい。 Preferably between 500μm from m. スペーサ60の直径は、多数のスペーサ60で一対のフレーム100の間隔を一定とすることにより、一定の値に揃っていることが好ましい。 The diameter of the spacer 60, by a constant distance between the pair of frames 100 in a number of spacers 60, it is preferred that aligned to a constant value. 実施例では、150μmの厚みの電解質膜30に対し300μmの直径のスペーサ60を用いた。 In the embodiment, using a spacer 60 having a diameter of 300μm to 150μm electrolyte membrane 30 of thickness. なお、実施例では、スペーサ60をポリスチレンにより形成したが、電池モジュール10に作用する押圧加重(後述)に耐え得る剛性を有すれば如何なる材料で形成してもかまわない。 In the embodiment, although the spacer 60 is formed by polystyrene, it may be formed of any material if it has the rigidity to withstand the pressing weight (described later) acting on the battery module 10. 例えば、ガラスにより形成する構成も好適である。 For example, a configuration formed of glass are also suitable. また、スペーサ60は、他の導電性材料により形成された部材(例えば電解質膜30)と接触しない配置とすれば導電性材料で形成してもかまわないが、他の部材との接触を考慮しなくてもよい絶縁性材料で形成するのが好ましい。 The spacer 60 is may be formed of a conductive material if the arrangement that is not in contact with the member formed by other conductive materials (e.g., the electrolyte membrane 30), considering the contact with other members preferably formed at or insulating material without. 実施例では、スペーサ60の形状を球体としたが、一対のフレーム100を一定の間隔に保てばよいので、円柱,多面体等であってもかまわない。 In the embodiment, the shape of the spacer 60 and the spherical body, since the pair of frame 100 may be maintained at predetermined intervals, may cylinder, even polyhedral like. 【0025】一対のフレーム100は、樹脂(例えば、 The pair of frames 100, the resin (e.g.,
フェノール樹脂,ポリフェニレンサルファイド(PP Phenolic resins, polyphenylene sulfide (PP
S),ポリアミド等)により形成されている。 S), is formed by polyamide or the like). 電解質膜30と一体化される前のフレーム100を図3に示す。 The frame 100 before it is integrated with the electrolyte membrane 30 shown in FIG.
図3は、接着される前のフレーム100の外観を例示した斜視図である。 Figure 3 is a perspective view illustrating the appearance of the frame 100 before being bonded. 図示するように、フレーム100は正方形の薄板状に形成されており、フレーム100の中央には、電解質膜30および電極40等により形成される発電層を配置する正方形の孔(発電孔)110が形成されている。 As illustrated, frame 100 is formed into a square thin plate in the center of the frame 100, a square hole (generation hole) 110 to place the power generation layer is formed by the electrolyte membrane 30 and the electrode 40 or the like It is formed. また、フレーム100の四隅には、積層体7 Further, the four corners of the frame 100, the stacked body 7
を形成した際に積層体7を積層方向に貫通する二対の冷却媒体流路14Aおよび14Bをなす円形の孔(冷却孔)140が形成されている。 It is formed a circular hole (cooling holes) 140 forming a cooling medium flow path 14A and 14B of the two pairs of through the stacked body 7 in the stacking direction at the time of forming a. このフレーム100の四隅に形成された各冷却孔140の相互間には、積層体7 The mutual each cooling hole 140 formed at the four corners of the frame 100, the stacked body 7
を積層方向に貫通する酸化ガス流路12Aおよび燃料ガス流路12Bをなす矩形の燃料孔120および130が形成されている。 Rectangular fuel holes 120 and 130 forming the oxidizing gas channel 12A and the fuel gas passage 12B penetrating in the stacking direction is formed a. この燃料孔120と130は、同一形状で各辺に対する配置も同じである。 The fuel holes 120 and 130 are the same arrangement for each side in the same shape. また、発電孔11 In addition, the power generation holes 11
0と燃料孔120との間には、燃料孔130の長手方向に沿って平行に配置された溝128が形成されている。 Between 0 and the fuel hole 120, the groove 128 disposed parallel to the longitudinal direction of the fuel holes 130 are formed.
この溝128は、電池モジュール10が組み付けられたときに燃料孔120と発電孔110とを連絡する酸化ガスまたは燃料ガスの通路となる。 The groove 128 is a passage for oxidizing gas or fuel gas to contact the fuel holes 120 and power hole 110 when the battery module 10 is assembled. 【0026】こうして形成された一対のフレーム100 [0026] The pair of frame 100, which is formed in this way
は、各フレーム100に形成された溝128が外側を向き、一方のフレーム100の燃料孔120が他方のフレーム100の燃料孔130に整合するように向き合わせ、各フレーム100の発電孔110の周縁部で電解質膜30の外縁部を挟持すると共に発電孔110の周縁部以外では複数のスペーサ60を挟持した状態で接着剤4 , A groove 128 formed in the frame 100 faces an outer causes fuel hole 120 of one frame 100 is opposed to match the fuel hole 130 of the other frame 100, the peripheral edge of the generator holes 110 of each frame 100 adhesive while holding the plurality of spacers 60 are outside the periphery of the power generation hole 110 with sandwiching the outer edge portion of the electrolyte membrane 30 in parts 4
10により接着されて電解質膜部材150となる。 It is bonded the electrolyte membrane member 150 by 10. 図4 Figure 4
に電解質膜部材150の外観を例示した斜視図を示す。 It shows a perspective view illustrating the appearance of the electrolyte membrane member 150.
図示するように、各フレーム100に形成された溝12 As illustrated, the grooves 12 formed in the frame 100
8は、外側を向き直交する配置となっている。 8, has an outer and arrangement of the orientation orthogonal. また、一対のフレーム100の燃料孔120と130とは整合しており、向かい合う2組の燃料孔135Aおよび135 In addition, the fuel holes 120 and 130 of a pair of the frame 100 are aligned, opposing two pairs of fuel holes 135A and 135
Bをなす。 Form a B. なお、接着剤410としては、電解質膜30 As the adhesive 410, the electrolyte membrane 30
およびフレーム100との接着性および耐久性に優れたエポキシ系の接着剤を用いた。 And with superior epoxy adhesive in adhesion and durability to the frame 100. 接着剤410は、エポキシ系の接着剤の他に、シリコン系の接着剤等でもよく、 The adhesive 410, in addition to the epoxy adhesive may be an adhesive or the like of silicon,
後述する弾性接着剤420として用いるシリコーンRT Silicone RT used as an elastic adhesive 420 to be described later
VゴムやウレタンRTVゴム等でも差し支えない。 No problem even in V rubber or urethane RTV rubber or the like. 【0027】次に、一対のフレーム100等を接着して電解質膜部材150とする様子について説明する。 A description will now be given of how the electrolyte membrane member 150 by bonding the 100 like a pair of frames. まず、一対のフレーム100の一方の面(図3に表示した面の裏面)の全面に接着剤410を塗布し、電解質膜3 First, an adhesive 410 is applied to the entire surface of one side of a pair of the frame 100 (the rear surface of the surface which is displayed in FIG. 3), electrolyte membrane 3
0に接合した電極40が発電孔110に嵌合するように、接着剤410が塗布された発電孔110の周縁部に電解質膜30の外縁部をおく。 As 0 electrode 40 joined to is fitted into the power hole 110, put the outer periphery portion of the electrolyte membrane 30 on the periphery of the power generation hole 110 which the adhesive 410 is applied. 次に、発電孔110の周縁部以外の接着剤410が塗布された部分に1cm 2当たり10個から100個好ましくは20個から50個となるようスペーサ60を均等に散布する。 Next, the adhesive 410 outside the periphery of the power generation hole 110 is evenly sprayed spacers 60 so that the 100 preferably 20 to 10 per 1 cm 2 on the coated portion and 50. この際、電解質膜30および電極40の上にスペーサ60を散布しないように注意する。 At this time, be careful not to spread the spacers 60 on the electrolyte membrane 30 and the electrode 40. スペーサ60を電解質膜30の上に散布すると、一対のフレーム100を接着して電解質膜部材150としたときに、その部分の厚みが大きくなり、 When spraying spacers 60 on the electrolyte membrane 30, when the electrolyte membrane member 150 by bonding a pair of frames 100, the thickness of that portion is increased,
均等な厚みの電解質膜部材150とすることができず、 It can not be an electrolyte membrane member 150 of uniform thickness,
電池モジュール10ひいては固体高分子型燃料電池の性能を低下させるからであり、また、電解質膜30とフレーム100または電解質膜部材150とセパレータ20 Is because lowering the battery module 10 and thus a solid polymer fuel cell performance and an electrolyte membrane 30 and the frame 100 or the electrolyte membrane member 150 separator 20
0とを一体化する際の押圧によって、スペーサ60が電解質膜30に入り込んで電解質膜30を損傷させ、電解質膜30の有する燃料ガスの回り込み防止機能を低下させるおそれが生じるからである。 By pressing when integrating the 0 and, enters the spacer 60 to the electrolyte membrane 30 to damage the electrolyte membrane 30, because fear of lowering the anti-feedback function of the fuel gas with the electrolyte membrane 30 may occur. 電極40の上にスペーサ60を散布すると、電極40と集電極50との接触抵抗が大きくなるからである。 When spraying spacers 60 on the electrode 40, since the contact resistance between the electrode 40 and the collector electrode 50 is increased. 図5に、フレーム100に電解質膜30を配置し、多数のスペーサ60を散布した状態の外観を示す。 5, to place the electrolyte membrane 30 to the frame 100, showing the external appearance of a state in which sprayed a number of spacers 60. 【0028】次に、もう一方のフレーム100の面(図3に表示した面の裏面)の全面に接着剤410を塗布し、図5に示した状態のフレーム100に、各フレーム100に形成された溝128が直交するよう重ね合わせ、一対のフレーム間に押圧加重(200kPa{2Kg Next, by coating a whole surface adhesive 410 of the other of the frame 100 faces (rear faces displayed on FIG. 3), the frame 100 in the state shown in FIG. 5, are formed in each frame 100 superimposed so that groove 128 is perpendicular, the pressing weight between a pair of frames (200 kPa {2Kg
f/cm 2 }から2000kPa{20Kgf/cm 2 })を作用させて、スペーサ60が各フレーム100に接触した状態で接着剤410を硬化させる。 f / cm 2} 2000kPa {20Kgf / cm 2} from) was allowed to act, the spacer 60 to cure the adhesive 410 in contact with each frame 100. したがって、一対のフレーム100の間隔は、スペーサ60の直径で一定に保たれる。 Accordingly, the distance between the pair of frames 100 is kept constant by the diameter of the spacer 60. また、電解質膜部材150に押圧加重を作用させても、多数のスペーサ60が一対のフレーム100間を支持して剛性を保つので、一対のフレーム100が歪むことを防止する。 Further, even by the action of pressing weight to the electrolyte membrane member 150, a number of spacers 60 so keep rigid support between a pair of frames 100, to prevent the pair of frame 100 is distorted. なお、実施例では、2つの電極40 In the embodiment, the two electrodes 40
をホットプレス法により電解質膜30に接合してから一対のフレーム100で挟持したが、電解質膜30を一対のフレーム100で挟持して接着剤410により接着した後に2つの電極40を電解質膜30に接合する構成としても差し支えない。 The was held between a pair of frames 100 from the junction to the electrolyte membrane 30 by hot pressing, the two electrodes 40 after bonding to the electrolyte membrane 30 by an adhesive 410 to the electrolyte membrane 30 sandwiched by a pair of frames 100 no problem be configured to be joined. 【0029】集電極50は、多孔質でガス透過性を有する気孔率が40%ないし80%のポーラスカーボンにより形成されている。 The collector electrode 50 has a porosity which has a gas permeable porous is formed by 40% to 80% of the porous carbon. 図6は、集電極50およびセパレータ200の外観を例示した斜視図である。 Figure 6 is an illustrated perspective view of the appearance of the collector electrode 50 and the separator 200. 図示するように、集電極50は、正方形の板状で、フレーム100の発電孔110に丁度嵌合するよう形成されており、その一面には、平行に配置された複数のリブ56が形成されている。 As shown, the collector electrode 50 is a square plate shape, is formed so as to just fit into the power generation hole 110 of the frame 100, on one surface thereof, a plurality of ribs 56 arranged in parallel are formed ing. このリブ56は、電極40の表面とで酸化ガスまたは燃料ガスの通路をなすガス通路58を形成する。 The rib 56 forms a gas passage 58 which forms a passage for oxidizing gas or fuel gas at the surface of the electrode 40. 【0030】セパレータ200は、カーボンを圧縮してガス不透過としたガス不透過カーボンにより形成されており、電解質膜30と2つの電極40と2つの集電極5 [0030] The separator 200 compresses the carbon is formed by gas impermeable carbon and the gas-impermeable, the electrolyte membrane 30 two electrodes 40 and two collecting electrodes 5
