JP3951484B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3951484B2 JP3951484B2 JP35764998A JP35764998A JP3951484B2 JP 3951484 B2 JP3951484 B2 JP 3951484B2 JP 35764998 A JP35764998 A JP 35764998A JP 35764998 A JP35764998 A JP 35764998A JP 3951484 B2 JP3951484 B2 JP 3951484B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- seal
- electrolyte membrane
- separator
- cell stack
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
- H01M8/04074—Heat exchange unit structures specially adapted for fuel cell
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール部材およびこれを用いた燃料電池に関し、詳しくは、二面から面圧を受けて少なくとも二つの空間における流体の漏洩を防止するシール部材およびこのシール部材を電解質膜とセパレータにより形成される空間をシールする部材として用いた燃料電池ならびにこのシール部材を二つのセパレータにより形成される冷却媒体の流路をシールする部材として用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料電池の電解質膜とセパレータとにより形成される燃料ガスや酸化ガス流路をシールする手法としては、電解質膜を二つの電極によって挟持して形成される発電部と、樹脂により形成され発電部より若干小さな開口部を有するフレームとをホットプレス法により接合して一体化したものを用いるものが提案されている（例えば、特開平１０−１９９５５１号公報など）。この手法では、更にフレームとセパレータとの間にＯリング等のシール部材を介在させて、最終的に電解質膜とセパレータにより形成される燃料ガスや酸化ガスの流路をシールしている。
【０００３】
また、他の手法としては、接着後は比較的軟らかなシール部材として作用する接着剤を用いて電解質膜とセパレータとを接着することにより燃料ガスや酸化ガスの流路をシールするものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電部とフレームとを接合し更にフレームとセパレータとの間にシール部材を介在させる手法では、発電部における電解質膜の熱などによる寸法変化にフレームが追従できないときが生じ、界面のシール性が確保できない場合を生じるといった問題があった。
【０００５】
また、接着剤を用いてシールする手法では、積層して燃料電池スタックを形成した際、シール部材を積層している部分の十分な定形性を確保できない場合が生じるといった問題があった。
【０００６】
本発明のシール部材は、こうした問題を解決し、電解質膜やセパレータの寸法変化に追従して界面のシールを確保することを目的の一つとする。また、本発明のシール部材は、積層して燃料電池スタックを形成した際にも十分な定形性を確保することを目的の一つとする。更に、本発明のシール部材は、電解質膜とセパレータとにより形成される空間のシールだけでなく、二つのセパレータにより形成される冷却媒体の流路のシールを確保することをも目的の一つとする。加えて、本発明の燃料電池は、こうしたシール部材を用いることにより、運転効率をよくすることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のシール部材および燃料電池は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る燃料電池は、電解質膜と、該電解質膜を挟持する２つの電極と、該２つの電極をさらに挟持する２つのセパレータとを積層する積層体と、前記電解質膜と前記２つのセパレータとにより面圧を受けて該電解質膜と該２つのセパレータとにより形成される空間をシールするシール部材と、を備える燃料電池であって、該シール部材は、ゴム材で構成され、前記電解質膜に接する部位が前記セパレータに接する部位より弾性率が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池において、前記電解質膜は、プロトン導電性固体高分子膜であることが好ましい。
また、前記シール部材は、ゴム硬度が６０以上の弾性率を有し、面方向に層状となる部位と、ゴム硬度が６０未満のその他の部位とを有することが好ましい。
また、前記シール部材は、三層以上の層で構成されることが好ましい。
また、前記シール部材は、隣接する層の間で弾性率の異なる三層以上の層で構成されることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る燃料電池の第１のシール部材によれば、弾性率が異なる面方向の層状の部位を形成することにより、面圧を作用する一方または双方の面の熱などによる寸法変化に追従することができる。弾性率が異なる面方向の層状の部材を形成することは、シール部材内に他の部位より柔らかい層状の部位を形成すること又は他の部位より硬い層状の部位を形成することに相当する。したがって、弾性率を他の部位より小さくして柔らかい層状の部位を形成すれば、この層状の部位が弾性変形して面圧を作用する面の寸法変化に追従することができる。また逆に、弾性率を他の部位より大きくして硬い層状の部位を形成すれば、他の部位が弾性変形してその寸法変化に追従することができる。一方、弾性率が異なる面方向の層状の部位を形成することにより形成される硬い部位（層状の部位または他の部位）は、弾性変形し難いから、面圧方向の剛性を向上させることができる。この結果、シール部材を用いている部分の定形性を向上、即ち圧縮率限界規制を向上させることができる。もとより、層状の部位と他の部位とにより界面の高いシール性を確保できる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池のシール部材によれば、組み付け手法にもよるが、一方の面表面の粗さを十分に吸収して高い界面のシール性が確保できるよう弾性率の大きな部材とこの一方の面とを組み付け、その後に弾性率の小さな部位と他面とを組み付けるものとすれば、弾性率の小さな部位がその弾性変形により他面表面の粗さを吸収するから、より高い界面のシール性を確保することができる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池によれば、高い界面のシール性と、面圧方向すなわち積層方向の定形性が確保されることにより、燃料電池の性能と信頼性を向上させることができる。
【００１３】
この本発明の燃料電池によれば、セパレータの表面粗さをシール部材の弾性率の小さい部位により吸収できるので、より高い界面のシール性を確保することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるシール部材５０を用いて構成された燃料電池スタック２０の一部の断面を例示する部分断面図である。説明の容易のために、まず燃料電池スタック２０の構成を説明し、この説明の中で燃料電池スタック２０の構成部材としてのシール部材５０を詳述することにする。
【００３２】
燃料電池スタック２０は、電解質膜２２と、この電解質膜２２を挟持する二つの電極の燃料極２４および酸素極２６と、単位セル間の隔壁をなす第１セパレータ３０と、第１セパレータ３０とにより冷却媒体（例えば、水）の流路を形成する第２セパレータ４０とを積層し、水素を含有する燃料ガスや酸素を含有する酸化ガスあるいは冷却媒体の流路をシール部材５０，６０によりシールして構成されている。なお、燃料ガスや酸化ガスの流路などを形成するために第１セパレータ３０とシール部材５０との間にはシーリングプレート５８が配置されている。
【００３３】
電解質膜２２は、フッ素系樹脂等の固体高分子材料によりプロトン導電性の膜体として形成されている。二つの電極（燃料極２４および酸素極２６）は、白金または白金と他の金属からなる合金の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成されており、触媒が練り込まれた面が電解質膜２２と接触するよう配置されている。なお、実施例では電解質膜２２を２つの電極２４，２６で挟持した状態でホットプレス法により接合して一体のものとした。第１セパレータ３０と第２セパレータ４０は、共にガス不透過の緻密性カーボンにより構成されており、両面に燃料ガスの流路３４や酸化ガスの流路３６あるいは冷却媒体の流路４４を形成する複数のリブ３２，４２が形成されている。
【００３４】
シール部材５０，６０は、比較的軟らかい発泡性のゴム（例えば、ゴム硬度６０以下の発泡性のシリコンゴムやブチルゴムなど）により層状に形成された第１シール部５２，６２と、第１シール部５２，６２より弾性率の高い即ち硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により層状に形成された第２シール部５４，６４とにより構成されている。
【００３５】
次に、燃料電池スタック２０の組み付けの様子を、シール部材５０の組み付けを中心として説明する。燃料電池スタック２０の組み付けは、まず、上述の二つの電極２４，２６が接合された電解質膜２２の両面のシールが必要な部位（例えば電解質膜２２の周辺部や燃料ガスや酸化ガスの燃料電池スタック２０の積層方向に形成される図示しない流路の周りなど）に第２シール部５４を配置し、第２シール部５４と電解質膜２２とを一体とする。一体とする手法としては、ホットプレス法により接合しても良いし、接着剤を用いてもよい。次に、第１シール部５２を第２シール部５４上に配置し、シーリングプレート５８と第１セパレータ３０または第２セパレータ４０を重ねる。第１セパレータ３０と第２セパレータ４０とを重ねて冷却媒体の流路を形成する際には、第１セパレータ３０または第２セパレータ４０の一方（図１では第２セパレータ４０）のシールが必要な部位に第２シール部６４を配置して、第２シール部６４と一方のセパレータとを一体とする。そして、シール部材５０の際と同様に、第１シール部６２を第２シール部６４上に配置し、もう一方のセパレータを重ねる。
【００３６】
このように、第２シール部５４を電解質膜２２や一方のセパレータと一体とした後に第１シール部５２を配置して積層するのは、界面のシール性を低下させる要因となる第１セパレータ３０や第２セパレータ４０等の表面の粗さを第２シール部５４に比して軟らかい第１シール部５２により十分に吸収するためであり、これと同時に電解質膜２２の温度変化に伴う寸法変化に対して第１シール部５２の弾性変形により追従するためである。また、軟らかい第１シール部５２のみを用いるのではなく、比較的硬い第２シール部５４も用いるのは、シール部における積層方向の剛性（定形性）を高めるためである。すなわち、シール部材５０を弾性率の異なる二層として構成することにより、軟らかい層により積層面表面の粗さを吸収すると共に電解質膜２２等の温度変化による寸法変化に追従し、硬い層によりシール部材５０全体としての弾性変形を小さく押さえて積層方向の定形性を確保するのである。
【００３７】
こうして積層されたスタックは、更に積層方向の所定の圧力が加えられて、燃料電池スタック２０として完成される。このように積層方向に圧力を加えるのは、二つの電極２４，２６と二つのセパレータ３０，４０との接触抵抗を小さくすると共に、シール部材５０に面圧を加えて界面の十分なシール性を確保するためである。
【００３８】
以上説明したように、実施例の燃料電池スタック２０は、弾性率の異なる二層のシール部材５０を備えることにより、界面のシール性を低下させる二つのセパレータ３０，４０等の表面の粗さを吸収することができると共に電解質膜２２等の温度変化による寸法変化に追従することができる。この結果、界面の高いシール性を確保することができる。また、シール部材５０が硬い層を備えることにより、燃料電池スタック２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材５０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００３９】
