JP4630029B2 - 燃料電池セルの製造方法及び製造設備 - Google Patents
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Description
日経メカニカル別冊「燃料電池開発最前線」発行日2001年6月29日、発行所:日経BP社、第3章PEFC、3.1原理と特徴p46
板状の固体高分子電解質とその両側に配置されるカソード側電極板及びアノード側電極板により構成される板状の薄膜電極組立体と、この薄膜電極組立体の両側に配置された第1金属板及び第2金属板とを備え、これら第1・第2金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でカシメにより封止される燃料電池セルの製造方法において、
第1金属板の周縁領域を絞り加工することで、周縁領域全周に立ち曲げ部を形成する工程と、
立ち曲げ部が上方に向いた状態の第1金属板の上に薄膜電極組立体と第2金属板とがこの順番で置かれると共に、立ち曲げ部の内壁側に絶縁層がセットされる工程と、
立ち曲げ部の全周が金属板の内側方向に向けて所定角度傾斜するような絞り加工を少なくとも1回行う工程と、
前記所定角度傾斜された立ち曲げ部の全周を第2金属板の周縁領域に対して倒し込むことで、周縁領域をカシメ封止する工程とを有することを特徴とするものである。
第1・第2金属板を夫々絞り加工することで薄膜電極組立体を収容する空間を形成する工程と、
第1・第2金属板を夫々所定の形状に打ち抜く工程とを行うことが好ましい。
板状の固体高分子電解質とその両側に配置されるカソード側電極板及びアノード側電極板により構成される板状の薄膜電極組立体と、この薄膜電極組立体の両側に配置された第1金属板及び第2金属板とを備え、これら第1・第2金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でカシメにより封止される燃料電池セルの製造設備において、
第1金属板の周縁領域を絞り加工することで、周縁領域全周に立ち曲げ部を形成する工程に用いられる金型と、
立ち曲げ部が上方に向いた状態の第1金属板の上に薄膜電極組立体と第2金属板とがこの順番で置かれると共に、立ち曲げ部の内壁側に絶縁層がセットされ、更に、立ち曲げ部の全周が金属板の内側方向に向けて所定角度傾斜するような絞り加工を少なくとも1回行うために用いられる金型と、
前記所定角度傾斜された立ち曲げ部の全周を第2金属板の周縁領域に対して倒し込むことで、周縁領域をカシメ封止する工程に用いられる金型とを有することを特徴とするものである。
一対の金属板を夫々所定の形状に打ち抜く工程に用いられる金型とを更に有することが好ましい。
次に、図1,2に示す燃料電池セルの製造方法及び製造設備について説明する。図3は、製造設備の主要部である金型を示す外観斜視図である。図4は、金型の断面構成を示す概念図である。
次に、具体的な製造工程を説明する。図5は製造工程の順番を示す工程図である。図3,4に示す製造設備を使用して加工を行う前の工程として、金属板4,5に対するエッチングを行う(S1)。アノード側金属板5は図6(a)に示すように、厚さ一定の金属プレートをエッチングし、周縁領域5aの厚さを薄くすると共に、流路溝9と注入口5c及び排出口5dも同じくエッチングで形成する。例えば、0.3mmの厚さの金属プレートをエッチングし、周縁領域5aの厚さを0.1mm、流路溝9の深さを0.2mm程度に形成する。
燃料電池セルの構成は図1,2に示す構造のものに限定されるものではない。例えば、カソード側金属板4は空気を取り込むための開口部4cを多数有する形状をしているが、カソード側金属板4をアノード側金属板5と同様の形状に形成してもよい。
1a 周縁部
2 カソード側電極板
3 アノード側電極板
4 カソード側金属板(第1金属板)
4a 周縁領域
4b 中央領域
5 アノード側金属板(第2金属板)
5a 周縁領域
5b 中央領域
10 薄膜電極組立体
20 固定側ユニット
21 第1下型
22 第2下型
23 コイルスプリング
26 当接部(ストッパー)
30 可動側ユニット
31 第1上型
32 第2上型
33 コイルスプリング
36 当接部(ストッパー)
Claims (6)
- 板状の固体高分子電解質とその両側に配置されるカソード側電極板及びアノード側電極板により構成される板状の薄膜電極組立体と、この薄膜電極組立体の両側に配置された第1金属板及び第2金属板とを備え、これら第1・第2金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でカシメにより封止される燃料電池セルの製造方法において、
第1金属板の周縁領域を絞り加工することで、周縁領域全周に立ち曲げ部を形成する工程と、
立ち曲げ部が上方に向いた状態の第1金属板の上に薄膜電極組立体と第2金属板とがこの順番で置かれると共に、立ち曲げ部の内壁側に絶縁層がセットされる工程と、
立ち曲げ部の全周が金属板の内側方向に向けて所定角度傾斜するような絞り加工を少なくとも1回行う工程と、
前記所定角度傾斜された立ち曲げ部の全周を第2金属板の周縁領域に対して倒し込むことで、周縁領域をカシメ封止する工程とを有することを特徴とする燃料電池セルの製造方法。 - 前記所定角度は、水平面に対して40゜以上50゜以下であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池セルの製造方法。
- カシメ封止の工程後に、カシメ封止された周縁領域の内側領域を更にプレス押圧する工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池セルの製造方法。
- カシメ封止を行う周縁領域の金属板の厚みを予め他の部分よりも薄く形成する工程を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池セルの製造方法。
- 板状の固体高分子電解質とその両側に配置されるカソード側電極板及びアノード側電極板により構成される板状の薄膜電極組立体と、この薄膜電極組立体の両側に配置された第1金属板及び第2金属板とを備え、これら第1・第2金属板の周縁領域が絶縁層を間に介在させた状態でカシメにより封止される燃料電池セルの製造設備において、
第1金属板の周縁領域を絞り加工することで、周縁領域全周に立ち曲げ部を形成する工程に用いられる金型と、
立ち曲げ部が上方に向いた状態の第1金属板の上に薄膜電極組立体と第2金属板とがこの順番で置かれると共に、立ち曲げ部の内壁側に絶縁層がセットされ、更に、立ち曲げ部の全周が金属板の内側方向に向けて所定角度傾斜するような絞り加工を少なくとも1回行うために用いられる金型と、
前記所定角度傾斜された立ち曲げ部の全周を第2金属板の周縁領域に対して倒し込むことで、周縁領域をカシメ封止する工程に用いられる金型とを有することを特徴とする燃料電池セルの製造設備。 - 前記所定角度傾斜させる金型は、上方に向いた前記立ち曲げ部に上方から作用して前記所定角度傾斜させるための傾斜面を備え、前記傾斜面の角度は水平面に対して40゜以上50゜以下に設定されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池セルの製造設備。
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