0とにより構成される単電池20の隔壁をなす。 0 and forms a partition wall composed of unit cells 20 by. 図6に示すように、セパレータ200は、正方形の板状に形成されており、その四隅には、フレーム100の四隅に設けられた冷却孔140と同一の位置に同一の孔(冷却孔)240が形成されている。 As shown in FIG. 6, separator 200 is formed in a square plate shape, the four corners thereof, cooling holes 140 identical to the same hole to position provided at the four corners of the frame 100 (cooling holes) 240 There has been formed. この冷却孔240は、フレーム100の冷却孔140と共に、積層体7を積層方向に貫通する冷却媒体流路14Aおよび14Bを形成する。 The cooling holes 240, the cooling hole 140 of the frame 100, forms the cooling medium flow path 14A and 14B through the stacked body 7 in the stacking direction. また、各冷却孔240相互間には、フレーム100 Also, between each of the cooling holes 240 each other, the frame 100
に設けられた燃料孔120および130と同一の位置に同一の孔(燃料孔)220が形成されている。 Same hole (fuel hole) 220 is formed at the same position as the fuel holes 120 and 130 provided. この燃料孔220も燃料孔120および130と共に、積層体7 The fuel holes 220 with even fuel hole 120 and 130, the stacked body 7
を積層方向に貫通する酸化ガス流路12Aおよび燃料ガス流路12Bを形成する。 To form an oxidizing gas flow channel 12A and the fuel gas passage 12B penetrating in the stacking direction. 【0031】こうして形成された集電極50とセパレータ200とは、セパレータ200のフレーム100の発電孔110に相当する位置に集電極50のリブ56が形成されていない面が整合するよう、テフロン(登録商 [0031] The collector electrode 50 and the separator 200 thus formed, so that the surface located in the rib 56 of the collector electrode 50 is not formed to correspond to the power generation hole 110 of the frame 100 of the separator 200 are aligned, Teflon (registered quotient
標)ディスパージョン等で融着されている。 Target) are fused in the dispersion, and the like. 図1に示すように、集電極50が両側に融着されたセパレータ20 As shown in FIG. 1, the separator 20 collecting electrode 50 is fused on both sides
0では、両側に融着された集電極50のリブ56が直交する配置となっている。 In 0, and has a configuration in which the rib 56 of the collector electrode 50 which is fused to both sides perpendicular. 【0032】図7は、冷却部材300の外観を例示した斜視図である。 [0032] FIG. 7 is an illustrated perspective view of the external appearance of the cooling member 300. 冷却部材300は、ガス不透過カーボンにより形成されており、図示するように、積層する面が正方形状の板状部材で、積層する面の四隅には、フレーム100の四隅に設けられた冷却孔140と同一の位置に同一の孔(冷却孔)340および342が形成されている。 Cooling member 300 is formed by a gas impermeable carbon, as illustrated, a plate-like member of the laminated faces is square, the four corners of the laminate faces the cooling holes provided at the four corners of the frame 100 140 same hole at the same position as (cooling holes) 340 and 342 are formed. この冷却孔340および342も、フレーム10 The cooling holes 340 and 342, the frame 10
0の冷却孔140と共に積層体7を積層方向に貫通する冷却媒体流路14Aおよび14Bを形成する。 The laminate 7 with cooling holes 140 of 0 to form a cooling medium flow path 14A and 14B penetrating in the stacking direction. また、冷却孔340と342の間には、フレーム100に設けられた燃料孔120および130と同一の位置に同一の孔(燃料孔)320および330が形成されている。 Further, during the cooling holes 340 and 342, the same hole at the same position as the fuel holes 120 and 130 provided on the frame 100 (fuel hole) 320 and 330 are formed. この燃料孔320および330も、フレーム100の燃料孔120および130と共に積層体7を積層方向に貫通する酸化ガス流路12Aおよび燃料ガス流路12Bを形成する。 The fuel holes 320 and 330 also form an oxidizing gas flow path 12A and the fuel gas passage 12B through the stacked body 7 with the fuel holes 120 and 130 of the frame 100 in the stacking direction. 【0033】冷却部材300のフレーム100の発電孔110に相当する位置には、他の表面より低い段差部3 [0033] at a position corresponding to the power generation hole 110 of the frame 100 of the cooling member 300 is lower stepped portion 3 than the other surfaces
54が形成されており、この段差部354には、複数の平行なリブ356が形成されている。 54 is formed, on the step portion 354, a plurality of parallel ribs 356 are formed. このリブ356 The rib 356
は、電池モジュール10が積層された際に、隣接する他の電池モジュール10を構成するセパレータ200とで冷却媒体の通路358を形成する。 , When the battery module 10 are stacked to form a passage 358 of the cooling medium in the separator 200 constituting another battery module 10 adjacent. また、この段差部3 Further, the stepped portion 3
54は、対角の位置に形成された2つの冷却孔342と2つの溝352で連絡されており、冷却部材300は、 54 is contacted diagonal two cooling holes 342 formed in a position between the two grooves 352, the cooling member 300,
一方の冷却孔342から冷却媒体が段差部354に流入し、他方の冷却孔342から流出する構成となっている。 Cooling medium from one cooling hole 342 flows into the stepped portion 354 are configured to flow out from the other cooling holes 342. なお、実施例では、段差部354に複数のリブ35 In the embodiment, a plurality of the step portions 354 rib 35
6を設けて冷却媒体の通路358を形成したが、2つの冷却孔342を葛折状等の溝で連絡して冷却媒体の通路を形成する構成も好適である。 6 to form a passage 358 of the cooling medium is provided, but the configuration and contact the two cooling holes 342 in the groove of the meandering shape or the like to form a passage for the cooling medium it is also suitable. 【0034】弾性接着剤420には、シリコーンRTV [0034] The elastic adhesive 420, silicone RTV
ゴムやウレタンRTVゴム等(例えば、Three B Rubber or urethane RTV rubber (e.g., Three B
ond社の液状ガスケット1211、コニシボンドのエポキシ樹脂に変性シリコンを加えたMOS7)が使用でき、硬化後に、硬度が20ないし40,引張りせん断強度が800kPa{8.2Kgf/cm 2 }ないし10000 ond's liquid gasket 1211, can be used MOS7) plus modified silicone epoxy resin Konishibondo, after curing, to the 20 hardness of 40, to the tensile shear strength is not 800kPa {8.2Kgf / cm 2} 10000
kPa{102Kgf/cm 2 },伸びが150%ないし30 kPa {102Kgf / cm 2}, to no 150% elongation 30
0%程度の性状を示すのが好ましい。 Preferably it represents 0% of properties. なお、実施例では、Three Bond社の液状ガスケット1211 In the embodiment, Three Bond Co. liquid gasket 1211
を用いた。 It was used. 【0035】次に、こうして構成された各部材により電池モジュール10を組み付ける様子について説明する。 Next, thus the respective members configured will be described how to assemble the battery module 10.
まず、セパレータ200および冷却部材300の所定の位置に弾性接着剤420を塗布する。 First, applying the elastic adhesive 420 to a predetermined position of the separator 200 and the cooling member 300. セパレータ200 The separator 200
の弾性接着剤420を塗布する位置の一例を図8に示す。 It shows the example of a position of applying an elastic adhesive 420 in FIG. 8. 弾性接着剤420は、セパレータ200の図8の斜線のハッチの部分(燃料孔220と集電極50との間および各孔の周辺以外の部分)に塗布する。 Elastic adhesive 420 is applied to the shaded hatched portion in FIG. 8 of the separator 200 (and between portions other than the periphery of each hole of the fuel holes 220 and the collecting electrode 50). 冷却部材30 Cooling member 30
0の弾性接着剤420を塗布する位置も、セパレータ2 Position of applying an elastic adhesive 420 0 also, the separator 2
00の塗布する位置と同様である。 00 is the same as the position of applying the. 【0036】続いて、電解質膜部材150を挟んで対峙する集電極50のリブ56が直交するように、弾性接着剤420を塗布したセパレータ200と電解質膜部材1 [0036] Then, the electrolyte membrane member 150 sandwiched therebetween so as rib 56 of the collector electrode 50 which faces are perpendicular to the separator 200 and the electrolyte membrane member 1 coated with the elastic adhesive 420
50とを交互に積層し、その積層端の電解質膜部材15 Laminating the 50 alternately, the electrolyte membrane member 15 of the laminate end
0に集電極50および冷却部材300を装着して電池モジュール10とする。 0 and the battery module 10 by attaching the collector electrode 50 and the cooling member 300. 【0037】電池モジュール10を組み付けた後、弾性接着剤420が硬化する前に、積層端のセパレータ20 [0037] After assembling the battery module 10, before the elastic adhesive 420 cures, the separator of the laminated edge 20
0と冷却部材300とに所定電圧(例えば、100V) 0 and the cooling member 300 and a predetermined voltage (e.g., 100 V)
を加え、さらに電池モジュール10の積層方向に調節可能な押圧加重を加える。 It was added, further added an adjustable pressing weights in the stacking direction of the battery module 10. そして、この押圧加重を調節して積層端のセパレータ200と冷却部材300とに生じる電気抵抗を所定値以下とし、その状態で弾性接着剤4 Then, the electrical resistance generated the separator 200 and the cooling member 300 of the laminated end by adjusting the pressing weighted than a predetermined value, elastic adhesive in that state 4
20を硬化させる。 To cure the 20. 実施例では、電解質膜30を湿潤状態としたときに単電池当たり1mΩとなるよう電気抵抗の所定値を設定した。 In the embodiment, to set the predetermined value of the electrical resistance to be a single cell per 1mΩ when the wet state the membrane 30. したがって、電池モジュール10 Therefore, the battery module 10
では、積層端のセパレータ200と冷却部材300との間に単電池を3つ積層しているので電気抵抗の所定値を3mΩに設定し、電解質膜30を湿潤状態とするために電池モジュール10を水蒸気中に置いた。 In the battery module 10 in order since the three stacked unit cells is set a predetermined value of the electrical resistance 3 milliohms, the electrolyte membrane 30 and wet state between the separator 200 and the cooling member 300 of the laminated end It was placed in a water vapor. また、実施例では、電気抵抗を所定値とするのに加えられる押圧加重は、400kPa{4.1Kgf/cm 2 }ないし700kP In the embodiment, the pressing load applied to the electric resistance to a predetermined value, to not 400kPa {4.1Kgf / cm 2} 700kP
a{7.1Kgf/cm 2 }とした。 It was a {7.1Kgf / cm 2}. ここで、単電池当たりに設定される電気抵抗の所定値は、単電池の構成や単電池を構成する各部材の材質等によって定められるものであり、積層端のセパレータ200と冷却部材300との間に設定される電気抵抗の所定値は、電池モジュール10 Here, the predetermined value of the electrical resistance to be set per single cell, which is determined by the material of the respective members constituting the structure or cell in the cells, between the separator 200 and the cooling member 300 of the laminated end predetermined value of the electrical resistance is set between the battery modules 10
として積層された単電池の数や電池モジュール10を構成する各部材の材質等によって定められるものである。 Are those defined by the material of each member constituting the number and the battery module 10 of the laminated unit cells as.