なお、実施例の燃料電池スタック２０では、弾性率の異なる二層により構成されたシール部材５０を備えるものとしたが、二層に限られるものでなく、三層以上の層によりシール部材５０を構成してもよく、積層方向に徐々に弾性率が異なるように無段階に変化するように構成してもかまわない。これらの場合、弾性率の小さな比較的軟らかい層がセパレータ等に接触する構成はもとより、この軟らかい層がセパレータ等に接触しない構成としても差し支えない。この一例として、二つの硬い層により軟らかい層を挟持する構成があるが、この構成において燃料電池スタックを組み付ける際、二つの硬い層を電解質膜２２や二つのセパレータ３０，４０等に配置して一体とした後に軟らかい層を配置すれば、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
また、実施例のシール部材５０では、完全な層状の二つのシール部５２，５４によって構成したが、硬い層の一部が軟らかい層を形成する材料で形成されていてもかまわない。界面のシール性を低下させるセパレータ等の表面の粗さを吸収するという観点から、軟らかい層については完全な層状を呈することが望ましいが、硬い層については完全な層状を呈する必要性はないからである。なお、軟らかい層についても完全な層状を呈する必要はなく、その一部についてより軟らかい材料によって構成してもよく、僅かな部分についてはより硬い材料により構成しても差し支えない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施例としてのシール部材１５０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック１２０について説明する。図２は、第２実施例のシール部材１５０を用いて構成された燃料電池スタック１２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００４２】
第２実施例の燃料電池スタック１２０は、第１実施例で説明した電解質膜２２と二つの電極２４，２６と同一の構成の電解質膜１２２と二つの電極１２４，１２６と、単位セル間の隔壁をなすと共に燃料ガスや酸化ガスあるいは冷却媒体の流路を形成するセパレータ１３０とを積層し、燃料ガスや酸化ガスあるいは冷却媒体の流路をシール部材１５０，１６０によりシールして構成されている。なお、第２実施例の構成のうち第１実施例の構成と同一の構成については説明が重複するため、その説明を省略する。
【００４３】
セパレータ１３０は、高導電性の金属（例えば、アルミニウムやステンレス、ニッケル合金など）により形成されており、その表面には燃料ガスの流路１３４や酸化ガスの流路１３６あるいは冷却媒体の流路１４４を形成する複数のリブ１３２が形成されている。図示しないが、セパレータ１３０の燃料ガスや酸化ガスの流路を形成する面の表面には、金属の腐食を防止するための高導電性のシート（例えば、カーボンを含浸させた樹脂シートなど）が圧着されている。第２実施例では、図示するように、二つのセパレータ１３０を面対称となるよう重ね合わせたものを一つのセパレータとして機能させている。この二つのセパレータ１３０の接触面には、その接触抵抗を小さくするために高導電性かつ柔軟な金属（例えば、スズやニッケルなど）が貼付されている。
【００４４】
シール部材１５０，１６０は、比較的軟らかい発泡性のゴム（例えば、ゴム硬度６０以下の発泡性のシリコンゴムやブチルゴムなど）により半楕円形状に形成されたシール部１５２，１６２と、シール部１５２，１６２より弾性率の大きな硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により形成されたベース部１５４，１６４とにより構成されている。ベース部１５４には、シール部１５２を設置するシール部設置溝１５５を形成すると共に過剰な面方向の圧力に対して積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部１５６と、電極１２４，１２６を保持する電極保持部１５７とが形成されている。なお、シール部設置溝１５５は、所定の圧力を作用させたときのシール部１５２の厚みより若干浅く形成されている。ベース部１６４には、ベース部１５４のシール部設置溝１５５と同様のシール部設置溝１６５は形成されているが、電極１２４，１２６を保持する必要がないため電極保持部１５７と同様な部位は形成されていない。ただし、シール部設置溝１６５の深さは、所定の圧力を作用させたときのシール部１６２の厚みと略同一となるように形成されている。
【００４５】
燃料電池スタック１２０は、まずセパレータ１３０の所定の位置にベース部１５４，１６４を接着剤等によってしっかりと密着させ、シール部１５２，１６２をベース部１５４、１６４のシール部設置溝１５５，１６５に配置し、セパレータ１３０と二つの電極１２４，１２６が接合された電解質膜１２２とを積層してスタックとして組み付け、その後、このスタックに積層方向の所定の圧力を加えて完成する。
【００４６】
こうした所定の圧力を受けたシール部１５２，１６２は、弾性変形をして電解質膜１２２とベース部１５４，１６４に密着して、高い信頼性で界面をシールすると共に、電解質膜１２２の温度変化に伴う寸法変化に対してその弾性変形により追従する。また、積層方向に所定の圧力以上の圧力が作用したときには、シール部１５２より弾性率が大きな硬いベース部１５４が電解質膜１２２に当接してその圧力を受け持ち、燃料電池スタックの積層方向に対する高い剛性（定形性）を確保する。
【００４７】
以上説明した第２実施例の燃料電池スタック１２０では、弾性率が比較的小さな軟らかいシール部１５２，１６２と弾性率が比較的大きな硬いベース部１５４，１６４とからなるシール部材１５０，１６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に電解質膜１２２等の温度変化による寸法変化にも追従することができ、加えて、燃料電池スタック１２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材１５０，１６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００４８】
第２実施例の燃料電池スタック１２０では、シール部材１５０，１６０を一つのシール部１５２，１６２と一つのベース部１５４，１６４の組として構成したが、図３に例示する変形例の燃料電池スタック１２０ａのように、重ね合わせた二つのセパレータ１３０の端部を覆うように配置され二つのセパレータ１３０を面対称として形成された一つのベース部１５４ａと、ベース部１５４ａの両面に形成された二つのシール部設置溝１５５ａに設置された二つのシール部１５２ａとによりシール部材１５０ａを構成するものとしてもよい。こうすれば、セパレータ１３０の端部が覆われるから、セパレータ１３０の腐食を防止することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施例としてのシール部材２５０，２６０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック２２０について説明する。図４は、第３実施例のシール部材２５０，２６０を用いて構成された燃料電池スタック２２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００５０】
第３実施例の燃料電池スタック２２０は、シール部材２５０，２６０を除いて第１実施例の燃料電池スタック２０と同一の構成をしている。したがって、第３実施例の燃料電池スタック２２０の構成のうち第１実施例の燃料電池スタック２０と同一の構成についての説明は省略する。なお、部材の符号は第１実施例の部材の符号に２００を加えて表示してある。
【００５１】
第３実施例の燃料電池スタックが備えるシール部材２５０，２６０は、第２実施例のシール部１５２，１６２と同様な材料により形成されたシール部２５２，２６２と、同じく第２実施例のベース部１５４，１６４と同様な材料により形成されたベース部２５４，２６４とから構成されている。ベース部２５４には、シール部２５２を設置するシール部設置部２５５と、積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部２５６と、電極２２４，２２６を保持する電極保持部２５７とが形成されている。図５のベース部２５４の拡大断面図に示すように、ベース部２５４のシール部設置部２５５は、セパレータ２３０，２４０と接触する面に形成された溝２５５ａと、電解質膜２２２と接触する面に形成された溝２５５ｂと、両溝２５５ａ，２５５ｂに沿って規則的に設けられた貫通孔２５５ｃとにより構成されている。ベース部２６４には、ベース部２５４のシール部設置部２５５と同様のシール部設置部２６５が形成されており、この形成に伴って定形性維持部２６６も形成されている。しかし、電極２２４，２２６を保持する必要がないため電極保持部２５７と同様な部位は形成されていない。ベース部２５４，２６４の定形性維持部２５６，２６６は、所定の圧力がシール部材２５０，２６０に作用した際の対応するシール部２５２，２６２の厚みと略同一の厚みとなるよう形成されている。このため、所定の圧力以上の圧力がシール部材２５０，２６０に作用したときには、定形性維持部２５６，２６６がその圧力の大半を受け持つことになるが、ベース部２５４，２６４は比較的弾性率の大きな材料により形成されているから、燃料電池スタック２２０の積層方向の高い剛性（定形性）を確保することができる。
【００５２】
燃料電池スタック２２０は、まず第１セパレータ２３０または第２セパレータ２４０の所定の位置にベース部２５４を接着剤等によってしっかりと密着させ、シール部２５２をベース部２５４のシール部設置部２５５に注入し、二つのセパレータ２３０，２４０と二つの電極２２４，２２６が接合された電解質膜２２２とを積層してスタックとして組み付ける。シール部２５２のシール部設置部２５５への注入は、シール部２５２を構成する部材が貫通孔２５５ｃを通って溝２５５ａに途切れがなく二つのセパレータ２３０，２４０に十分に密着するよう圧入により行われ、更に電解質膜２２２と接触する面に形成された溝２５５ｂに満たされるようになされる。第１セパレータ２３０と第２セパレータ２４０とを重ねて冷却媒体の流路２４４を形成する際のシール部材２６０の設置は、シール部材２５０の設置と同様であるから、その詳述は省略する。その後、このスタックに積層方向の所定の圧力を加えて燃料電池スタック２２０を完成する。
【００５３】
こうした所定の圧力を受けたシール部２５２，２６２は、弾性変形をして電解質膜２２２や二つのセパレータ２３０，２４０とに密着して、高い信頼性で界面をシールすると共に、電解質膜２２２の温度変化に伴う寸法変化に対してその弾性変形によって追従する。
【００５４】
以上説明した第３実施例の燃料電池スタック２２０では、弾性率が比較的小さな軟らかいシール部２５２，２６２と弾性率が比較的大きな硬いベース部２５４，２６４とからなるシール部材２５０，２６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に電解質膜２２２等の温度変化による寸法変化にも追従することができ、加えて、燃料電池スタック２２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材２５０，２６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００５５】
第３実施例の燃料電池スタック２２０では、ベース部２５４，２６４にシール部設置部２５５，２６５を形成してシール部２５２，２６２を注入するものとしたが、ベース部とシール部とが横並びにセパレータと電解質膜とから面圧を受けるものとしてもよい。この場合、シール部はベース部の内側（電極側）に配置すれば、逆に配置したものと比してより高い界面のシール性を確保することができる。
【００５６】
次に、本発明の第４の実施例としてのシール部材３５０，３６０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック３２０について説明する。図６は、第４実施例のシール部材３５０，３６０を用いて構成された燃料電池スタック３２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００５７】
第３実施例の燃料電池スタック３２０は、シール部材３５０，３６０を除いて第２実施例の燃料電池スタック１２０と同一の構成をしている。したがって、第４実施例の燃料電池スタック３２０の構成のうち第２実施例の燃料電池スタック１２０と同一の構成についての説明は省略する。なお、部材の符号は第２実施例の部材の符号に２００を加えて表示してある。
【００５８】