電池モジュール10の積層方向に加えられる押圧加重は、弾性接着剤420の硬化前の物性や電池モジュール10を構成する各部材の材料強度等によって定められるものである。 Pressing load applied in the stacking direction of the battery module 10 is to be defined by the material strength of the respective members constituting the physical properties and cell module 10 prior to curing of the elastic adhesive 420, and the like. 【0038】なお、実施例では、電解質膜30を湿潤状態とするために電池モジュール10を水蒸気中に置いて弾性接着剤420を硬化させたが、予め電解質膜30の含水率と電気抵抗値との関係を求めておき、この関係と弾性接着剤420を硬化させる際の電解質膜30の含水率とから電気抵抗の所定値を定める構成も好適である。 [0038] In the embodiment, although the battery module 10 to the electrolyte membrane 30 and wet curing the elastic adhesive 420 placed in a water vapor, and advance the water content and the electrical resistance of the electrolyte membrane 30 to previously obtain a relation, configuration defining a predetermined value of the electrical resistance and a water content of the electrolyte membrane 30 when curing the relationship and an elastic adhesive 420 are also suitable. 【0039】図2に示した電池モジュール11は、電池モジュール10と同一の部材(3つの電解質膜部材15 The battery module 11 shown in FIG. 2, the battery module 10 identical members (three electrolyte membrane member 15 and the
0と3つのセパレータ200と冷却部材300)により構成されており、冷却部材300の配置を除いて同一の積層構造をしている。 0 and is constituted by three separators 200 cooling member 300), and the same laminate structure except for the arrangement of the cooling member 300. 図1に示したように、電池モジュール10の冷却部材300は、段差部354に形成されたリブ356と冷却部材300と接触する集電極50に形成されたリブ56とが直交する配置で装着されているが、電池モジュール11の冷却部材300は、リブ35 As shown in FIG. 1, the cooling member 300 of the battery module 10 includes a rib 56 formed on the collector electrode 50 in contact with the ribs 356 formed on the stepped portion 354 and the cooling member 300 is mounted in an arrangement perpendicular and that although, the cooling member 300 of the battery module 11, ribs 35
6とリブ56とが平行となる配置で装着されている。 And 6 and the rib 56 are mounted in an arrangement comprising parallel. したがって、電池モジュール10と電池モジュール11とを交互に積層すると、電池モジュール11の冷却孔34 Accordingly, when laminating the battery modules 10 and the battery module 11 alternately, cooling holes 34 of the battery modules 11
2は、電池モジュール10の冷却孔340と連絡する。 2, it communicates with the cooling holes 340 of the battery module 10. 【0040】図2に示した積層体7は、こうして形成された電池モジュール10と電池モジュール11とを交互に積層し、積層端の一方にセパレータ200を、他方に冷却部材300を装着して組み付けられる。 The laminate 7 shown in Figure 2, thus formed a battery module 10 and the battery module 11 are alternately stacked, the separator 200 to one of the lamination end, assembled by mounting the other cooling member 300 It is. 電池モジュール10と電池モジュール11とは、電池モジュール1 The battery module 10 and the battery module 11, the battery module 1
0の積層端のセパレータ200に電池モジュール11の冷却部材300が接するように、かつ、電池モジュール10の冷却部材300のリブ356と電池モジュール1 The separator 200 of the laminated end of 0 as cooling member 300 of the battery module 11 is in contact, and the ribs 356 and the battery module 1 of the cooling member 300 of the battery module 10
1の冷却部材300のリブ356とが直交するように積層する。 And the ribs 356 of the first cooling member 300 are stacked so as to be orthogonal. このように積層することで、電池モジュール1 By stacking in this manner, the battery module 1
0から電池モジュール11にかけて隣り合う集電極50 0 adjacent toward the battery modules 11 from the collector electrode 50
のリブ56も直交する配置となる。 Rib 56 is also an arrangement for orthogonal. 【0041】こうして形成された積層体7に燃料ガス供給装置(図示せず)と冷却媒体供給装置(図示せず)とを取り付けて固体高分子型燃料電池を完成する。 [0041] Thus the laminate 7 which is formed a fuel gas supply device (not shown) and a cooling medium supplying device (not shown) and the attached complete a polymer electrolyte fuel cell. こうして完成された固体高分子型燃料電池の一対の酸化ガス流路12Aを酸化ガスの流入流路および排出流路とし、燃料ガス流路12Bを燃料ガスの流入流路および排出流路として、酸化ガスおよび燃料ガスを流せば、電解質膜3 A pair of oxidizing gas passage 12A of the solid polymer type fuel cell thus completed the inlet channel and outlet channel of the oxidizing gas, a fuel gas passage 12B as inlet channel and outlet channel of the fuel gas, oxidizing It is allowed to flow gas and the fuel gas, electrolyte membrane 3
0を挟んで直交するガス通路58に酸化ガスおよび燃料ガスが流れ、電解質膜30の両側に配置された両電極4 0 interposed therebetween oxidizing gas and fuel gas to the gas passage 58 flows orthogonal, the electrodes 4 disposed on both sides of the electrolyte membrane 30
0に酸化ガスおよび燃料ガスが供給されて、次式に示す電気化学反応が行なわれ、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。 0 is oxidized to gas and fuel gas supply, an electrochemical reaction shown in the following equation is performed, to convert the chemical energy directly into electrical energy. 【0042】 カソード反応:2H + +2e - +(1/2)O 2 →H 2 O アノード反応:H 2 →2H + +2e - 【0043】また、積層体7の積層面の対角に位置する二対の冷却媒体流路14Aおよび14Bの各対の一方の流路を冷却媒体供給装置から供給される冷却媒体の流入流路とし他方の流路をその排出流路として冷却媒体を流すことによって固体高分子型燃料電池が冷却される。 The cathode reaction: 2H + + 2e - + ( 1/2) O 2 → H 2 O anode reaction: H 2 → 2H + + 2e - [0043] Also, two located at the opposing corners of the stacking surface of the stacked body 7 solid by flowing a cooling medium inlet passage and to the other flow path of the cooling medium supplied as a discharge flow path of one of the flow paths of each pair of the cooling medium flow path 14A and 14B of the pair from the cooling medium supply device polymer electrolyte fuel cell is cooled. 【0044】電解質膜部材150の組み付けの様子、電池モジュール10の組み付けの様子および固体高分子型燃料電池の組み付けの様子については、既に大方説明したが、以下に図9ないし図11に基づき説明する。 The manner of assembly of the electrolyte membrane member 150, for state of the assembly of the states and a polymer electrolyte fuel cell assembly of the battery module 10, has already been largely described, will be described with reference to FIGS. 9 to 11 below . 図9,図10,図11は、それぞれ電解質膜部材150の組み付けの様子,電池モジュール10の組み付けの様子,固体高分子型燃料電池の組み付けの様子を例示した工程図である。 9, 10 and 11, how the respective assembly of the electrolyte membrane member 150, a state, process exemplified the state of assembly of a polymer electrolyte fuel cell view of the assembly of the battery module 10. 【0045】電解質膜部材150の組み付けは、図9に示すように、まず、2つの電極40で電解質膜30を挟んでサンドイッチ構造とし、この状態で100℃ないし160℃好ましくは120℃ないし155℃の温度で、 The assembly of the electrolyte membrane member 150, as shown in FIG. 9, first, a sandwich structure sandwiching an electrolyte membrane 30 with two electrodes 40, and preferably contains 120 ° C. without 100 ° C. to 160 ° C. In this state 155 ° C. at the temperature,
1MPa{10.2kgf/cm 2 }ないし10MPa{10 1MPa to {10.2kgf / cm 2} no 10 MPa {10
2kgf/cm 2 }好ましくは3MPa{31kgf/cm 2 }ないし7MPa{71kgf/cm 2 }の圧力を作用させて接合する(工程11)。 2 kgf / cm 2} preferably bonded by applying a pressure of 3MPa {31kgf / cm 2} to 7MPa {71kgf / cm 2} (step 11). 次に、一対のフレーム100の面(図3に表示した面の裏面)の全面に接着剤410を塗布し(工程12)、一方のフレーム100の接着剤410が塗布された面の発電孔110の外縁部に電解質膜30の外縁部を、電解質膜30に接合した電極40が発電孔1 Next, an adhesive is applied 410 to the entire surface of the pair of frames 100 (the back surface of the surface which is displayed in FIG. 3) (step 12), generating holes 110 on one surface of the adhesive 410 of the frame 100 is applied of the outer edge of the electrolyte membrane 30 to the outer edge portion, the electrode 40 joined to the electrolyte membrane 30 is generating holes 1
10に嵌合するように配置する(工程13)。 Arranged to fit into 10 (step 13). 【0046】続いて、電解質膜30が配置されたフレーム100の発電孔110の周縁部以外の接着剤410が塗布された部分に、スペーサ60を1cm 2当たり10個から100個好ましくは20個から50個となるよう均等に散布する(工程14)。 [0046] Then, the portion where the adhesive 410 is applied other than the periphery of the power generation hole 110 of the frame 100 that the electrolyte membrane 30 is disposed, 100 spacer 60 to 10 per 1 cm 2 preferably between 20 a 50 to evenly spread (step 14). スペーサ60が散布されたフレーム100に、図3に表示した面の裏面全体に接着剤410が塗布されたフレーム100を、各フレーム1 Frame 100 spacer 60 is sprayed, the frame 100 in which the adhesive 410 is applied to the entire back surface of the surface which is displayed in Figure 3, each frame 1
00に形成された溝128が直交するように重ね合わせる(工程15)。 00 which is formed in grooves 128 are superposed so as to be orthogonal (step 15). 重ね合わせた一対のフレームに押圧加重(200kPa{2Kgf/cm 2 }から2000kPa Pressing weighted superimposed pair of frames allowed (2000 kPa from 200kPa {2Kgf / cm 2}
{20Kgf/cm 2 })を作用させて、スペーサ60が各フレーム100に接触した状態とし、この状態で接着剤4 {20Kgf / cm 2}) was allowed to act, a state where the spacer 60 is in contact with the frame 100, the adhesive in this state 4
10を硬化させて(工程16)、電解質膜部材150を完成する。 10 is cured (Step 16), to complete the electrolyte membrane member 150. なお、電解質膜30と電極40との接合(工程11)は、工程16の後に行なってもよい。 The bonding between the electrolyte membrane 30 and the electrode 40 (step 11) may be performed after the step 16. 【0047】電池モジュール10の組み付けは、図10 The assembly of the battery module 10, FIG. 10
に示すように、まず、集電極50を、セパレータ200 As shown in, first, the collector electrode 50, the separator 200
のフレーム100の発電孔110に相当する位置に集電極50のリブ56が形成されていない面が整合するようにテフロン(登録商標)ディスパージョン等により融着する(工程21)。 The rib 56 of the collector electrode 50 at a position corresponding to the power generation hole 110 of the frame 100 is formed has no plane and is fused by Teflon dispersion, etc. so as to match (step 21). なお、セパレータ200の両面に集電極50を融着する場合には、セパレータ200の両側の集電極50のリブ56が直交する配置となるよう融着する。 In the case of fusing the collector electrode 50 on both surfaces of the separator 200 fused so as to be arranged ribs 56 on both sides of the collector electrode 50 of the separator 200 are orthogonal. 次に、セパレータ200および冷却部材300 Next, the separator 200 and the cooling member 300
に、図8に示したセパレータ200の斜線のハッチの部分(燃料孔220と集電極50との間および各孔の周辺以外の部分)に弾性接着剤420を塗布する(工程2 In the elastic adhesive 420 is applied to the shaded hatched portion of the separator 200 shown in FIG. 8 (and between the peripheral portion other than the respective holes of the fuel holes 220 and the collecting electrode 50) (Step 2
2)。 2). 続いて、電解質膜部材150を挟んで対峙する集電極50のリブ56が直交するように弾性接着剤420 Subsequently, elastic adhesive as the ribs 56 of the collector electrode 50 are orthogonal to confront each other across the electrolyte membrane member 150 420
を塗布したセパレータ200と電解質膜部材150とを交互に積層し、その積層端の電解質膜部材150に集電極50および冷却部材300を装着する(工程23)。 The The separator 200 coated with the electrolyte membrane member 150 are alternately laminated, mounting the collector electrode 50 and the cooling member 300 to the electrolyte membrane member 150 of the lamination end (step 23). 【0048】この積層直後に、積層端のセパレータ20 [0048] Immediately after this lamination, the separator of the laminated edge 20
0と冷却部材300とに所定電圧(例えば、100V) 0 and the cooling member 300 and a predetermined voltage (e.g., 100 V)
を供給する電極と電流計を設置する(工程24)。 The placing of the electrode and the ammeter supplies (step 24). 電極が設置された積層体に押圧加重を加え、この押圧加重を、積層端のセパレータ200と冷却部材300とに生じる電気抵抗値が所定値以下となるよう調節する(工程25)。 Pressing weight was added to the laminate electrode is installed, the pressing weight, the electric resistance value is adjusted to equal to or less than a predetermined value occurring in the separator 200 and the cooling member 300 of the laminated end (step 25). 実施例での電気抵抗値の所定値は、前述したように単電池20に許容される電気抵抗を1mΩに設定したものであり、積層端のセパレータ200と冷却部材3 Predetermined value of the electrical resistance value in the embodiment is obtained by setting the electrical resistance that is acceptable for a single cell 20 as described above in 1 M.OMEGA, cooling member 3 and the separator 200 of the laminated end
00との間では、3mΩである。 In between the 00, it is 3mΩ. 積層端のセパレータ2 The separator of the laminated edge 2
00と冷却部材300とに生じる電気抵抗値が所定値以下となるよう調節された状態で弾性接着剤420を硬化させて(工程26)、電池モジュール10を完成する。 00 and the electrical resistance value caused on the cooling member 300 is an elastic adhesive 420 is cured in a state of being adjusted to equal to or less than a predetermined value (step 26), to complete the battery module 10.
なお、実施例では、集電極50をセパレータ200に融着させたが、融着させない構成でもかまわない。 In the embodiment, although fused collectors 50 to the separator 200, it may be configured not to fuse. この場合には、工程21は不要である。 In this case, step 21 is unnecessary. また、電池モジュール11も電池モジュール10と同様にして組み付けられる。 Also, it assembled in the same manner as the battery module 11 also battery module 10. 【0049】固体高分子型燃料電池の組み付けは、図1 The assembly of the polymer electrolyte fuel cell, FIG. 1
1に示すように、まず、電池モジュール10と電池モジュール11とを電池モジュール10の積層端のセパレータ200に電池モジュール11の冷却部材300が接するように、かつ、電池モジュール10の冷却部材300 As shown in 1, first, as the cooling member 300 of the battery module 11 in the separator 200 of the laminated end of the battery module 10 and the battery module 10 and the battery module 11 is in contact, and the cooling member 300 of the battery module 10
のリブ356と電池モジュール11の冷却部材300のリブ356とが直交するように交互に積層し、積層端の一方にセパレータ200を、他方に冷却部材300を装着して積層体7とする(工程31)。 And the ribs 356 of the cooling member 300 of the ribs 356 and the battery module 11 are alternately laminated so as to be orthogonal, the separator 200 to one of the stack end, by mounting a cooling member 300 on the other to form a laminate 7 of (step 31). この積層体7に燃料ガス供給装置(図示せず)と冷却媒体供給装置(図示せず)とを取り付けて(工程32)、固体高分子型燃料電池を完成する。 The fuel gas supply system in the stack 7 is attached (not shown) and a cooling medium supply device (not shown) (step 32) to complete a polymer electrolyte fuel cell. 【0050】以上説明した実施例の固体高分子型燃料電池では、弾性接着剤420により電解質膜部材150とセパレータ200とを接着したので、電解質膜部材15 [0050] In the polymer electrolyte fuel cell of the embodiment described above, since the bonding the electrolyte membrane member 150 and the separator 200 by the elastic adhesive 420, the electrolyte membrane member 15
0やセパレータ200の厚みの誤差を吸収することができる。 It can be absorbed errors of 0 and the thickness of the separator 200. したがって、接着剤410に乾燥後は硬化するエポキシ系の接着剤を用いて電解質膜30とスペーサ60 Thus, after drying the adhesive 410 is an electrolyte membrane 30 using an epoxy adhesive which cures spacers 60
と一対のフレーム100とを一体化しても、固体高分子型燃料電池等が発生する熱や振動等によるずれは、弾性接着剤420が吸収することので、電解質膜30とフレーム100とに相対的なずれが発生することがなく、この相対的なずれが生じることによる電解質膜30の損傷を防止することができる。 And be integrated with the pair of frames 100, misalignment due to heat or vibration of the solid polymer electrolyte fuel cell or the like is generated, so that the elastic adhesive 420 to absorb relative to the electrolyte membrane 30 and the frame 100 such deviations will not occur, it is possible to prevent damage to the electrolyte membrane 30 due to the relative deviation occurs. また、弾性接着剤420が酸化ガスおよび燃料ガスをシールするシール部材を兼ねるので、電池モジュール10を構成する部品数を少なくして製造を容易とすることができる。 Further, also serves as a sealing member is an elastic adhesive 420 to seal the oxidizing gas and the fuel gas, it is possible to facilitate the manufacture by reducing the number of components constituting the battery module 10. さらに、固体高分子型燃料電池が発生する熱や固体高分子型燃料電池の外部から加えられる振動等により生じる応力を弾性接着剤4 Further, a polymer electrolyte fuel cell generates heat and a polymer electrolyte fuel cell caused by vibrations applied from external stress an elastic adhesive 4
20により吸収することができる。 It can be absorbed by the 20. したがって、電極4 Therefore, the electrode 4
0等に不均一な面圧が作用するのを防止すると共に酸化ガスおよび燃料ガスの漏れを防止することができ、発電効率を高く維持することができる。 With the 0 like uneven surface pressure is prevented from acting can prevent a leakage of the oxidizing gas and the fuel gas, it is possible to maintain a high power generation efficiency. 加えて、前述の応力を弾性接着剤420が吸収するので、固体高分子型燃料電池の耐久性を向上させることができる。 In addition, since the above-mentioned stress elastic adhesive 420 is absorbed, thereby improving the durability of a polymer electrolyte fuel cell. 【0051】また、電池モジュール10の両端に位置するセパレータ200と冷却部材300との間の電気抵抗値を所定値以下として電池モジュール10を形成したので、電池モジュール10を積層して形成される固体高分子型燃料電池の抵抗値不良を減少することができ、固体高分子型燃料電池の性能を標準化することができる。 [0051] Further, since the form a battery module 10 and the electric resistance between the separator 200 and the cooling member 300 positioned at both ends of the battery module 10 as a predetermined value or less, the solid is formed by stacking battery modules 10 can reduce the resistance failure of the polymer electrolyte fuel cell, it is possible to standardize the performance of a polymer electrolyte fuel cell. 電池モジュール10を積層して固体高分子型燃料電池としたので、電池モジュール10単位で抵抗値のチェックや燃料ガスの漏れのチェックを行なうことができる。 Because a solid polymer fuel cell by laminating battery module 10 can perform the checking of the leak check and the fuel gas in the resistance in the battery module 10 units. 【0052】実施例の電解質膜部材150では、電解質膜30と共に電解質膜30の厚みと同等か大きな直径を有するスペーサ60を一対のフレーム100で挟持したので、その積層方向の剛性を高めることができ、電解質膜部材150の積層方向の厚み均一にすることができる。 [0052] In the electrolyte membrane member 150 of Example, since the spacer 60 having a larger diameter or equal to the thickness of the electrolyte membrane 30 was sandwiched by a pair of frame 100 together with an electrolyte membrane 30, it is possible to increase the rigidity of the lamination direction , it can be made uniform thickness in the stacking direction of the electrolyte membrane member 150. したがって、他の部材と積層した後に押圧加重を加えた際、作用する面圧を一定にすることができ、高品質な固体高分子型燃料電池の形成を可能とすることができる。 Therefore, upon the addition of a pressing weight after laminating with other members, can be made constant the surface pressure acting, it is possible to allow the formation of a high quality solid polymer electrolyte fuel cell. また、接着剤410に乾燥後は硬化するエポキシ系の接着剤を用いたので、電解質膜30とスペーサ60と一対のフレーム100とを一体化した後は、電解質膜3 Further, since after drying the adhesive 410 using epoxy adhesive to cure, after integrating the electrolyte membrane 30 and the spacer 60 and a pair of frame 100, the electrolyte membrane 3
0とフレーム100とに相対的なずれが発生することがなく、この相対的なずれが生じることによる電解質膜3 0 frame 100 and the without relative displacement occurs, the electrolyte membrane 3 due to the relative deviation occurs
0の損傷を防止することができる。 The damage of 0 can be prevented. さらに、電解質膜3 In addition, the electrolyte membrane 3
0は、フレーム100の発電孔110より少し大きければよいので、フレーム100の外縁部まで必要とされる場合に比較して電解質膜30の面積を小さくすることができ、製造コストを低減することができる。 0 Since it slightly larger than the generated hole 110 of the frame 100, it is possible to reduce the area of ​​the electrolyte membrane 30 compared with the case that is required to the outer edge portion of the frame 100, the manufacturing cost can be reduced it can. 【0053】実施例の固体高分子型燃料電池の製造方法では、弾性接着剤420で電解質膜部材150とセパレータ200とを接着するので、容易に単電池20を複数積層して電池モジュール10を形成することができる。 [0053] In the method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell of the embodiment, since bonding the electrolyte membrane member 150 and the separator 200 by an elastic adhesive 420, easily form a battery module 10 unit cells 20 by stacking a plurality can do.