第４実施例の燃料電池スタックが備えるシール部材３５０は、第２実施例のシール部１５４と同様な材料により形成されたシーリングベース部３５４，３５６と、燃料電池スタック３２０を組み付けた後にシーリングベース部３５４，３５６より弾性率が小さくなる配合されたゴム弾性接着剤（例えば、シリコンとエポキシ樹脂とを混合してなる接着剤など）により形成されるシール部３５２とから構成されている。このシール部材３５０は、比較的弾性率の小さな層状のシール部３５２とこのシール部３５２より弾性率が大きい硬いシーリングベース部３５４，３５６とから構成されているから、弾性率の異なる部位の配置が逆になるものの第１実施例のシール部材５０の一変形例として認識することができ、第１実施例で説明した効果と同様な効果を奏する。
【００５９】
シール部材３６０は、比較的弾性率の大きな硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により形成されており、一方の接触面には、断面を半楕円形状としてその接触面積を小さくしたシール部３６２と、大きな接触面積を有し積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部３６４，３６６とが形成されている。図７のシール部材３６０の拡大断面図に示すように、シール部３６２は、面圧をかけない状態では定形性維持部３６４，３６６より偏差Δｈだけ突出した形状として形成されている。ここでこの偏差Δｈは、所定の圧力が作用したときにシール部３６２が弾性変形する量として設定されるものであり、作用させる圧力やシール部材３６０を形成する材質，シール部３６２の形状等によって定められる。このように所定の圧力が作用しているときには、シール部３６２により界面の高いシール性を確保し、所定の圧力以上の圧力が作用したときには、定形性維持部３５４，３５６がその過剰の圧力の大半を受け持って、燃料電池スタック３２０の積層方向の高い剛性（定形性）を確保する。
【００６０】
以上説明した第４実施例の燃料電池スタック３２０では、一方の接触面に接触面積が小さく他の部位の厚みより若干突出したシール部２６２と接触面積の大きな定形性維持部３６４，３６６を形成したシール部材３６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に、燃料電池スタック３２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。また、こうしたシール部材３６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００６１】
第４実施例のシール部材３６０では、一つの接触面積の小さなシール部３６２と二つの接触面積の大きな定形性維持部３６４，３６６とを形成したが、図８の変形例のシール部材３６０ａに例示するように、一つのシール部３６２ａと一つの安定性維持部３６６ａとを形成するものとしてもよい。また、第４実施例のシール部材３６０では、シール部３６２の断面を略半楕円形状としたが、接触面積が小さく安定性維持部に先だって弾性変形すればよいから、略半円形状のシール部とすることは勿論、図９の変形例のシール部材３６０ｂに例示するように略三角形状のシール部３６２ｂとしたり、正方形状であっても差し支えない。更に、第４実施例のシール部材３６０では、シール部３６２を定形性維持部３６４，３６６より突出する形状としたが、同一の高さとしても、若干の効果は小さくなるものの差し支えない。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例であるシール部材５０を用いて構成された燃料電池スタック２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図２】 第２実施例のシール部材１５０を用いて構成された燃料電池スタック１２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図３】 第２実施例の変形例のシール部材１５０ａを用いて構成された燃料電池スタック１２０ａの一部の断面を例示する部分断面図である。
【図４】 第３実施例のシール部材２５０を用いて構成された燃料電池スタック２２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図５】 ベース部２５４の拡大断面図である。
【図６】 第４実施例のシール部材３６０を用いて構成された燃料電池スタック３２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図７】 シール部材３６０の拡大断面図である。
【図８】 第４実施例の変形例のシール部材３６０ａの拡大断面図である。
【図９】 第４実施例の変形例のシール部材３６０ｂの拡大断面図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 燃料電池スタック、２２，１２２，２２２，３２２ 電解質膜、２４，１２４，２２４，３２４ 燃料極、２６，１２６，２２６，３２６ 酸化極、３０ 第１セパレータ、３２，１３２，２３２，３３２リブ、３４，３６，１３４，１３６，２３４，２３６，３３４，３３６ 流路、４０ 第２セパレータ、４２ リブ、４４，１４４，２４４，３４４ 流路、５０，６０ シール部材、５２，６２ 第１シール部、５４，６４ 第２シール部、５８ シーリングプレート、１５０，１６０ シール部材、１５２，１６２シール部、１５４，１６４ ベース部、１５５ シール部設置溝、１５６ 定形性維持部、１５７ 電極保持部、２５０，２６０ シール部材、２５２，２６２ シール部、２５４，２６４ ベース部、２５５，２６５ シール部設置部、２５５ａ，２５５ｂ 溝、２５５ｃ 貫通孔、２５６，２６６ 定形性維持部、２５７ 電極保持部、３５０，３６０ シール部材、３５２，３６２ シール部、３５４ シーリングベース部、３６４，３６６ 定形性維持部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シール部材およびこれを用いた燃料電池に関し、詳しくは、二面から面圧を受けて少なくとも二つの空間における流体の漏洩を防止するシール部材およびこのシール部材を電解質膜とセパレータにより形成される空間をシールする部材として用いた燃料電池ならびにこのシール部材を二つのセパレータにより形成される冷却媒体の流路をシールする部材として用いた燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料電池の電解質膜とセパレータとにより形成される燃料ガスや酸化ガス流路をシールする手法としては、電解質膜を二つの電極によって挟持して形成される発電部と、樹脂により形成され発電部より若干小さな開口部を有するフレームとをホットプレス法により接合して一体化したものを用いるものが提案されている（例えば、特開平１０−１９９５５１号公報など）。この手法では、更にフレームとセパレータとの間にＯリング等のシール部材を介在させて、最終的に電解質膜とセパレータにより形成される燃料ガスや酸化ガスの流路をシールしている。
【０００３】
また、他の手法としては、接着後は比較的軟らかなシール部材として作用する接着剤を用いて電解質膜とセパレータとを接着することにより燃料ガスや酸化ガスの流路をシールするものも提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発電部とフレームとを接合し更にフレームとセパレータとの間にシール部材を介在させる手法では、発電部における電解質膜の熱などによる寸法変化にフレームが追従できないときが生じ、界面のシール性が確保できない場合を生じるといった問題があった。
【０００５】
また、接着剤を用いてシールする手法では、積層して燃料電池スタックを形成した際、シール部材を積層している部分の十分な定形性を確保できない場合が生じるといった問題があった。
【０００６】
本発明のシール部材は、こうした問題を解決し、電解質膜やセパレータの寸法変化に追従して界面のシールを確保することを目的の一つとする。また、本発明のシール部材は、積層して燃料電池スタックを形成した際にも十分な定形性を確保することを目的の一つとする。更に、本発明のシール部材は、電解質膜とセパレータとにより形成される空間のシールだけでなく、二つのセパレータにより形成される冷却媒体の流路のシールを確保することをも目的の一つとする。加えて、本発明の燃料電池は、こうしたシール部材を用いることにより、運転効率をよくすることを目的の一つとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明のシール部材および燃料電池は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
【０００８】
本発明に係る燃料電池は、電解質膜と、該電解質膜を挟持する２つの電極と、該２つの電極をさらに挟持する２つのセパレータとを積層する積層体と、前記電解質膜と前記２つのセパレータとにより面圧を受けて該電解質膜と該２つのセパレータとにより形成される空間をシールするシール部材と、を備える燃料電池であって、該シール部材は、ゴム材で構成され、前記電解質膜に接する部位が前記セパレータに接する部位より弾性率が大きくなるように形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る燃料電池において、前記電解質膜は、プロトン導電性固体高分子膜であることが好ましい。
また、前記シール部材は、ゴム硬度が６０以上の弾性率を有し、面方向に層状となる部位と、ゴム硬度が６０未満のその他の部位とを有することが好ましい。
また、前記シール部材は、三層以上の層で構成されることが好ましい。
また、前記シール部材は、隣接する層の間で弾性率の異なる三層以上の層で構成されることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る燃料電池の第１のシール部材によれば、弾性率が異なる面方向の層状の部位を形成することにより、面圧を作用する一方または双方の面の熱などによる寸法変化に追従することができる。弾性率が異なる面方向の層状の部材を形成することは、シール部材内に他の部位より柔らかい層状の部位を形成すること又は他の部位より硬い層状の部位を形成することに相当する。したがって、弾性率を他の部位より小さくして柔らかい層状の部位を形成すれば、この層状の部位が弾性変形して面圧を作用する面の寸法変化に追従することができる。また逆に、弾性率を他の部位より大きくして硬い層状の部位を形成すれば、他の部位が弾性変形してその寸法変化に追従することができる。一方、弾性率が異なる面方向の層状の部位を形成することにより形成される硬い部位（層状の部位または他の部位）は、弾性変形し難いから、面圧方向の剛性を向上させることができる。この結果、シール部材を用いている部分の定形性を向上、即ち圧縮率限界規制を向上させることができる。もとより、層状の部位と他の部位とにより界面の高いシール性を確保できる。
【００１０】
本発明に係る燃料電池のシール部材によれば、組み付け手法にもよるが、一方の面表面の粗さを十分に吸収して高い界面のシール性が確保できるよう弾性率の大きな部材とこの一方の面とを組み付け、その後に弾性率の小さな部位と他面とを組み付けるものとすれば、弾性率の小さな部位がその弾性変形により他面表面の粗さを吸収するから、より高い界面のシール性を確保することができる。
【００１２】
本発明に係る燃料電池によれば、高い界面のシール性と、面圧方向すなわち積層方向の定形性が確保されることにより、燃料電池の性能と信頼性を向上させることができる。
【００１３】
この本発明の燃料電池によれば、セパレータの表面粗さをシール部材の弾性率の小さい部位により吸収できるので、より高い界面のシール性を確保することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例であるシール部材５０を用いて構成された燃料電池スタック２０の一部の断面を例示する部分断面図である。説明の容易のために、まず燃料電池スタック２０の構成を説明し、この説明の中で燃料電池スタック２０の構成部材としてのシール部材５０を詳述することにする。
【００３２】
燃料電池スタック２０は、電解質膜２２と、この電解質膜２２を挟持する二つの電極の燃料極２４および酸素極２６と、単位セル間の隔壁をなす第１セパレータ３０と、第１セパレータ３０とにより冷却媒体（例えば、水）の流路を形成する第２セパレータ４０とを積層し、水素を含有する燃料ガスや酸素を含有する酸化ガスあるいは冷却媒体の流路をシール部材５０，６０によりシールして構成されている。なお、燃料ガスや酸化ガスの流路などを形成するために第１セパレータ３０とシール部材５０との間にはシーリングプレート５８が配置されている。