したがって、形成された電池モジュール10を積層して固体高分子型燃料電池を形成するので、各構成部品を積層して固体高分子型燃料電池を形成する場合に比較して、きわめて容易に固体高分子型燃料電池を組み付けることができる。 Accordingly, since the battery module 10 formed by stacking to form a polymer electrolyte fuel cell, as compared with the case where by laminating the components to form a solid polymer fuel cell, very easily solid high it can be assembled molecular type fuel cell. 【0054】 なお、実施例では、電池モジュール10 [0054] It should be noted that, in the real施例, the battery module 10
に冷却部材300を備えたが、冷却部材300を備えない構成も差し支えない。 While with a cooling member 300, no problem even configuration without a cooling member 300. さらに、実施例では、別体の電極40,集電極50およびセパレータ200を備えたが、電解質膜30と接触する接触部と酸化ガスまたは燃料ガスの通路とをセパレータに形成し、別体の電極および集電極を備えない構成でも差し支えない。 Furthermore, in the embodiment, separate electrode 40 has been provided with a collector electrode 50 and the separator 200, a passage of the contact portion and the oxidizing gas or fuel gas in contact with the electrolyte membrane 30 is formed in the separator, separate electrodes and no problem even in a configuration without a collector electrode. 【0055】実施例では、電池モジュール10に内蔵される単電池20を3つとしたが、内蔵される単電池20 [0055] In the embodiment, although three and the unit cells 20 incorporated in the battery module 10, the unit cells are built 20
の数はいくつでもかまわない。 The number does not matter any number. また、電池モジュール1 In addition, the battery module 1
0を形成する手法を単電池の形成に用いる構成も好適である。 Configuration using the technique of forming a 0 in the formation of the cells are also suitable. この構成例を図12に示す。 It shows an example of this configuration in Figure 12. 図示するように、単電池20Aは、電池モジュール10を構成する電解質膜部材150,集電極50,セパレータ200と同一の部材により構成され、その積層の仕方も電池モジュール1 As shown, the unit cell 20A includes a membrane member 150 constituting the battery module 10, collector electrode 50, it is constituted by the same member and the separator 200, a battery module 1 the way to the lamination
0の積層の仕方と同じである。 0 is the same as the way of the stack of. また、セパレータ200 In addition, the separator 200
に弾性接着剤420を塗布する部分も電池モジュール1 Applying an elastic adhesive 420 to a portion also battery module 1
0の場合と同一である。 0 is the same as in the case of. 積層したセパレータ200間に所定電圧(例えば、100V)を接続し、電気抵抗値が所定値(例えば1mΩ)以下となるようセパレータ20 Laminating a predetermined voltage between the separators 200 (e.g., 100 V) to connect the separator 20 so that the electric resistance value is equal to or smaller than a predetermined value (e.g., 1 M.OMEGA)
0に押圧加重を加えて弾性接着剤420を硬化させ、単電池20Aとする。 0 by addition of pressing weighted curing the elastic adhesive 420, a single-cell 20A. こうして形成された単電池20Aおよびこの単電池20Aを複数積層して構成される燃料電池についても上述の効果と同様な効果を得ることができる。 It is possible to obtain the same effect as described above for the fuel cell composed of single cells 20A and this unit cell 20A thus formed by stacking a plurality. 【0056】次に、本発明の第2の実施例の固体高分子型燃料電池について説明する。 Next, a description will be given solid polymer fuel cell of the second embodiment of the present invention. 第2実施例の固体高分子型燃料電池は、第1実施例の固体高分子型燃料電池の一部のセパレータをフレームに内蔵させた構造のものである。 Polymer electrolyte fuel cell of the second embodiment is a solid polymer fuel structure with a built-in part of the separator frames of the battery according to the first embodiment. したがって、第2実施例の固体高分子型燃料電池を構成する部材の一部は、第1実施例の固体高分子型燃料電池を構成する部材と同一なので、同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Therefore, some of the members constituting the polymer electrolyte fuel cell of the second embodiment, since a same members constituting the polymer electrolyte fuel cell of the first embodiment, the same reference numerals, member assigned, and a description thereof will be omitted. なお、第2実施例の固体高分子型燃料電池は、第1実施例の固体高分子型燃料電池と同様に、冷却部材300の配置が異なる2種類の電池モジュール10Bと電池モジュール11Bとを交互に積層してなる積層体と、この積層体に酸化ガスおよび燃料ガスを供給する燃料ガス供給装置(図示せず) Incidentally, a polymer electrolyte fuel cell of the second embodiment, as in the polymer electrolyte fuel cell of the first embodiment, the two types of battery modules 10B and the battery module 11B in which different arrangements of the cooling member 300 alternately fuel gas supply apparatus for supplying a laminate formed by laminating, the oxidizing gas and fuel gas to the stack (not shown)
と、同じく積層体に冷却媒体を供給する冷却媒体供給装置(図示せず)とから構成される。 When, likewise constructed from the cooling medium supply device for supplying the cooling medium to the laminate (not shown). 【0057】図13は、電池モジュール10Bの構成を例示した説明図である。 [0057] Figure 13 is an explanatory view illustrating the configuration of the battery module 10B. 図示するように、電池モジュール10Bは、電解質膜30と2つの電極40とを備える2つの電解質膜部材150Bと、同じく電解質膜30と2つの電極40とを備える電解質膜部材150Cと、電極40とで酸化ガスまたは燃料ガスの流路を形成する6 As shown, the battery module 10B includes an electrolyte membrane 30 and two electrolyte membrane member 150B and a two electrodes 40, as in the electrolyte membrane 30 and the electrolyte membrane member 150C and a two electrodes 40, the electrode 40 6 to form a flow path of oxidizing gas or fuel gas in
つの集電極50と、積層した際に単電池20Bの隔壁をなすと共に電解質膜部材150B間等に内蔵される2つのセパレータ250と、電池モジュール10の一端に装着されるセパレータ200と、他端に装着される冷却部材300とから構成され、セパレータ250と電解質膜部材150Bの間等は弾性接着剤420により接着されている。 And One of the collector electrode 50, and two separators 250 that are built like between the electrolyte membrane member 150B with when stacked form a partition wall of the cells 20B, the separator 200 which is mounted on one end of the battery module 10, the other end It is composed from the cooling member 300. which is mounted between such a separator 250 electrolyte membrane member 150B is bonded by an elastic adhesive 420. 電解質膜部材150Bは、電解質膜30と、2 Electrolyte membrane member 150B includes an electrolyte membrane 30, 2
つの電極40と、フレーム500と、フレーム600 One of the electrodes 40, a frame 500, frame 600
と、スペーサ60とから構成され、電解質膜30の外縁部および電極40の外縁部を多数のスペーサ60と共にフレーム500とフレーム600とで挟持した状態で接着剤410により接着されて一体となっている。 If, consists spacers 60., are integrated is bonded by an adhesive 410 in a state of being held between the frame 500 and the frame 600 of the outer portion of the outer edge portion and the electrode 40 with a number of spacers 60 of the electrolyte membrane 30 . 【0058】フレーム500は、樹脂(例えば、フェノール樹脂,ポリフェニレンサルファイド(PPS),ポリアミド等)により形成されている。 [0058] Frame 500 is a resin (e.g., phenolic resin, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide, etc.) are formed by. 電解質膜30等と一体化される前のフレーム500を図14に示す。 The frame 500 before it is integrated with the electrolyte membrane 30 or the like shown in FIG. 14. 図示するように、フレーム500は正方形の薄板状に形成されており、フレーム500の中央には、電解質膜30および電極40等により形成される発電層を配置する正方形の孔(発電孔)510が形成されており、発電孔51 As illustrated, frame 500 is formed into a square thin plate in the center of the frame 500, a square hole (generation hole) 510 to place the power generation layer is formed by the electrolyte membrane 30 and the electrode 40 or the like are formed, generating holes 51
0の周囲には、段差部515が形成されている。 Around the 0, the step portion 515 is formed. また、 Also,
フレーム500の四隅には、積層体を形成した際に積層体を積層方向に貫通する冷却媒体流路をなす円形の孔(冷却孔)540が形成されている。 The four corners of the frame 500, a circular hole (cooling holes) 540 forming a cooling medium flow path through the laminate in the laminating direction at the time of forming a laminate is formed. このフレーム50 This frame 50
0の四隅に形成された各冷却孔540の相互間には、積層体を積層方向に貫通する酸化ガス流路および燃料ガス流路をなす矩形の燃料孔520および530が形成されている。 Therebetween of each cooling hole 540 formed in the 0 of the four corners, the oxidizing gas flow path through the stack in the stacking direction and rectangular fuel hole 520, and 530 constituting the fuel gas channel is formed. この燃料孔520と530は、同一形状で各辺に対する配置も同じである。 The fuel holes 520 and 530 arranged for each side in the same shape is also the same. また、発電孔510と燃料孔520との間には、燃料孔530の長手方向に沿って平行に配置された溝528が形成されている。 Between the power hole 510 and the fuel hole 520, a groove 528 disposed parallel to the longitudinal direction of the fuel holes 530 are formed. 図15 Figure 15
は、フレーム500の図14に現わされた面の裏面(矢印I方向から見た面)を例示した斜視図である。 Is an exemplary perspective view of the back side of the surface which is Genwa in Figure 14 of the frame 500 (the surface viewed from the direction of the arrow I). 図示するように、フレーム500の発電孔510の周囲には、 As shown, the periphery of the power generating holes 510 of the frame 500,
段差部518が形成されている。 Stepped portion 518 is formed. 【0059】フレーム600も、フレーム500と同様に、樹脂(例えば、フェノール樹脂,ポリフェニレンサルファイド(PPS),ポリアミド等)により形成されている。 [0059] Frame 600, similarly to the frame 500, a resin (e.g., phenolic resin, polyphenylene sulfide (PPS), polyamide, etc.) are formed by. 電解質膜30等と一体化される前のフレーム6 Before being integrated with the electrolyte membrane 30 such as a frame 6
00を図16に示す。 00 shown in FIG. 16. 図示するように、フレーム600 As shown, frame 600
にも正方形の薄板状に形成されており、フレーム600 A is formed into a square thin plate also frame 600
の中央には発電孔610が形成されている。 Power generation hole 610 is formed in the center of. また、フレーム500と同様に、フレーム600の四隅にも、冷却媒体流路をなす冷却孔640が形成されていおり、各冷却孔640の相互間には、酸化ガス流路および燃料ガス流路をなす燃料孔620および630が形成されている。 Similarly to the frame 500, to the four corners of the frame 600, which are cooling holes 640 forming a coolant flow field is formed, between each other of each cooling hole 640, the oxidizing gas flow path and the fuel gas flow path fuel holes 620 and 630 are formed Nasu. 発電孔610と燃料孔620との間には、燃料孔6 Between the power hole 610 and the fuel hole 620, the fuel hole 6