【００３３】
電解質膜２２は、フッ素系樹脂等の固体高分子材料によりプロトン導電性の膜体として形成されている。二つの電極（燃料極２４および酸素極２６）は、白金または白金と他の金属からなる合金の触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成されており、触媒が練り込まれた面が電解質膜２２と接触するよう配置されている。なお、実施例では電解質膜２２を２つの電極２４，２６で挟持した状態でホットプレス法により接合して一体のものとした。第１セパレータ３０と第２セパレータ４０は、共にガス不透過の緻密性カーボンにより構成されており、両面に燃料ガスの流路３４や酸化ガスの流路３６あるいは冷却媒体の流路４４を形成する複数のリブ３２，４２が形成されている。
【００３４】
シール部材５０，６０は、比較的軟らかい発泡性のゴム（例えば、ゴム硬度６０以下の発泡性のシリコンゴムやブチルゴムなど）により層状に形成された第１シール部５２，６２と、第１シール部５２，６２より弾性率の高い即ち硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により層状に形成された第２シール部５４，６４とにより構成されている。
【００３５】
次に、燃料電池スタック２０の組み付けの様子を、シール部材５０の組み付けを中心として説明する。燃料電池スタック２０の組み付けは、まず、上述の二つの電極２４，２６が接合された電解質膜２２の両面のシールが必要な部位（例えば電解質膜２２の周辺部や燃料ガスや酸化ガスの燃料電池スタック２０の積層方向に形成される図示しない流路の周りなど）に第２シール部５４を配置し、第２シール部５４と電解質膜２２とを一体とする。一体とする手法としては、ホットプレス法により接合しても良いし、接着剤を用いてもよい。次に、第１シール部５２を第２シール部５４上に配置し、シーリングプレート５８と第１セパレータ３０または第２セパレータ４０を重ねる。第１セパレータ３０と第２セパレータ４０とを重ねて冷却媒体の流路を形成する際には、第１セパレータ３０または第２セパレータ４０の一方（図１では第２セパレータ４０）のシールが必要な部位に第２シール部６４を配置して、第２シール部６４と一方のセパレータとを一体とする。そして、シール部材５０の際と同様に、第１シール部６２を第２シール部６４上に配置し、もう一方のセパレータを重ねる。
【００３６】
このように、第２シール部５４を電解質膜２２や一方のセパレータと一体とした後に第１シール部５２を配置して積層するのは、界面のシール性を低下させる要因となる第１セパレータ３０や第２セパレータ４０等の表面の粗さを第２シール部５４に比して軟らかい第１シール部５２により十分に吸収するためであり、これと同時に電解質膜２２の温度変化に伴う寸法変化に対して第１シール部５２の弾性変形により追従するためである。また、軟らかい第１シール部５２のみを用いるのではなく、比較的硬い第２シール部５４も用いるのは、シール部における積層方向の剛性（定形性）を高めるためである。すなわち、シール部材５０を弾性率の異なる二層として構成することにより、軟らかい層により積層面表面の粗さを吸収すると共に電解質膜２２等の温度変化による寸法変化に追従し、硬い層によりシール部材５０全体としての弾性変形を小さく押さえて積層方向の定形性を確保するのである。
【００３７】
こうして積層されたスタックは、更に積層方向の所定の圧力が加えられて、燃料電池スタック２０として完成される。このように積層方向に圧力を加えるのは、二つの電極２４，２６と二つのセパレータ３０，４０との接触抵抗を小さくすると共に、シール部材５０に面圧を加えて界面の十分なシール性を確保するためである。
【００３８】
以上説明したように、実施例の燃料電池スタック２０は、弾性率の異なる二層のシール部材５０を備えることにより、界面のシール性を低下させる二つのセパレータ３０，４０等の表面の粗さを吸収することができると共に電解質膜２２等の温度変化による寸法変化に追従することができる。この結果、界面の高いシール性を確保することができる。また、シール部材５０が硬い層を備えることにより、燃料電池スタック２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材５０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００３９】
なお、実施例の燃料電池スタック２０では、弾性率の異なる二層により構成されたシール部材５０を備えるものとしたが、二層に限られるものでなく、三層以上の層によりシール部材５０を構成してもよく、積層方向に徐々に弾性率が異なるように無段階に変化するように構成してもかまわない。これらの場合、弾性率の小さな比較的軟らかい層がセパレータ等に接触する構成はもとより、この軟らかい層がセパレータ等に接触しない構成としても差し支えない。この一例として、二つの硬い層により軟らかい層を挟持する構成があるが、この構成において燃料電池スタックを組み付ける際、二つの硬い層を電解質膜２２や二つのセパレータ３０，４０等に配置して一体とした後に軟らかい層を配置すれば、実施例と同様の効果を奏することができる。
【００４０】
また、実施例のシール部材５０では、完全な層状の二つのシール部５２，５４によって構成したが、硬い層の一部が軟らかい層を形成する材料で形成されていてもかまわない。界面のシール性を低下させるセパレータ等の表面の粗さを吸収するという観点から、軟らかい層については完全な層状を呈することが望ましいが、硬い層については完全な層状を呈する必要性はないからである。なお、軟らかい層についても完全な層状を呈する必要はなく、その一部についてより軟らかい材料によって構成してもよく、僅かな部分についてはより硬い材料により構成しても差し支えない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施例としてのシール部材１５０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック１２０について説明する。図２は、第２実施例のシール部材１５０を用いて構成された燃料電池スタック１２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００４２】
第２実施例の燃料電池スタック１２０は、第１実施例で説明した電解質膜２２と二つの電極２４，２６と同一の構成の電解質膜１２２と二つの電極１２４，１２６と、単位セル間の隔壁をなすと共に燃料ガスや酸化ガスあるいは冷却媒体の流路を形成するセパレータ１３０とを積層し、燃料ガスや酸化ガスあるいは冷却媒体の流路をシール部材１５０，１６０によりシールして構成されている。なお、第２実施例の構成のうち第１実施例の構成と同一の構成については説明が重複するため、その説明を省略する。
【００４３】
セパレータ１３０は、高導電性の金属（例えば、アルミニウムやステンレス、ニッケル合金など）により形成されており、その表面には燃料ガスの流路１３４や酸化ガスの流路１３６あるいは冷却媒体の流路１４４を形成する複数のリブ１３２が形成されている。図示しないが、セパレータ１３０の燃料ガスや酸化ガスの流路を形成する面の表面には、金属の腐食を防止するための高導電性のシート（例えば、カーボンを含浸させた樹脂シートなど）が圧着されている。第２実施例では、図示するように、二つのセパレータ１３０を面対称となるよう重ね合わせたものを一つのセパレータとして機能させている。この二つのセパレータ１３０の接触面には、その接触抵抗を小さくするために高導電性かつ柔軟な金属（例えば、スズやニッケルなど）が貼付されている。
【００４４】
シール部材１５０，１６０は、比較的軟らかい発泡性のゴム（例えば、ゴム硬度６０以下の発泡性のシリコンゴムやブチルゴムなど）により半楕円形状に形成されたシール部１５２，１６２と、シール部１５２，１６２より弾性率の大きな硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により形成されたベース部１５４，１６４とにより構成されている。ベース部１５４には、シール部１５２を設置するシール部設置溝１５５を形成すると共に過剰な面方向の圧力に対して積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部１５６と、電極１２４，１２６を保持する電極保持部１５７とが形成されている。なお、シール部設置溝１５５は、所定の圧力を作用させたときのシール部１５２の厚みより若干浅く形成されている。ベース部１６４には、ベース部１５４のシール部設置溝１５５と同様のシール部設置溝１６５は形成されているが、電極１２４，１２６を保持する必要がないため電極保持部１５７と同様な部位は形成されていない。ただし、シール部設置溝１６５の深さは、所定の圧力を作用させたときのシール部１６２の厚みと略同一となるように形成されている。
【００４５】
燃料電池スタック１２０は、まずセパレータ１３０の所定の位置にベース部１５４，１６４を接着剤等によってしっかりと密着させ、シール部１５２，１６２をベース部１５４、１６４のシール部設置溝１５５，１６５に配置し、セパレータ１３０と二つの電極１２４，１２６が接合された電解質膜１２２とを積層してスタックとして組み付け、その後、このスタックに積層方向の所定の圧力を加えて完成する。
【００４６】
こうした所定の圧力を受けたシール部１５２，１６２は、弾性変形をして電解質膜１２２とベース部１５４，１６４に密着して、高い信頼性で界面をシールすると共に、電解質膜１２２の温度変化に伴う寸法変化に対してその弾性変形により追従する。また、積層方向に所定の圧力以上の圧力が作用したときには、シール部１５２より弾性率が大きな硬いベース部１５４が電解質膜１２２に当接してその圧力を受け持ち、燃料電池スタックの積層方向に対する高い剛性（定形性）を確保する。
【００４７】
以上説明した第２実施例の燃料電池スタック１２０では、弾性率が比較的小さな軟らかいシール部１５２，１６２と弾性率が比較的大きな硬いベース部１５４，１６４とからなるシール部材１５０，１６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に電解質膜１２２等の温度変化による寸法変化にも追従することができ、加えて、燃料電池スタック１２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材１５０，１６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００４８】
第２実施例の燃料電池スタック１２０では、シール部材１５０，１６０を一つのシール部１５２，１６２と一つのベース部１５４，１６４の組として構成したが、図３に例示する変形例の燃料電池スタック１２０ａのように、重ね合わせた二つのセパレータ１３０の端部を覆うように配置され二つのセパレータ１３０を面対称として形成された一つのベース部１５４ａと、ベース部１５４ａの両面に形成された二つのシール部設置溝１５５ａに設置された二つのシール部１５２ａとによりシール部材１５０ａを構成するものとしてもよい。こうすれば、セパレータ１３０の端部が覆われるから、セパレータ１３０の腐食を防止することができる。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施例としてのシール部材２５０，２６０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック２２０について説明する。図４は、第３実施例のシール部材２５０，２６０を用いて構成された燃料電池スタック２２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００５０】
第３実施例の燃料電池スタック２２０は、シール部材２５０，２６０を除いて第１実施例の燃料電池スタック２０と同一の構成をしている。したがって、第３実施例の燃料電池スタック２２０の構成のうち第１実施例の燃料電池スタック２０と同一の構成についての説明は省略する。なお、部材の符号は第１実施例の部材の符号に２００を加えて表示してある。
【００５１】
第３実施例の燃料電池スタックが備えるシール部材２５０，２６０は、第２実施例のシール部１５２，１６２と同様な材料により形成されたシール部２５２，２６２と、同じく第２実施例のベース部１５４，１６４と同様な材料により形成されたベース部２５４，２６４とから構成されている。ベース部２５４には、シール部２５２を設置するシール部設置部２５５と、積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部２５６と、電極２２４，２２６を保持する電極保持部２５７とが形成されている。図５のベース部２５４の拡大断面図に示すように、ベース部２５４のシール部設置部２５５は、セパレータ２３０，２４０と接触する面に形成された溝２５５ａと、電解質膜２２２と接触する面に形成された溝２５５ｂと、両溝２５５ａ，２５５ｂに沿って規則的に設けられた貫通孔２５５ｃとにより構成されている。ベース部２６４には、ベース部２５４のシール部設置部２５５と同様のシール部設置部２６５が形成されており、この形成に伴って定形性維持部２６６も形成されている。しかし、電極２２４，２２６を保持する必要がないため電極保持部２５７と同様な部位は形成されていない。ベース部２５４，２６４の定形性維持部２５６，２６６は、所定の圧力がシール部材２５０，２６０に作用した際の対応するシール部２５２，２６２の厚みと略同一の厚みとなるよう形成されている。このため、所定の圧力以上の圧力がシール部材２５０，２６０に作用したときには、定形性維持部２５６，２６６がその圧力の大半を受け持つことになるが、ベース部２５４，２６４は比較的弾性率の大きな材料により形成されているから、燃料電池スタック２２０の積層方向の高い剛性（定形性）を確保することができる。
【００５２】
燃料電池スタック２２０は、まず第１セパレータ２３０または第２セパレータ２４０の所定の位置にベース部２５４を接着剤等によってしっかりと密着させ、シール部２５２をベース部２５４のシール部設置部２５５に注入し、二つのセパレータ２３０，２４０と二つの電極２２４，２２６が接合された電解質膜２２２とを積層してスタックとして組み付ける。シール部２５２のシール部設置部２５５への注入は、シール部２５２を構成する部材が貫通孔２５５ｃを通って溝２５５ａに途切れがなく二つのセパレータ２３０，２４０に十分に密着するよう圧入により行われ、更に電解質膜２２２と接触する面に形成された溝２５５ｂに満たされるようになされる。第１セパレータ２３０と第２セパレータ２４０とを重ねて冷却媒体の流路２４４を形成する際のシール部材２６０の設置は、シール部材２５０の設置と同様であるから、その詳述は省略する。その後、このスタックに積層方向の所定の圧力を加えて燃料電池スタック２２０を完成する。
【００５３】
こうした所定の圧力を受けたシール部２５２，２６２は、弾性変形をして電解質膜２２２や二つのセパレータ２３０，２４０とに密着して、高い信頼性で界面をシールすると共に、電解質膜２２２の温度変化に伴う寸法変化に対してその弾性変形によって追従する。
【００５４】
以上説明した第３実施例の燃料電池スタック２２０では、弾性率が比較的小さな軟らかいシール部２５２，２６２と弾性率が比較的大きな硬いベース部２５４，２６４とからなるシール部材２５０，２６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に電解質膜２２２等の温度変化による寸法変化にも追従することができ、加えて、燃料電池スタック２２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。こうしたシール部材２５０，２６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００５５】
第３実施例の燃料電池スタック２２０では、ベース部２５４，２６４にシール部設置部２５５，２６５を形成してシール部２５２，２６２を注入するものとしたが、ベース部とシール部とが横並びにセパレータと電解質膜とから面圧を受けるものとしてもよい。この場合、シール部はベース部の内側（電極側）に配置すれば、逆に配置したものと比してより高い界面のシール性を確保することができる。
【００５６】
次に、本発明の第４の実施例としてのシール部材３５０，３６０およびこれを用いて構成される燃料電池スタック３２０について説明する。図６は、第４実施例のシール部材３５０，３６０を用いて構成された燃料電池スタック３２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【００５７】
第３実施例の燃料電池スタック３２０は、シール部材３５０，３６０を除いて第２実施例の燃料電池スタック１２０と同一の構成をしている。したがって、第４実施例の燃料電池スタック３２０の構成のうち第２実施例の燃料電池スタック１２０と同一の構成についての説明は省略する。なお、部材の符号は第２実施例の部材の符号に２００を加えて表示してある。
【００５８】
第４実施例の燃料電池スタックが備えるシール部材３５０は、第２実施例のシール部１５４と同様な材料により形成されたシーリングベース部３５４，３５６と、燃料電池スタック３２０を組み付けた後にシーリングベース部３５４，３５６より弾性率が小さくなる配合されたゴム弾性接着剤（例えば、シリコンとエポキシ樹脂とを混合してなる接着剤など）により形成されるシール部３５２とから構成されている。このシール部材３５０は、比較的弾性率の小さな層状のシール部３５２とこのシール部３５２より弾性率が大きい硬いシーリングベース部３５４，３５６とから構成されているから、弾性率の異なる部位の配置が逆になるものの第１実施例のシール部材５０の一変形例として認識することができ、第１実施例で説明した効果と同様な効果を奏する。
【００５９】
シール部材３６０は、比較的弾性率の大きな硬いゴム（例えば、ゴム硬度６０以上のシリコンゴムやブチルゴムなど）により形成されており、一方の接触面には、断面を半楕円形状としてその接触面積を小さくしたシール部３６２と、大きな接触面積を有し積層方向の剛性（定形性）を確保する定形性維持部３６４，３６６とが形成されている。図７のシール部材３６０の拡大断面図に示すように、シール部３６２は、面圧をかけない状態では定形性維持部３６４，３６６より偏差Δｈだけ突出した形状として形成されている。ここでこの偏差Δｈは、所定の圧力が作用したときにシール部３６２が弾性変形する量として設定されるものであり、作用させる圧力やシール部材３６０を形成する材質，シール部３６２の形状等によって定められる。このように所定の圧力が作用しているときには、シール部３６２により界面の高いシール性を確保し、所定の圧力以上の圧力が作用したときには、定形性維持部３５４，３５６がその過剰の圧力の大半を受け持って、燃料電池スタック３２０の積層方向の高い剛性（定形性）を確保する。
【００６０】
以上説明した第４実施例の燃料電池スタック３２０では、一方の接触面に接触面積が小さく他の部位の厚みより若干突出したシール部２６２と接触面積の大きな定形性維持部３６４，３６６を形成したシール部材３６０を備えることにより、界面の高いシール性を確保することができると共に、燃料電池スタック３２０の積層方向における高い定形性を確保することができる。また、こうしたシール部材３６０が奏する効果により、燃料電池全体としての性能を向上させることができる。
【００６１】
第４実施例のシール部材３６０では、一つの接触面積の小さなシール部３６２と二つの接触面積の大きな定形性維持部３６４，３６６とを形成したが、図８の変形例のシール部材３６０ａに例示するように、一つのシール部３６２ａと一つの安定性維持部３６６ａとを形成するものとしてもよい。また、第４実施例のシール部材３６０では、シール部３６２の断面を略半楕円形状としたが、接触面積が小さく安定性維持部に先だって弾性変形すればよいから、略半円形状のシール部とすることは勿論、図９の変形例のシール部材３６０ｂに例示するように略三角形状のシール部３６２ｂとしたり、正方形状であっても差し支えない。更に、第４実施例のシール部材３６０では、シール部３６２を定形性維持部３６４，３６６より突出する形状としたが、同一の高さとしても、若干の効果は小さくなるものの差し支えない。
【００６２】
以上、本発明の実施の形態について実施例を用いて説明したが、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、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例であるシール部材５０を用いて構成された燃料電池スタック２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図２】 第２実施例のシール部材１５０を用いて構成された燃料電池スタック１２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図３】 第２実施例の変形例のシール部材１５０ａを用いて構成された燃料電池スタック１２０ａの一部の断面を例示する部分断面図である。
【図４】 第３実施例のシール部材２５０を用いて構成された燃料電池スタック２２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図５】 ベース部２５４の拡大断面図である。
【図６】 第４実施例のシール部材３６０を用いて構成された燃料電池スタック３２０の一部の断面を例示する部分断面図である。
【図７】 シール部材３６０の拡大断面図である。
【図８】 第４実施例の変形例のシール部材３６０ａの拡大断面図である。
【図９】 第４実施例の変形例のシール部材３６０ｂの拡大断面図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０，３２０ 燃料電池スタック、２２，１２２，２２２，３２２ 電解質膜、２４，１２４，２２４，３２４ 燃料極、２６，１２６，２２６，３２６ 酸化極、３０ 第１セパレータ、３２，１３２，２３２，３３２リブ、３４，３６，１３４，１３６，２３４，２３６，３３４，３３６ 流路、４０ 第２セパレータ、４２ リブ、４４，１４４，２４４，３４４ 流路、５０，６０ シール部材、５２，６２ 第１シール部、５４，６４ 第２シール部、５８ シーリングプレート、１５０，１６０ シール部材、１５２，１６２シール部、１５４，１６４ ベース部、１５５ シール部設置溝、１５６ 定形性維持部、１５７ 電極保持部、２５０，２６０ シール部材、２５２，２６２ シール部、２５４，２６４ ベース部、２５５，２６５ シール部設置部、２５５ａ，２５５ｂ 溝、２５５ｃ 貫通孔、２５６，２６６ 定形性維持部、２５７ 電極保持部、３５０，３６０ シール部材、３５２，３６２ シール部、３５４ シーリングベース部、３６４，３６６ 定形性維持部。
Claims (5)
- 電解質膜と、該電解質膜を挟持する２つの電極と、該２つの電極をさらに挟持する２つのセパレータとを積層する積層体と、
前記電解質膜と前記２つのセパレータとにより面圧を受けて該電解質膜と該２つのセパレータとにより形成される空間をシールするシール部材と、
を備える燃料電池であって、
該シール部材は、ゴム材で構成され、前記電解質膜に接する部位が前記セパレータに接する部位より弾性率が大きくなるように形成されていることを特徴とする燃料電池。 - 前記電解質膜は、プロトン導電性固体高分子膜であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池。
- 前記シール部材は、
ゴム硬度が６０以上の弾性率を有し、面方向に層状となる部位と、
ゴム硬度が６０未満のその他の部位とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料電池。 - 前記シール部材は、三層以上の層で構成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の燃料電池。
- 前記シール部材は、隣接する層の間で弾性率の異なる三層以上の層で構成されることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35764998A JP3951484B2 (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 燃料電池 |
| US09/443,301 US6440597B1 (en) | 1998-12-16 | 1999-11-19 | Seal and fuel cell with the seal |
| CA002292146A CA2292146C (en) | 1998-12-16 | 1999-12-08 | Seal and fuel cell with the seal |
| DE19960516A DE19960516B4 (de) | 1998-12-16 | 1999-12-15 | Dichtung und Brennstoffzelle mit der Dichtung |