30の長手方向に沿って平行に配置された溝628が形成されている。 It is formed with grooves 628 arranged parallel to the longitudinal direction of 30. 図17は、フレーム600の図16に現わされた面の裏面(矢印II方向から見た面)を例示した斜視図である。 Figure 17 is an illustrated perspective view of the rear surface of Genwa been surface 16 of the frame 600 (the surface viewed from an arrow II direction). 図示するように、フレーム600の発電孔610の周囲には、フレーム500の段差部518 As shown, the periphery of the power generating holes 610 of the frame 600, the stepped portion 518 of the frame 500
と同一形状の段差部618が形成されている。 The stepped portion 618 of the same shape are formed with. 【0060】こうして形成されたフレーム500とフレーム600とを、溝528と溝628が外側を向き、フレーム500の燃料孔520がフレーム600の燃料孔630に整合するように向き合わせ、フレーム500の段差部518とフレーム600の段差部618で電極4 [0060] The frame 500 and the frame 600 thus formed, the groove 528 and the groove 628 faces the outer fuel hole 520 of the frame 500 is opposed to match the fuel hole 630 of the frame 600, the step frames 500 parts 518 and the electrode 4 at the step portion 618 of the frame 600
0の外縁部を挟持すると共に複数のスペーサ60を挟持した状態で、接着剤410により接着して電解質膜部材150Bとする。 0 an outer edge while holding the plurality of spacers 60 as well as clamping of the electrolyte membrane member 150B by bonding with an adhesive 410. なお、電極40は、段差部518に嵌合する形状に形成されており、上述のホットプレス法により電解質膜30に接合されている。 The electrode 40 is formed in a shape to be fitted to the stepped portion 518 are joined to the electrolyte membrane 30 by the aforementioned hot pressing. また、電解質膜部材150Bの組み付けの様子については、第1実施例の電解質膜部材150と同様なので、その説明は省略する。 As for the manner of assembly of the electrolyte membrane member 150B, is similar with the electrolyte membrane member 150 of the first embodiment, a description thereof will be omitted. 【0061】電解質膜部材150Cは、電解質膜30 [0061] electrolyte membrane member 150C, the electrolyte membrane 30
と、2つの電極40と,複数のスペーサ60と、2つのフレーム600とから構成されている。 When, the two electrodes 40, and a plurality of spacers 60, two frames 600.. 電解質膜部材1 Electrolyte membrane member 1
50は、2つのフレーム600を、各フレーム600の溝628が外側を向き、一方のフレーム600の燃料孔620が他方のフレーム600の燃料孔630に整合するように向き合わせ、各フレーム600の段差部618 50, the two frames 600, the groove 628 of the frame 600 faces an outer causes fuel hole 620 of one frame 600 is opposed to match the fuel hole 630 of the other frame 600, a step of each frame 600 part 618
で電極40の外縁部を挟持すると共に複数のスペーサ6 In the plurality of spacers 6 as well as clamping the outer edge of the electrode 40
0を挟持した状態で接着剤410により接着されて一体となっている。 0 are bonded by an adhesive 410 in a sandwich state are integrated. 【0062】図18は、集電極50およびセパレータ2 [0062] Figure 18 is a collector electrode 50 and the separator 2
50の外観を例示した斜視図である。 Is a perspective view illustrating the appearance of the 50. セパレータ250 The separator 250
は、カーボンを圧縮してガス不透過としたガス不透過カーボンにより形成されている。 It is formed by the gas impermeable carbon and compressing carbon and gas impermeable. 図示するように、セパレータ250は、フレーム500に形成された段差部51 As shown, the separator 250, the stepped portion formed in the frame 500 51
5に嵌合する正方形状で、その厚みは、段差部515の深さより若干薄く形成されている。 In square fitted to 5, its thickness is slightly thinner than the depth of the stepped portion 515. セパレータ250の両面の中央には、各集電極50のリブ56が直交する配置となるようテフロン(登録商標)ディスパージョン等により融着されている。 At the center of both surfaces of the separator 250, it is fused by as Teflon dispersion such as the arrangement rib 56 of the collector electrode 50 are orthogonal. 【0063】次に、こうして構成された各部材により電池モジュール10Bを組み付ける様子について説明する。 Next, thus the respective members configured will be described how to assemble the battery module 10B. まず、電解質膜部材150Bのフレーム600およびセパレータ250に弾性接着剤420を塗布する。 First, applying the elastic adhesive 420 to the frame 600 and the separator 250 of the electrolyte membrane member 150B. 図19は、フレーム600に弾性接着剤420を塗布する部分(斜線のハッチの部分)を例示した説明図である。 Figure 19 is an explanatory diagram illustrating a portion (portion shaded hatch) for applying an elastic adhesive 420 to the frame 600.
弾性接着剤420は、図示するように、フレーム600 The elastic adhesive 420, as illustrated, frame 600
の周辺部、2つの燃料孔620を囲む位置、冷却孔64 Periphery, surrounding the two fuel holes 620 position of cooling holes 64
0を囲む位置、燃料孔630を「コ」の字形で開口部を内側に向けた位置に塗布される。 0 enclosing position, it is applied to the fuel hole 630 at a position facing an opening inwardly shaped "U". 図20は、セパレータ250に弾性接着剤420を塗布する部分(斜線のハッチの部分)を例示した説明図である。 Figure 20 is an explanatory diagram illustrating a portion (portion shaded hatch) for applying an elastic adhesive 420 to the separator 250. 図示するように、 As shown in the figure,
弾性接着剤420は、セパレータ250の集電極50に形成されたリブ56と平行な辺付近に塗布される。 Elastic adhesive 420 is applied in the vicinity of a side parallel with the rib 56 formed on the collector electrode 50 of the separator 250. 【0064】続いて、電解質膜部材150Bのフレーム500の段差部515に、セパレータ250の弾性接着剤420が塗布された面と段差部515が接触するように、かつ、セパレータ250の弾性接着剤420が塗布された面に融着された集電極50のリブ56とフレーム500に形成された溝528とが平行な配置となるようにセパレータ250を装着する。 [0064] Subsequently, the step portion 515 of the frame 500 of the electrolyte membrane member 150B, as an elastic adhesive 420 of the separator 250 are in contact with the surface and the step portion 515 which is applied, and the separator 250 elastic adhesive 420 There attaching the separator 250 such that the groove 528 formed in the rib 56 and the frame 500 of the collector electrode 50 which is fused to the coated surface becomes parallel arrangement. この配置とすることにより、セパレータ250は、段差部515の溝528が形成されていない辺の面に弾性接着剤420によって接着される。 With this arrangement, the separator 250 is bonded to a surface of a side groove 528 of the stepped portion 515 is not formed by an elastic adhesive 420. 次に、2つの電解質膜部材150Bを、一方の電解質膜部材150Bのフレーム500と他方の電解質膜部材150Bのフレーム600とがセパレータ25 Then, two of the electrolyte membrane member 150B, and one of the electrolyte membrane frame 500 of the member 150B and the other of the electrolyte membrane member 150B frame 600 and the separator 25
0を挟んで向き合うように、かつ、一方の電解質膜部材150Bのフレーム500に形成された溝528と他方の電解質膜部材150Bのフレーム600に形成された溝628が直交するように重ね合わせる。 So as to face each other across the 0 and one of the electrolyte membrane member groove 528 formed in the frame 500 of 150B and the other of the electrolyte membrane member 150B grooves 628 formed in the frame 600 of superposed so as to be orthogonal. なお、電解質膜部材150Bと電解質膜部材150Cとの重ね合わせの配置も電解質膜部材150B同士の重ね合わせの配置と同様である。 Also the arrangement of the superposition of the electrolyte membrane member 150B and the electrolyte membrane member 150C is similar to the arrangement of the superposition between the electrolyte membrane member 150B. こうして重ね合わせた電解質膜部材15 The electrolyte membrane member 15 thus superimposed
0Cに集電極50および冷却部材300を装着し、電解質膜部材150Bにセパレータ200を装着して電池モジュール10Bとする。 The collector electrodes 50 and the cooling member 300 is attached to 0C, and battery module 10B by attaching the separator 200 to the electrolyte membrane member 150B. 【0065】電池モジュール10Bを組み付けた後、弾性接着剤420が硬化する前に、積層端のセパレータ2 [0065] After assembling the battery module 10B, before the elastic adhesive 420 cures, the lamination end separator 2
00と冷却部材300とに所定電圧を加え、この間の電気抵抗値を所定値以下となるよう押圧加重を作用させて、弾性接着剤420を硬化させる。 00 and the cooling member 300 and the adding a predetermined voltage, by applying a pressing weight to the meantime in the electric resistance becomes a predetermined value or less, to cure the elastic adhesive 420. この様子については、第1実施例の電池モジュール10の場合と同一なので、その説明は省略する。 This situation, if a so identical battery modules 10 of the first embodiment, a description thereof will be omitted. 【0066】電池モジュール11Bは、電池モジュール10Bと同一の部材により構成されており、冷却部材3 [0066] Battery module 11B is constituted by the same member and the battery module 10B, the cooling member 3
00を、段差部354に形成されたリブ356と冷却部材300と接触する集電極50に形成されたリブ56とが直交する配置として装着したものである。 00, in which the ribs 56 formed on the collector electrode 50 in contact with the ribs 356 formed on the stepped portion 354 and the cooling member 300 is mounted as an arrangement orthogonal. 【0067】第2実施例の固体高分子型燃料電池は、こうして形成された電池モジュール10Bと電池モジュール11Bとを交互に積層し、積層端の一方にセパレータ200を、他方に冷却部材300を装着して積層体を組み付け、この積層体に燃料ガス供給装置(図示せず)と冷却媒体供給装置(図示せず)とを取り付けて完成する。 [0067] a polymer electrolyte fuel cell of the second embodiment, a battery module 10B and the battery module 11B thus formed are alternately stacked, mounted cooling member 300 a separator 200 to one of the stacking edge, the other and assembling a laminate, completing this laminate fuel gas supply device (not shown) and a cooling medium supplying device (not shown) and the attached. この第2実施例の固体高分子型燃料電池も燃料ガス供給装置から酸化ガスおよび燃料ガスが供給されることにより前述した反応式の電気化学反応が行なわれ、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。 The second embodiment of a polymer electrolyte fuel cells electrochemical reaction of reaction formula oxidation gas and fuel gas from the fuel gas supply device described above by supplying is performed, to convert the chemical energy directly into electric energy . 【0068】以上説明した第2実施例の固体高分子型燃料電池では、セパレータ250をフレーム500の段差部515に嵌合する形状とし、装着したときにフレーム500に内蔵される構成としたので、セパレータ250 [0068] In a polymer electrolyte fuel cell of the second embodiment described above, a shape fitting the separator 250 to the stepped portion 515 of the frame 500, since the structure is built on the frame 500 when worn, The separator 250