| US10/167,449 US6846589B2 (en) | 1998-12-16 | 2002-06-13 | Seal and fuel cell with the seal |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35764998A JP3951484B2 (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 燃料電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000182639A JP2000182639A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3951484B2 true JP3951484B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=18455205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35764998A Expired - Fee Related JP3951484B2 (ja) | 1998-12-16 | 1998-12-16 | 燃料電池 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6440597B1 (ja) |
| JP (1) | JP3951484B2 (ja) |
| CA (1) | CA2292146C (ja) |
| DE (1) | DE19960516B4 (ja) |
Families Citing this family (91)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19903352C2 (de) * | 1999-01-28 | 2000-11-23 | Siemens Ag | PEM-Brennstoffzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE19908555A1 (de) * | 1999-02-27 | 2000-09-28 | Freudenberg Carl Fa | Dichtungsanordnung für großflächige dünne Teile |
| JP4576646B2 (ja) * | 1999-09-30 | 2010-11-10 | アイシン精機株式会社 | 燃料電池 |
| WO2001029922A1 (fr) * | 1999-10-21 | 2001-04-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellule électrochimique à électrolyte polymère |
| DE10042744A1 (de) * | 2000-08-31 | 2002-03-28 | Omg Ag & Co Kg | PEM-Brennstoffzellenstapel |
| JP4498585B2 (ja) * | 2000-11-06 | 2010-07-07 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池のシール部材 |
| JP3532547B2 (ja) * | 2000-11-30 | 2004-05-31 | 本田技研工業株式会社 | シール一体型セパレータの製造方法 |
| JP3571687B2 (ja) * | 2000-12-07 | 2004-09-29 | 本田技研工業株式会社 | シール一体型セパレータの製造方法 |
| JP3571696B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2004-09-29 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| US6605380B2 (en) * | 2001-02-27 | 2003-08-12 | Dana Corporation | Fuel cell plate with variable thickness sealing beads |
| JP4530122B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2010-08-25 | Ｎｏｋ株式会社 | ガスケット |
| JP4859281B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2012-01-25 | パナソニック株式会社 | 高分子電解質型燃料電池用膜電極接合体 |
| JP2002352817A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子電解質型燃料電池 |
| JP4000790B2 (ja) | 2001-06-08 | 2007-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | シール構造を有する燃料電池 |
| US6777127B2 (en) * | 2001-06-22 | 2004-08-17 | Ballard Power Systems Inc. | Systems, apparatus and methods for bonding and/or sealing electrochemical cell elements and assemblies |
| EP1291946A3 (en) * | 2001-09-11 | 2006-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell and conductive separator plate thereof |
| JP3830805B2 (ja) * | 2001-11-07 | 2006-10-11 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| US20030124402A1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-07-03 | Dave Nileshkumar Trambaklal | Unitized fuel cell electrode gasket assembly |
| CA2417213C (en) | 2002-01-25 | 2010-09-14 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Seal arrangement for fuel cells |
| JP4071032B2 (ja) * | 2002-04-23 | 2008-04-02 | 株式会社日立製作所 | 固体高分子型燃料電池及びそれを用いた発電システム |
| KR20040005119A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 스택 |
| US7432008B2 (en) * | 2002-12-06 | 2008-10-07 | Hydrogenics Corporation | Gas diffusion layer for an electrochemical cell |
| JP3658391B2 (ja) * | 2002-12-25 | 2005-06-08 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| DE10302122A1 (de) * | 2003-01-21 | 2004-07-29 | Elringklinger Ag | Dichtungsaufbau für eine Brennstoffzelle bzw. einen Elektrolyseur sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Brennstoffzelle bzw. Elektrolyseur aufweisend den Dichtungsaufbau |
| DE10302124A1 (de) | 2003-01-21 | 2004-07-29 | Bayerische Motoren Werke Ag | Dichtungsaufbau für eine Brennstoffzelle bzw. einen Elektrolyseur sowie Verfahren zu dessen Herstellung und Brennstoffzelle bzw. Elektrolyseur aufweisend den Dichtungsaufbau |
| US7405019B2 (en) * | 2003-03-14 | 2008-07-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| WO2004086541A2 (en) * | 2003-03-25 | 2004-10-07 | E.I. Du Pont Canada Company | Integrated electrically conductive electrochemical cell component |
| US20090280374A2 (en) * | 2003-03-25 | 2009-11-12 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for sealing plates in a fuel cell |
| CN1536698B (zh) * | 2003-04-02 | 2010-12-15 | 松下电器产业株式会社 | 燃料电池用电解质膜结构、mea结构及燃料电池 |
| JP4109570B2 (ja) | 2003-05-08 | 2008-07-02 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池 |
| JP5011627B2 (ja) * | 2003-05-16 | 2012-08-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| KR100537726B1 (ko) * | 2003-06-02 | 2005-12-19 | (주)퓨얼셀 파워 | 고분자 전해질형 연료전지의 실링구조 |
| US20040247980A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Christopher Beatty | Structurally yieldable fuel cell seal |
| US20050014056A1 (en) * | 2003-07-14 | 2005-01-20 | Umicore Ag & Co. Kg | Membrane electrode unit for electrochemical equipment |
| DE10334131A1 (de) * | 2003-07-25 | 2005-02-17 | Webasto Ag | Verfahren zur Herstellung eines Brennstoffzellenstapels |
| US20050100774A1 (en) * | 2003-11-07 | 2005-05-12 | Abd Elhamid Mahmoud H. | Novel electrical contact element for a fuel cell |
| US7344798B2 (en) * | 2003-11-07 | 2008-03-18 | General Motors Corporation | Low contact resistance bonding method for bipolar plates in a pem fuel cell |
| JP4862243B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2012-01-25 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
| US8101319B2 (en) * | 2004-05-20 | 2012-01-24 | GM Global Technology Operations LLC | Approach to make a high performance membrane electrode assembly (MEA) for a PEM fuel cell |