に燃料孔や冷却孔等の加工の必要がなく、製造を容易とすることができる。 Without the need for processing such as fuel holes and cooling holes, it is possible to facilitate the manufacturing. また、電極40を電解質膜30と共にフレーム500とフレーム600により挟持したので、電極40が電解質膜30からめくれるといった不都合を回避することができる。 Moreover, since the nipped by the frame 500 and the frame 600 of the electrode 40 with the electrolyte membrane 30 can be the electrodes 40 to avoid inconvenience turned up from the electrolyte membrane 30. この他、第1実施例と同様な効果を奏する。 In addition, the same advantages as those of the first embodiment. 【0069】以上本発明の実施例について説明したが、 [0069] Having described embodiments of the above present invention,
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 The present invention is not limited to such an example, without departing from the scope and spirit of the present invention, it is of course be worked in various aspects. 【0070】 【発明の効果】以上説明したように本発明の燃料電池の単電池では、燃料電池が発生する熱や振動に基づく応力を弾性接着剤が吸収するので、単電池の耐久性を向上させることができる。 [0070] In the single cell of the fuel cell of the present invention as described in the foregoing, since the stress based on the heat and vibration fuel cell occurs elastic adhesive absorbs, improve the durability of the unit cell it can be. また、単電池の内部抵抗所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させることによって接 Also, contact by the internal resistance of the unit cells to cure the elastic adhesive in a state where a predetermined value
したので、この単電池を積層してなる燃料電池の抵抗値不良を減少させ、燃料電池の性能を標準化することができる。 Having case, the unit cell decreases the resistance failure of the fuel cell formed by stacking, it is possible to standardize the performance of the fuel cell. さらに、弾性接着剤により単電池を一体化するので、電解質膜やセパレータを多数積層して燃料電池を組み付ける場合に比較して、組み付けを容易とすることができる。 Furthermore, since the integrated unit cells by an elastic adhesive, as compared with the case of assembling the fuel cell by laminating a large number of electrolytic membrane and the separator can facilitate the assembling. もとより、電解質膜の外縁部をフレームで支持したので、コストの高い電解質膜のほとんどを発電に用いることができ、コストを低減することができる。 Well, since the outer edge portion of the electrolyte membrane is supported by the frame, can be used most of the costly membrane in power generation, it is possible to reduce the cost. Or
た、電解質膜と共にスペーサを一対のフレーム部で挟持 And, hold the spacer in a pair of frame portions together with an electrolyte membrane
して一体化したので、フレームの挟持部における積層方 Since integrated with, laterally laminated at clamping portion of the frame
向の厚みを一定にすることができ、積層方向の剛性を高 Can be made constant thickness direction, high rigidity in the stacking direction
めることができる。 It is Mel possible. したがって、単電池を積層した際、 Accordingly, when the laminated unit cells,
積層面に作用する応力等によるフレームの挟持部の変形 Deformation of the clamping portion of the frame due to stress or the like acting on the laminated surface
を防止することができ、燃料ガスの混合や漏れを防止す It can be prevented, to prevent mixing or leakage of the fuel gas
ることができる。 Rukoto can. 【0071】 た、請求項2記載の単電池では、一対のフレーム部材によって電解質膜とスペーサとが挟持された状態にて接着剤により一体化される。 [0071] Also, in the single cell according to claim 2, it is integrated by an adhesive in a state where the electrolyte membrane and the spacer is sandwiched by a pair of frame members. したがって、 Therefore,
フレームの挟持部における積層方向の厚みを一定にすることができ、積層方向の剛性を高めることができる。 Can be the thickness of the laminated direction in the clamping portions of the frame constant, it is possible to increase the rigidity in the stacking direction. したがって、単電池を積層した際、積層面に作用する応力等によるフレーム、フレーム部材の挟持部の変形を防止することができ、燃料ガスの混合や漏れを防止することができる。 Accordingly, when the laminated unit cells, the frame due to stress or the like acting on the stacking surface, it is possible to prevent deformation of the clamping portion of the frame member, it is possible to prevent mixing or leakage of fuel gas. 【特許出願の番号】特願1994−067732 【作成者】原 賢一 9062 4X00 【作成日】平成15年09月29日【訂正対象書類名】手続補正書【提出日】平成14年08月02日【受付番号】50201145174 【0072】本発明の燃料電池の単電池の製造方法では、接着工程で、2つのセパレータとフレームとを単電池の内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬 [Number of patent applications] Japanese Patent Application No. 1994-067732 [author] Kenichi Hara 9062 4X00 [creation date] 2003 Sep 29 [correction target document name] procedure amendment [filing date] 2002 08 May 02 days in [acceptance number] 50201145174 [0072] the method for producing a single cell of the fuel cell of the present invention, a bonding step, and two separators and the frame in a state where the internal resistance of the cell becomes a predetermined value elastic adhesive hardness
化させて接合するので、内部抵抗が均一な単電池を製造することができる。 Since joining by reduction, it can be internal resistance to produce a uniform single cell. したがって、こうした単電池を積層して燃料電池とすれば、抵抗値不良の少ない燃料電池とすることができ、燃料電池の性能を標準化することができる。 Therefore, if the fuel cell by laminating these single cells, can be a less fuel cell resistance value failure, it is possible to standardize the performance of the fuel cell. また、弾性接着剤で接着して単電池を製造するので、単電池は一体となり、燃料電池を積層する際の組み付けを容易とすることができる。 Further, since the production of single cell bonded with an elastic adhesive, the unit cell becomes integrated, it is possible to facilitate the assembly at the time of stacking the fuel cell. もとより、支持工程で、電解質膜の外縁部をフレームで支持するので、電解質膜が発電に用いられる有効面積を多くすることができ、コストの低減化を図ることができる。 As well as in supporting step, so to support the outer edge portion of the electrolyte membrane in a frame, it is possible to electrolyte membrane to increase the effective area for use in power generation, it is possible to reduce the cost. 【0073】 請求項4記載の単電池の製造方法では、 [0073] In the method for manufacturing a single cell according to claim 4,
加える押圧荷重を調整することにより容易に所定の値の内部抵抗を有する単電池を製造することができる。 It can be produced easily single battery having an internal resistance of a predetermined value by adjusting the pressing load applied. 【0074】請求項5記載の単電池の製造方法では、弾性接着剤を、燃料ガスをシールするシール部材とすることができる。 [0074] In the method for manufacturing a single cell according to claim 5, the elastic adhesive can be a sealing member for sealing the fuel gas. したがって、単電池を構成する部材数を少なくすることができ、その製造を容易とすることができる。 Therefore, it is possible to reduce the number of members constituting the unit cell can be the production easy. 【0075】 【0076】本発明の燃料電池の単電池の電解質膜部材では、スペーサを電解質膜と共に一対のフレームで挟持して一体化するので、フレームの挟持方向の厚みを均等にすることができ、挟持方向の剛性を高めることができる。 [0075] [0076] In the electrolyte membrane member of the unit cells of the fuel cell of the present invention, since the integrated sandwiched by a pair of frame spacers with the electrolyte membrane, it is possible to equalize the clamping direction of the thickness of the frame , it is possible to increase the rigidity of the clamping direction. したがって、単電池を積層して燃料電池を構成した際、積層面に作用する応力によるフレームの変形を抑制して燃料ガスの混合や漏れを防止することができる。 Thus, when constituting the fuel cell by stacking unit cells, it is possible to prevent mixing or leakage of fuel gas by suppressing the deformation of the frame due to the stress acting on the laminated surface. 【0077】本発明の燃料電池では、単電池を複数積層し、所定の内部抵抗となる状態して弾性接着剤を硬化さ [0077] In the fuel cell of the present invention, the unit cell stacking a plurality, state to of curing the elastic adhesive a predetermined internal resistance
せて接合した電池モジュールを更に積層して燃料電池としたので、燃料電池の組み付けを極めて容易とすることができる。 Since the fuel cell is further laminated battery modules joined by, it can be very easily assembled in the fuel cell. また、燃料電池が発生する熱や振動に基づく応力を弾性接着剤が吸収するので、燃料電池の耐久性を向上させることができる。 Further, the stress based on the heat and vibration fuel cell occurs because elastic adhesive absorbs, it is possible to improve the durability of the fuel cell. さらに、電池モジュールの内部抵抗を所定の値としたので、この電池モジュールを積層してなる燃料電池の抵抗値不良を減少させ、燃料電池の性能を標準化することができる。 Further, since the internal resistance of the battery module with a predetermined value, decreases the resistance failure of the fuel cell formed by stacking the battery modules, it is possible to standardize the performance of the fuel cell. 加えて、電池モジュール毎に燃料ガスのリークのチェックまたは内部抵抗値のチェックを行なうことができるので、燃料電池が所定の性能を示さないときに、容易にチェックすることができる。 In addition, it is possible to perform the checking of the leak check, or the internal resistance of the fuel gas in each battery module, when the fuel cell does not indicate a predetermined performance can be easily checked.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施例である固体高分子型燃料電池の電池モジュール10の構成を示した説明図である。 Is an explanatory view showing the configuration of the battery module 10 of a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [Figure 1] present invention. 【図2】電池モジュール10等を積層した積層体7の外観を例示した斜視図である。 2 is a perspective view illustrating the appearance of the laminate 7 obtained by laminating a battery module 10 and the like. 【図3】フレーム100の外観を例示した斜視図である。 3 is a exemplary perspective view of the appearance of the frame 100. 【図4】電解質膜30と一体化した一対のフレーム10 [Figure 4] a pair integrated with the electrolyte membrane 30 frames 10
0の外観を例示する斜視図である。 Appearance 0 is a perspective view illustrating the. 【図5】電解質膜30および多数のスペーサ60を配置したフレーム100の外観を例示した説明図である。 FIG. 5 is an explanatory view illustrating the appearance of the frame 100 arranged an electrolyte membrane 30 and a number of spacers 60. 【図6】集電極50およびセパレータ200の外観を例示した斜視図である。 6 is a illustrated perspective view of the appearance of the collector electrode 50 and the separator 200. 【図7】冷却部材300の外観を例示した斜視図である。 7 is a perspective view illustrating the appearance of the cooling member 300. 【図8】セパレータ200に弾性接着剤420を塗布する部分を例示した説明図である。 8 is an explanatory diagram illustrating a portion for applying an elastic adhesive 420 to the separator 200. 【図9】電解質膜部材150の組み付けの様子を例示した工程図である。 9 is a process diagram illustrating the state of assembly of the electrolyte membrane member 150. 【図10】電池モジュール10の組み付けの様子を例示した工程図である。 10 is a process diagram illustrating the state of assembly of the battery module 10. 【図11】第1実施例の固体高分子型燃料電池の組み付けの様子を例示した工程図である。 11 is a process diagram illustrating the state of assembly of a polymer electrolyte fuel cell of the first embodiment. 【図12】単電池20Aの構成を例示した説明図である。 12 is an explanatory view illustrating the configuration of a unit cell 20A. 【図13】第2実施例である固体高分子型燃料電池の電池モジュール10Bの構成を例示した説明図である。 13 is an explanatory view illustrating the configuration of the battery module 10B of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the second embodiment. 【図14】フレーム500の外観を例示した斜視図である。 14 is a illustrated perspective view of the appearance of the frame 500. 【図15】図14に示したフレーム500を裏面から見た斜視図である。 15 is a perspective view of the frame 500 shown in FIG. 14 from the back. 【図16】フレーム600の外観を例示した斜視図である。 16 is a perspective view illustrating the appearance of the frame 600. 【図17】図16に示したフレーム600を裏面から見た斜視図である。 17 is a perspective view of the frame 600 shown in FIG. 16 from the back. 【図18】集電極50およびセパレータ250の外観を例示した斜視図である。 18 is a illustrated perspective view of the appearance of the collector electrode 50 and the separator 250. 【図19】フレーム600に弾性接着剤420を塗布する部分を示した説明図である。 19 is an explanatory view showing a portion for applying an elastic adhesive 420 to the frame 600. 【図20】セパレータ250に弾性接着剤420を塗布する部分を例示した説明図である。 FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a portion for applying an elastic adhesive 420 to the separator 250. 【符号の説明】 7…積層体10,10B…電池モジュール11,11B…電池モジュール12A…酸化ガス流路12B…燃料ガス流路14A,14B…冷却媒体流路20,20A,20B…単電池30…電解質膜40…電極50…集電極56…リブ58…ガス通路60…スペーサ100…フレーム110…発電孔120,130…燃料孔128…溝140…冷却孔150,150B,150C…電解質膜部材200…セパレータ220…燃料孔240…冷却孔250…セパレータ300…冷却部材320…燃料孔340,342…冷却孔352…溝354…段差部356…リブ358…通路410…接着剤420…弾性接着剤500…フレーム510…発電孔515,518…段差部520,530…燃料孔528…溝540…冷却孔600 [Reference Numerals] 7 ... laminate 10 and 10B ... battery module 11, 11b ... battery module 12A ... oxidizing gas channel 12B ... fuel gas passage 14A, 14B ... coolant flow 20, 20A, 20B ... unit cell 30 ... electrolyte membrane 40 ... electrode 50 ... collector electrode 56 ... ribs 58 ... gas passages 60 ... spacer 100 ... frame 110 ... power holes 120, 130 ... fuel holes 128 ... groove 140 ... cooling holes 150,150B, 150C ... electrolyte membrane member 200 ... separator 220 ... fuel holes 240 ... cooling holes 250 ... separator 300 ... cooling member 320 ... fuel holes 340, 342 ... cooling holes 352 ... groove 354 ... stepped portion 356 ... ribs 358 ... passage 410 ... adhesive 420 ... elastic adhesive 500 ... frame 510 ... power holes 515,518 ... stepped portion 520, 530 ... fuel holes 528 ... groove 540 ... cooling holes 600 …フレーム610…発電孔618…段差部620,630…燃料孔628…溝640…冷却孔 ... frame 610 ... power holes 618 ... stepped portion 620, 630 ... fuel holes 628 ... groove 640 ... cooling holes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−234875(JP,A) 特開 昭60−200468(JP,A) 特開 昭58−112269(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01M 8/02 - 8/24 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent Sho 62-234875 (JP, a) JP Akira 60-200468 (JP, a) JP Akira 58-112269 (JP, a) (58) were investigated field (Int.Cl. 7, DB name) H01M 8/02 - 8/24

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 電解質膜を備えた燃料電池の単電池であって、 前記電解質膜の両面に配置されている一対の電極と、 前記電解質膜の外縁部を挟持する一対のフレーム部材と、前記電解質膜と共に前記一対のフレーム部材に挟持され、該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサとを有し、前記一対のフレーム部材で前記電解質膜と前記スペーサとが挟持された状態にて接着剤により一体化されていると共に、絶縁性材料で形成されたフレームと、 導電性材料で形成され、前記フレームの両側に配置される2つセパレータとを備え、 前記フレームと前記2つのセパレータとは、該単電池の内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させれることにより接合される単電池。 (57) Patent Claims 1. A unit cell of a fuel cell comprising an electrolyte membrane, a pair of electrodes disposed on both surfaces of the electrolyte membrane, the outer edge of the electrolyte membrane a pair of frame members for clamping, the sandwiched pair of frame members with the electrolyte membrane, and a spacer that defines the thickness of the electrolyte membrane in 該挟 lifting direction, and the electrolyte membrane in the pair of frame members together they are integrated by an adhesive in a state in which said spacer is sandwiched, a frame made of an insulating material, is formed of a conductive material, and two separators disposed on both sides of the frame the provided, and the frame and the two separator unit cells are joined by the internal resistance of the single cell is to cure the elastic adhesive in a state where a predetermined value. 【請求項2】 電解質膜を備えた燃料電池の単電池であって、 前記電解質膜の両面に配置されている一対の電極と、 前記電解質膜の外縁部を挟持する一対のフレーム部材と、 前記電解質膜と共に前記一対のフレーム部材に挟持され、該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサとを備え、 前記一対のフレーム部材によって前記電解質膜と前記スペーサとが挟持された状態にて接着剤により一体化されてなる単電池。 2. A single cell of a fuel cell comprising an electrolyte membrane, the pair of electrodes disposed on both surfaces of the electrolyte membrane, a pair of frame members for holding the outer edge of the electrolyte membrane, wherein is clamped to the pair of frame members with the electrolyte membrane, and a spacer that defines the thickness of the electrolyte membrane in 該挟 lifting direction, in a state where the pair of frame members and the electrolyte membrane and the spacer is sandwiched single cells are integral with an adhesive. 【請求項3】 電解質膜を備えた燃料電池の単電池の製造方法であって、 前記電解質膜の両面に電極をそれぞれ接合する工程と、 絶縁性材料で形成された一対のフレーム部材からなり、 3. A method for producing a single cell of a fuel cell comprising an electrolyte membrane, and bonding respective electrodes on both surfaces of the electrolyte membrane, a pair of frame members made of an insulating material,
    該一対のフレーム部材に挟持されたときに該挟持方向に前記電解質膜の厚みを規定するスペーサを該電解質膜と共に該一対のフレーム部材で挟持し、該挟持状態で該スペーサと該電解質膜と該一対のフレームとを接着剤により一体化する支持工程と、 導電性材料で形成された2つのセパレータと前記フレームとを該単電池の内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接合する接着工程とからなる単電池の製造方法。 Was sandwiched by the pair of frame members with the electrolyte membrane spacers for defining the thickness of the electrolyte membrane 該挟 lifting direction when sandwiched the pair of frame members, said spacer and said electrolyte membrane and the at 該挟 lifting state curing the supporting step of integrating by the adhesive, formed of a conductive material and two separators and the frame internal resistance of the single cell of the elastic adhesive in a state where a predetermined value and a pair of frame single cell manufacturing method comprising the bonding step of bonding by. 【請求項4】 前記接着工程は、前記2つのセパレータに押圧荷重を加えて該単電池の内部抵抗を所定の値として前記弾性接着剤を硬化させて接合する工程である請求項記載の単電池の製造方法。 Wherein said bonding step, said two single claim 3, wherein the separator in addition to the pressure load is a process for bonding by curing the elastic adhesive the internal resistance of the single cell as a predetermined value method for producing a battery. 【請求項5】 前記接着工程は、前記弾性接着剤が硬化後にカソード側の酸化ガスまたはアノード側の燃料ガスの少なくとも一方をシールするシール部材として作用するよう前記フレームまたは前記セパレータの所定の位置に該弾性接着剤を塗り付けて接合する工程である請求項 Wherein said bonding step is a predetermined position of the frame or the separator so that the elastic adhesive to act as a sealing member for sealing at least one of the oxidizing gas or the anode side of the fuel gas on the cathode side after curing claim is a step of joining smeared elastic adhesive
    または記載の単電池の製造方法。 3 or 4 method for manufacturing a single cell according. 【請求項6】 電解質膜の外縁部を絶縁性材料で形成された一対のフレームで挟持してなる、燃料電池の単電池の電解質膜部材であって、 前記電解質膜と共に前記一対のフレームに挟持され、該挟持方向に該電解質膜の厚さを規定するスペーサを備え、 前記一対のフレームで前記電解質膜と前記スペーサとを挟持した状態で接着剤により一体化してなる電解質膜部材。 6. composed by sandwiching the outer edge portion of the electrolyte membrane by a pair of frames made of an insulating material, a membrane member of a unit cell of the fuel cell, sandwiched the pair of frame with the electrolyte membrane is provided with a spacer for defining the thickness of the electrolyte membrane in 該挟 lifting direction, the electrolyte membrane member formed integrally with an adhesive while holding the said spacer and the electrolyte membrane by the pair of frames. 【請求項7】 単電池を複数積層した電池モジュールを、複数積層してなる燃料電池であって、 前記単電池は、請求項1 または2に記載の単電池であり、 前記電池モジュールは、前記単電池間を、該電池モジュールの内部抵抗が所定の値となる状態にて弾性接着剤を硬化させて接合してなる燃料電池。 7. A battery module having unit cells were stacked, a fuel cell formed by stacking a plurality of the unit cells is a single cell according to claim 1 or 2, wherein the battery module, the between unit cells, fuel cells internal resistance of the battery module formed by joining by curing the elastic adhesive in a state where a predetermined value.
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