| EP1624515B1 (en) * | 2004-05-28 | 2008-12-17 | Du Pont Canada Inc. | Unitized electrochemical cell sub-assembly and the method of making the same |
| EP1601036A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-11-30 | Du Pont Canada Inc. | Novel sealant material for electrochemical cell components |
| JP2006012462A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池のシール構造 |
| JP4780940B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-09-28 | 東海ゴム工業株式会社 | 固体高分子型燃料電池用セル |
| JP4792213B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-10-12 | 東海ゴム工業株式会社 | 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびそれを用いた固体高分子型燃料電池用セル |
| JP4621970B2 (ja) * | 2004-07-29 | 2011-02-02 | 東海ゴム工業株式会社 | 固体高分子型燃料電池用セパレータおよびそれを用いた固体高分子型燃料電池用セル |
| JP4892757B2 (ja) * | 2004-09-09 | 2012-03-07 | シンジーテック株式会社 | 燃料電池用小型ポンプ及びゴム部材 |
| JP4426429B2 (ja) * | 2004-12-15 | 2010-03-03 | 株式会社日立製作所 | 燃料電池用セパレータおよび燃料電池 |
| JP3874364B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2007-01-31 | 松下電器産業株式会社 | 燃料電池及びこれを備える燃料電池スタック |
| JP2006228590A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Nok Corp | 燃料電池用シール構造体 |
| US8021795B2 (en) * | 2005-04-07 | 2011-09-20 | General Electric Company | Method for manufacturing solid oxide electrochemical devices |
| US20060228613A1 (en) * | 2005-04-07 | 2006-10-12 | Bourgeois Richard S | System and method for manufacturing fuel cell stacks |
| JP4900869B2 (ja) * | 2005-06-27 | 2012-03-21 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池及び燃料電池スタック |
| JP2007115503A (ja) * | 2005-10-20 | 2007-05-10 | Tigers Polymer Corp | 燃料電池のシール構造 |
| JP4811410B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2011-11-09 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池のシール構造 |
| JP2007193971A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| JP5086543B2 (ja) * | 2006-01-26 | 2012-11-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池及びその製造方法 |
| JP5194392B2 (ja) * | 2006-06-23 | 2013-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
| FR2903229B1 (fr) * | 2006-06-30 | 2009-05-29 | Helion Soc Par Actions Simplif | Structure de cellule elementaire pour pile a combustible equipee de moyens d'etancheite |
| KR100803195B1 (ko) | 2006-08-01 | 2008-02-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지 스택의 냉각판의 실링 부재 |
| KR100803196B1 (ko) | 2006-08-02 | 2008-02-14 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료전지용 실링부재 |
| JP2008171613A (ja) * | 2007-01-10 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| DE102007009320A1 (de) | 2007-02-22 | 2008-08-28 | Hochschule Wismar | Brennstoffzelle und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| KR100904774B1 (ko) | 2007-04-13 | 2009-06-26 | 파나소닉 주식회사 | 연료 전지 셀, 연료 전지 및 연료 전지 셀의 제조 방법 |
| US20090081512A1 (en) | 2007-09-25 | 2009-03-26 | William Cortez Blanchard | Micromachined electrolyte sheet, fuel cell devices utilizing such, and micromachining method for making fuel cell devices |
| JP2008078148A (ja) * | 2007-10-24 | 2008-04-03 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US20090142639A1 (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-04 | Steven Joseph Gregorski | Seal system for solid oxide fuel cell and method of making |
| JP5396029B2 (ja) * | 2008-02-21 | 2014-01-22 | 東海ゴム工業株式会社 | 燃料電池用セルおよび燃料電池および燃料電池用セルの製造方法 |
| JP5146012B2 (ja) | 2008-02-29 | 2013-02-20 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池用膜電極接合体 |
| JP5286895B2 (ja) * | 2008-04-04 | 2013-09-11 | トヨタ自動車株式会社 | 単セルアセンブリ、および燃料電池 |
| FR2932612A1 (fr) * | 2008-06-11 | 2009-12-18 | Helion | Plaque separatrice a double gorge pour pile a combustible |
| JP5683085B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2015-03-11 | 大日本印刷株式会社 | 補強シート付き電解質膜−触媒層積層体及びそれを具備する固体高分子形燃料電池 |
| JP5277099B2 (ja) * | 2009-07-22 | 2013-08-28 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| WO2011142750A1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | Utc Power Corporation | Applying a seal to a fuel cell component |
| JP2012123922A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Nok Corp | 燃料電池のシール構造 |
| JP5887692B2 (ja) * | 2010-12-24 | 2016-03-16 | 大日本印刷株式会社 | 補強膜付き触媒層−電解質膜積層体、補強膜付き膜−電極接合体、及び固体高分子形燃料電池、並びにこれらの製造方法 |
| JP5640785B2 (ja) * | 2011-02-09 | 2014-12-17 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池セパレータのシール構造 |
| JP6168641B2 (ja) * | 2011-05-13 | 2017-07-26 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
| CN104170132B (zh) * | 2012-03-09 | 2016-08-24 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池堆和用于该燃料电池堆的密封板 |
| DE102014208445A1 (de) * | 2014-05-06 | 2015-11-12 | Volkswagen Ag | Bipolarplatte, Brennstoffzelle und Verfahren zur Herstellung der Bipolarplatte |
| JP5880669B2 (ja) * | 2014-11-20 | 2016-03-09 | 大日本印刷株式会社 | 補強シート付き電解質膜−触媒層接合体 |
| WO2016158556A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
| JP6521912B2 (ja) | 2016-07-25 | 2019-05-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池単セルおよびその製造方法 |
| KR101918354B1 (ko) * | 2016-10-12 | 2018-11-14 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가스켓 |
| JP6841138B2 (ja) * | 2017-04-13 | 2021-03-10 | トヨタ自動車株式会社 | ガスケットおよびそれを用いた燃料電池スタック |
| JP6581156B2 (ja) * | 2017-08-04 | 2019-09-25 | 本田技研工業株式会社 | 発電セル |
| DE102018217291A1 (de) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Abdichten einer Brennstoffzelle |
| JP7196773B2 (ja) * | 2019-05-31 | 2022-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
| GB2582399A (en) * | 2019-10-11 | 2020-09-23 | Intelligent Energy Ltd | Laminated gasket for use with fuel cell stack |
| DE102020209047A1 (de) | 2020-07-20 | 2022-01-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung einer Dichtung, Dichtung sowie Brennstoffzelle und Brennstoffzellenstapel mit einer Dichtung |
| CN114204068B (zh) * | 2021-11-15 | 2024-05-24 | 上海交通大学 | 一体式可逆氢燃料电池高压密封元件 |
| DE102022201816A1 (de) | 2022-02-22 | 2023-08-24 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Dichtelement zum fluiddichten Abdichten eines Bereichs zwischen einer Bipolarplatte und einer Isolatorplatte eines Brennstoffzellenstapels |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2278166A1 (fr) * | 1974-07-12 | 1976-02-06 | Accumulateurs Fixes | Fermeture etanche pour une enceinte, appliquee notamment a un boitier de generateur electrochimique |
| JPS60184769A (ja) * | 1984-03-01 | 1985-09-20 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | ガスケツト |
| FR2568412B1 (fr) * | 1984-07-27 | 1986-10-17 | Occidental Chem Co | Perfectionnements aux structures des piles a combustible. |
| JPS62278760A (ja) | 1986-05-27 | 1987-12-03 | Toshiba Corp | 燃料電池 |
| JPH0754278Y2 (ja) * | 1990-01-12 | 1995-12-18 | 早川ゴム株式会社 | パッキン材 |
| JPH06215781A (ja) | 1990-04-30 | 1994-08-05 | Ballard Power Syst Inc | 燃料電池の膜電極及びシール集成体 |
| JP2605613Y2 (ja) * | 1991-08-27 | 2000-07-31 | エヌオーケー株式会社 | ガスケット |
| JP2961161B2 (ja) * | 1991-12-21 | 1999-10-12 | 工業技術院長 | 高分子電解質型燃料電池の製造法 |
| US5364711A (en) * | 1992-04-01 | 1994-11-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Fuel cell |
| JP3351592B2 (ja) * | 1993-11-29 | 2002-11-25 | 株式会社東芝 | 燃料電池 |
| JP3489181B2 (ja) * | 1994-03-10 | 2004-01-19 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の単電池およびその製造方法 |
| JPH07263013A (ja) * | 1994-03-23 | 1995-10-13 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 燃料電池 |
| JP3353567B2 (ja) * | 1995-09-29 | 2002-12-03 | 松下電器産業株式会社 | 燃料電池 |
| DE19542475C2 (de) * | 1995-11-15 | 1999-10-28 | Ballard Power Systems | Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Verteilerplatte für eine solche Zelle |
| JPH09289029A (ja) * | 1996-04-24 | 1997-11-04 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 固体高分子型燃料電池用ガスシール構造、冷却部構造及びスタック |
| JP2995286B2 (ja) * | 1996-07-24 | 1999-12-27 | 三洋化成工業株式会社 | 複合止水シール材 |
| JPH1055813A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池の組立て構造 |
| JPH10169780A (ja) * | 1996-12-05 | 1998-06-26 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | ゴムパッキンおよびその製造方法 |
| JPH10199551A (ja) | 1997-01-06 | 1998-07-31 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池構造体およびその製造方法 |
| JPH10329271A (ja) * | 1997-06-03 | 1998-12-15 | Nok Corp | 積層構造体 |
| DE69818874T2 (de) * | 1997-07-16 | 2004-05-19 | Ballard Power Systems Inc., Burnaby | Verfahren zur Herstellung einer elastischen Dichtung für die Membranelektrodenanordnung (mea) in einer elektrochemischen Brennstoffzelle |
-
1998
- 1998-12-16 JP JP35764998A patent/JP3951484B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-11-19 US US09/443,301 patent/US6440597B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-12-08 CA CA002292146A patent/CA2292146C/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-15 DE DE19960516A patent/DE19960516B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-13 US US10/167,449 patent/US6846589B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020064703A1 (en) | 2002-05-30 |
| US6846589B2 (en) | 2005-01-25 |
| JP2000182639A (ja) | 2000-06-30 |
| DE19960516A1 (de) | 2000-07-06 |
| CA2292146C (en) | 2005-02-08 |
| US20020150810A1 (en) | 2002-10-17 |
| CA2292146A1 (en) | 2000-06-16 |
| DE19960516B4 (de) | 2011-04-28 |
| US6440597B1 (en) | 2002-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3951484B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP5532204B2 (ja) | 燃料電池の密封構造 | |
| CA2740843C (en) | Fuel cell sealing structure | |
| JP5412804B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP6118225B2 (ja) | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体 | |
| JP4678123B2 (ja) | ガスケット | |
| JP2007335353A (ja) | 燃料電池 | |
| KR101047524B1 (ko) | 연료전지 및 그 제조방법 | |
| JP4929647B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP5482991B2 (ja) | 燃料電池の密封構造 | |
| JP2004311254A (ja) | 燃料電池のガスシール構造 | |
| JP5098652B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2006040717A (ja) | 燃料電池装置 | |
| JP5194392B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
| JP2006004677A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2007194124A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2015170397A (ja) | 燃料電池用シール部材、燃料電池、セパレータ−シール部材接合体及び燃料電池の製造方法 | |
| JP4896508B2 (ja) | 燃料電池用構成部材間のシール構造 | |
| JP6803996B2 (ja) | 燃料電池のシール構造 | |
| JP5191868B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2013089517A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2008243799A (ja) | 燃料電池 | |
| JP2010153299A (ja) | 外部マニホールド式燃料電池 | |
| JP5976509B2 (ja) | 燃料電池用ガスケット | |
| JP5338512B2 (ja) | 燃料電池用ガスケット、燃料電池用積層部材、および燃料電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060815 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060912 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061109 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20061109 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070109 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070306 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20070316 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070403 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070416 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130511 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140511 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |