JP4737517B2 - Adhesives and fuel cells - Google Patents

Adhesives and fuel cells Download PDF

Info

Publication number
JP4737517B2
JP4737517B2 JP2005146962A JP2005146962A JP4737517B2 JP 4737517 B2 JP4737517 B2 JP 4737517B2 JP 2005146962 A JP2005146962 A JP 2005146962A JP 2005146962 A JP2005146962 A JP 2005146962A JP 4737517 B2 JP4737517 B2 JP 4737517B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
adhesive layer
adhesive
bonding force
cover plate
force
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
Application number
JP2005146962A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006324141A (en
Inventor
直宏 竹下
千智 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005146962A priority Critical patent/JP4737517B2/en
Publication of JP2006324141A publication Critical patent/JP2006324141A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4737517B2 publication Critical patent/JP4737517B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池と、該燃料電池を構成する部材のうち異種材料よりなる複数の部材が接着層を介して接着された接着体の構造に関する。   The present invention relates to a fuel cell and a structure of an adhesive body in which a plurality of members made of different materials among members constituting the fuel cell are bonded via an adhesive layer.

例えば固体高分子電解質型の燃料電池は、膜−電極アッセンブリ(MEA:Membrane-Electrode Assembly )とセパレータとからなる単セルを積層して構成される。積層された単セルの両端にはターミナルが固定される。このターミナルは、単セルに固定されるカバープレートと、端子を有するターミナルプレートとを備えた構造となっている。カバープレートとターミナルプレートには反応ガスや冷媒を流すためのマニホールドが形成され、カバープレートとターミナルプレートとは、マニホールドから面内に反応ガスや冷媒が流入しないように接着剤にて接合される。
特開平7−263013号公報
For example, a solid polymer electrolyte type fuel cell is configured by laminating a single cell composed of a membrane-electrode assembly (MEA) and a separator. Terminals are fixed to both ends of the stacked single cells. This terminal has a structure including a cover plate fixed to a single cell and a terminal plate having terminals. The cover plate and the terminal plate are formed with a manifold for allowing the reaction gas and the refrigerant to flow. The cover plate and the terminal plate are joined with an adhesive so that the reaction gas and the refrigerant do not flow into the surface from the manifold.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-263013

例えばカバープレートがカーボン材、ターミナルプレートが金属(銅など)により構成されている場合、これらカバープレートとターミナルプレートは異種材料にて構成されているため、単一の接着剤による接合では、燃料電池の厳しい環境下、すなわち、運転・停止の連続による温度変化や冷媒への接液といった環境下、あるいは10年以上に渡る長い使用期間という環境下では、十分な接合強度が得られない虞がある。   For example, if the cover plate is made of carbon and the terminal plate is made of metal (such as copper), the cover plate and the terminal plate are made of different materials. In a severe environment, that is, in an environment such as a temperature change due to continuous operation / stop and liquid contact with a refrigerant, or in an environment where the service life is longer than 10 years, sufficient bonding strength may not be obtained. .

特に、ターミナルプレートには、酸化被膜等の形成に伴うカバープレートとの接触抵抗の増大や、冷却水または反応ガスとの接触部における電池環境での腐食等を抑制すべく、化学的・電気的安定性を向上させるための表面処理(例えば、Auめっき等)が施されている場合が多く、かかる場合には、接着性を確保するための官能基が少なく、良好な接着性が得られ難い。   In particular, the terminal plate should be chemically and electrically controlled to prevent an increase in contact resistance with the cover plate due to the formation of an oxide film, etc., and corrosion in the battery environment at the contact area with cooling water or reaction gas. In many cases, surface treatment (for example, Au plating) is performed to improve the stability. In such a case, there are few functional groups for ensuring adhesion, and good adhesion is difficult to obtain. .

すなわち、以上のような接着体に対しては、特異性の接着材料が必要となるが、かかる場合にはその背反として、他の被着体に対しての接着性が劣る等、あらゆる被着体への万能な接着力が必ずしも得られない場合がある。   That is, a specific adhesive material is required for the above-mentioned adhesive body. In such a case, as a contradiction, the adhesiveness to other adherends is inferior. There may be cases where universal adhesion to the body is not always obtained.

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、異種材料よりなる複数の部材間を高い接着力にて接着可能にすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable bonding between a plurality of members made of different materials with high adhesive force.

本発明においては、上記の課題を解決するために、以下の手段を採用した。すなわち、本発明の接着体は、燃料電池を構成する部材のうち異種材料よりなる複数の部材が接着層を介して接着された接着体であって、前記異種材料よりなる部材間に複数の接着層が介在してなる。   In the present invention, the following means are employed in order to solve the above-described problems. That is, the adhesive body of the present invention is an adhesive body in which a plurality of members made of different materials among members constituting the fuel cell are bonded via an adhesive layer, and a plurality of bonds are formed between the members made of the different materials. A layer is interposed.

このような構成によれば、異種材料のそれぞれに対して高い接着力を有する接着層を選択することが可能となる。一般に接着層同士は良好な接着力を有するから、相互に接着すべき部材間に複数の接着層を介在させることにより、これら異種材料よりなる部材は互いに高い接着力にて接着される。   According to such a configuration, it is possible to select an adhesive layer having a high adhesive force with respect to each of different materials. In general, since the adhesive layers have a good adhesive force, the members made of these different materials are bonded to each other with a high adhesive force by interposing a plurality of adhesive layers between the members to be bonded to each other.

接着層は、2層で構成されているものの他、3層以上で構成されてもよい。例えば、2層構造の接着層において、接着層間の接着性が十分に得られない場合や、より強い接着力を必要とする場合には、これら2種の接着層間の結合力を高めるべく、双方に対して良好な接着性を有する第3あるいは第4以上の接着層を介在させても良い。   The adhesive layer may be composed of two or more layers in addition to those composed of two layers. For example, in the case of an adhesive layer having a two-layer structure, when sufficient adhesiveness between adhesive layers is not obtained, or when a stronger adhesive force is required, both of the two adhesive layers are increased in order to increase the bonding force between them. Alternatively, a third or fourth adhesive layer having good adhesion may be interposed.

上記接着体においては、第1の部材と、第1の接着剤層と、第2の接着剤層と、前記第1の部材とは異なる材種の第2の部材とがこの順で積層されてなり、前記第1の接着剤層と前記第1の部材との結合力は、該第1の接着剤層と前記第2の部材との結合力よりも大であるとともに、前記第2の接着剤層と前記第2の部材との結合力は、該第2の接着剤層と前記第1の部材との結合力よりも大であってもよい。この結合力には、例えば水素結合力、共有結合力、電気的結合力、機械的結合力(アンカー効果等)、あるいはこれら結合力の2種以上の組合せがある。   In the adhesive body, the first member, the first adhesive layer, the second adhesive layer, and the second member of a material type different from the first member are laminated in this order. The bonding force between the first adhesive layer and the first member is greater than the bonding force between the first adhesive layer and the second member, and the second The bonding force between the adhesive layer and the second member may be greater than the bonding force between the second adhesive layer and the first member. Examples of the bonding force include a hydrogen bonding force, a covalent bonding force, an electric bonding force, a mechanical bonding force (anchor effect, etc.), or a combination of two or more of these bonding forces.

このような構成によれば、第1の接着剤層は第1の部材に対しては高い接着力を有し、第2の接着剤層は第2の部材に対しては高い接着力を有する。これにより、第1の部材と第2の部材とは、第1の接着剤層及び第2の接着剤層を介して接合することが可能である。   According to such a configuration, the first adhesive layer has a high adhesive force with respect to the first member, and the second adhesive layer has a high adhesive force with respect to the second member. . Thereby, the 1st member and the 2nd member can be joined via the 1st adhesive layer and the 2nd adhesive layer.

上記接着体において、前記第1の部材は、少なくとも前記第1の接着剤層側の面に流体溝を有しないカバープレートであり、前記第2の部材は、ターミナルプレートであってもよい。また、前記第1の部材は、セパレータであり、前記第2の部材は、フレームであってもよい。さらに、前記第1の部材は、セパレータであり、前記第2の部材は、前記第1の部材とは異種材料からなる他のセパレータであってもよい。   In the above-mentioned adhesive body, the first member may be a cover plate that does not have a fluid groove on at least the surface on the first adhesive layer side, and the second member may be a terminal plate. Further, the first member may be a separator, and the second member may be a frame. Furthermore, the first member may be a separator, and the second member may be another separator made of a material different from that of the first member.

以上の構成によれば、異種材料により構成されるカバープレートとターミナルプレート、セパレータとフレーム、およびセパレータ同士が強固に接着される。   According to the above configuration, the cover plate and the terminal plate, the separator and the frame, and the separator that are made of different materials are firmly bonded to each other.

上記接着体において、前記ターミナルプレート及び前記カバープレートは、互いに連通するマニホールドを有し、前記第1の接着剤層及び前記第2の接着剤層は、前記マニホールドの周縁において前記ターミナルプレートと前記カバープレートとを接着するものでもよい。   In the above-mentioned adhesive body, the terminal plate and the cover plate have manifolds that communicate with each other, and the first adhesive layer and the second adhesive layer are formed on the periphery of the manifold with the terminal plate and the cover. The plate may be bonded.

このような構成によれば、カバープレートとターミナルプレートとの間の面内にマニホールドからの反応ガスや冷媒が流入することが抑制される。   According to such a configuration, the reaction gas and the refrigerant from the manifold are prevented from flowing into the plane between the cover plate and the terminal plate.

本発明の燃料電池は、上記いずれかの構成からなる接着体を有してなる。   The fuel cell of the present invention has an adhesive body having any one of the above-described configurations.

このような構成によれば、運転・停止の連続による温度変化や冷媒への接液、あるいは長い使用期間という厳しい使用環境に晒されても、その構成部材うち異種材料からなる部材間を高い接着力で接着することができる。   According to such a configuration, even when exposed to a severe use environment such as temperature change due to continuous operation and stoppage, liquid contact with a refrigerant, or a long use period, high adhesion between members made of different materials is required. Can be bonded with force.

なお、互いに接着される異種材料の部材としては、カバープレートとターミナルプレートのほか、単セルを構成するセパレータとフレームや互いに異種材料からなるセパレータ同士、燃料電池が複数の単セルが積層された燃料電池スタックである場合における隣り合う単セル間の互いに異種材料からなるセパレータ同士であってもよい。   In addition to the cover plate and the terminal plate, the dissimilar material members to be bonded to each other include a separator and a frame constituting a single cell, separators of dissimilar materials, and a fuel cell in which a plurality of single cells are stacked. Separators made of different materials between adjacent single cells in the case of a battery stack may be used.

これら互いに異種材料からなる複数の部材に、導電性や耐腐食性向上等のためのコーティング(表面処理)が施されている場合には、かかるコーティングによって部材間の接着性が低下してしまう場合があるため、本発明はこのような部材間の接着に特に好適な技術である。   When a coating (surface treatment) for improving conductivity and corrosion resistance is applied to a plurality of members made of different materials from each other, the adhesion between the members is reduced due to the coating. Therefore, the present invention is a technique particularly suitable for bonding between such members.

本発明によれば、異種材料よりなる部材間を複数の接着層を介して接着することで、例えば燃料電池のような厳しい環境下に晒されても、十分な接合強度を維持することができる。   According to the present invention, by bonding members made of different materials through a plurality of adhesive layers, sufficient bonding strength can be maintained even when exposed to a severe environment such as a fuel cell. .

次に、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下においては、固体高分子電解質型の燃料電池を用いて説明するが、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, a solid polymer electrolyte type fuel cell will be described, but the present invention is not limited to the following embodiment.

図1に示すように、固体高分子型の燃料電池1は、基本単位である多数の単セル2を積層したスタック本体3を有している。燃料電池1は、スタック本体3の両端に位置する単セル2の外側に、順次、カバープレート(第1の部材)5,5’、ターミナルプレート(第2の部材)7,7’、絶縁プレート8,8’およびエンドプレート9,9’を積層して構成されている。符号6はターミナルプレート7に設けられた端子である。   As shown in FIG. 1, a polymer electrolyte fuel cell 1 has a stack body 3 in which a large number of single cells 2 as basic units are stacked. The fuel cell 1 has a cover plate (first member) 5, 5 ′, a terminal plate (second member) 7, 7 ′, an insulating plate in order on the outside of the unit cell 2 positioned at both ends of the stack body 3. 8, 8 'and end plates 9, 9' are laminated. Reference numeral 6 denotes a terminal provided on the terminal plate 7.

燃料電池1は、例えば、両エンドプレート9、9’間を架け渡すようにして設けられたテンションプレート11が各エンドプレート9、9’にボルト12で固定されることで、セル積層方向に所定の圧縮力がかかった状態となっている。なお、スタック本体3の一端側のエンドプレート9’と絶縁プレート8’との間には、プレッシャプレート13とばね機構14とが設けられており、単セル2にかかる荷重の変動が吸収されるようになっている。   In the fuel cell 1, for example, a tension plate 11 provided so as to bridge between both end plates 9 and 9 ′ is fixed to the end plates 9 and 9 ′ with bolts 12, so that a predetermined amount is set in the cell stacking direction. The compression force is applied. Note that a pressure plate 13 and a spring mechanism 14 are provided between the end plate 9 ′ on one end side of the stack body 3 and the insulating plate 8 ′, so that fluctuations in the load applied to the single cell 2 are absorbed. It is like that.

単セル2は、いずれも図示省略するが、イオン交換膜からなる電解質膜およびこれを両面から挟んだ一対の電極からなるMEA(Membrane Electrode Assembly)と、MEAを外側から挟持する一対のセパレータと、で構成されている。各セパレータは、基材をカーボンまたはメタルにより形成されて導電性を有している。   The single cell 2 is not shown in the figure, but an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane and a MEA (Membrane Electrode Assembly) made up of a pair of electrodes sandwiching the electrolyte membrane from both sides, a pair of separators that hold the MEA from the outside, It consists of Each separator is made of carbon or metal as a base material and has conductivity.

各セパレータは、各電極に酸化ガス(酸素ガス、通常は空気)または燃料ガス(水素ガス)を供給するための流体流路を有している。このような構成により、単セル2のMEA内による電気化学反応が生じて、起電力が得られる。なお、この電気化学反応は発熱反応であることから、セパレータには、燃料電池冷却用の冷媒が流れる流体流路が設けられている。   Each separator has a fluid flow path for supplying an oxidizing gas (oxygen gas, usually air) or a fuel gas (hydrogen gas) to each electrode. With such a configuration, an electrochemical reaction occurs in the MEA of the single cell 2 and an electromotive force is obtained. Since this electrochemical reaction is an exothermic reaction, the separator is provided with a fluid flow path through which a coolant for cooling the fuel cell flows.

燃料電池1内には、燃料ガスマニホールド20、酸化ガスマニホールド20、および冷媒マニホールド20がセル積層方向に貫通形成されている(実際には、これらは別体であるが同一符号を付して説明を省略している。)。これら各流体流路用のマニホールド20は、エンドプレート9、絶縁プレート8、ターミナルプレート7、カバープレート5、および各単セル2のセパレータをセル積層方向に貫通することで燃料電池1内に形成されている。   In the fuel cell 1, a fuel gas manifold 20, an oxidizing gas manifold 20, and a refrigerant manifold 20 are formed so as to penetrate in the cell stacking direction. Is omitted.) These fluid flow path manifolds 20 are formed in the fuel cell 1 by penetrating the end plate 9, the insulating plate 8, the terminal plate 7, the cover plate 5, and the separators of the single cells 2 in the cell stacking direction. ing.

各流体(燃料ガス、酸化ガス、冷媒)は、燃料電池1の一端にあるエンドプレート9に設けた各流体配管21から入口側の各マニホールド20aに供給され、セパレータに形成した各流体流路を流れる。そして最終的に、各流体は、出口側の各マニホールド20bからエンドプレート9に設けた各流体配管22へと排出される。なお、燃料電池1の他端側のエンドプレート9’、絶縁プレート8’、ターミナルプレート7’、およびカバープレート5’にはマニホールドは設けられていない。   Each fluid (fuel gas, oxidizing gas, refrigerant) is supplied to each manifold 20a on the inlet side from each fluid pipe 21 provided on the end plate 9 at one end of the fuel cell 1, and passes through each fluid channel formed in the separator. Flowing. Finally, each fluid is discharged from each manifold 20b on the outlet side to each fluid pipe 22 provided on the end plate 9. The end plate 9 ′, the insulating plate 8 ′, the terminal plate 7 ′, and the cover plate 5 ′ on the other end side of the fuel cell 1 are not provided with a manifold.

本実施形態において、カバープレート5,5’のセル積層方向内側を向く面には、上記冷媒が流れる流体流路5aが形成されており、該流体流路5aを流れる冷媒によって燃料電池1を冷却するようになっているが、カバープレート5,5’のセル積層方向外側を向く面、つまり、後述する第1の接着剤層30側の面には、何ら流体流路(流体溝)は形成されていない。   In the present embodiment, a fluid channel 5a through which the refrigerant flows is formed on the inner surface of the cover plates 5 and 5 'facing the cell stacking direction, and the fuel cell 1 is cooled by the refrigerant flowing through the fluid channel 5a. However, no fluid flow path (fluid groove) is formed on the surface of the cover plates 5, 5 ′ facing outward in the cell stacking direction, that is, the surface on the first adhesive layer 30 side described later. It has not been.

図2は、図1のA−A断面図である。カバープレート5は、カーボン材、ターミナルプレート7は金属(銅など)により構成されている。カバープレート5とターミナルプレート7との面内にマニホールド20から流体が流入しないように、カバープレート5のうちマニホールド20の周縁の領域(図の斜線部)に接着剤が塗布されてターミナルプレート7に接合される。また、接着剤で囲まれる領域は導電性ペーストが塗布される。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. The cover plate 5 is made of carbon material, and the terminal plate 7 is made of metal (copper or the like). Adhesive is applied to the peripheral area (shaded area in the figure) of the manifold 20 in the cover plate 5 so that the fluid does not flow from the manifold 20 into the surface of the cover plate 5 and the terminal plate 7. Be joined. A conductive paste is applied to the region surrounded by the adhesive.

図3は、カバープレート5とターミナルプレート7の接着構造を模式的に示した図である。同図に示すように、カバープレート5とターミナルプレート7との間には、マニホールドの周縁に位置して2層構造からなる接着層25が形成されている。この2層構造の接着層25は、カバープレート5側の第1の接着剤層30と、ターミナルプレート7側の第2の接着剤層31とにより構成されている。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the bonding structure between the cover plate 5 and the terminal plate 7. As shown in the figure, an adhesive layer 25 having a two-layer structure is formed between the cover plate 5 and the terminal plate 7 at the periphery of the manifold. The two-layered adhesive layer 25 includes a first adhesive layer 30 on the cover plate 5 side and a second adhesive layer 31 on the terminal plate 7 side.

第1の接着剤層30としては、ターミナルプレート7に対しては良好な接着性を得ることができなくてもよいが、少なくともカーボン材により構成されたカバープレート5に対しては高い接着力を有する接着剤(例えば、エラストマー系、エポキシ系等)を採用する。第2の接着剤層31としては、カバープレート5に対しては良好な接着力を得ることができなくてもよいが、少なくとも金属により構成されたターミナルプレート7に対しては高い接着力を有する接着剤(例えば、シアノアクリレート系、エラストマー系等)を採用する。   The first adhesive layer 30 may not be able to obtain good adhesion to the terminal plate 7, but has a high adhesion force at least to the cover plate 5 made of carbon material. Adhesives (for example, elastomer-based, epoxy-based, etc.) are employed. The second adhesive layer 31 may not be able to obtain a good adhesive force for the cover plate 5, but has a high adhesive force for at least the terminal plate 7 made of metal. Adhesives (for example, cyanoacrylates, elastomers, etc.) are employed.

換言すると、第1の接着剤層30とカバープレート5との結合力は、第1の接着剤層30とターミナルプレート7との結合力よりも高い。また、第2の接着剤層31とターミナルプレート7との結合力は、第2の接着剤層31とカバープレート5との結合力よりも高い。なお、結合力として水素結合力、共有結合力、電気的結合力、機械的結合力(アンカー効果等)、あるいはこれら結合力の2種以上の組合せにより接着する接着剤を採用することが可能である。   In other words, the bonding force between the first adhesive layer 30 and the cover plate 5 is higher than the bonding force between the first adhesive layer 30 and the terminal plate 7. Further, the bonding force between the second adhesive layer 31 and the terminal plate 7 is higher than the bonding force between the second adhesive layer 31 and the cover plate 5. In addition, it is possible to employ an adhesive that bonds by hydrogen bonding force, covalent bonding force, electrical bonding force, mechanical bonding force (anchor effect, etc.), or a combination of two or more of these bonding forces. is there.

第1の接着剤層30と第2の接着剤層31とは、接着剤同士であるから良好な接着性を有する。   Since the first adhesive layer 30 and the second adhesive layer 31 are adhesives, they have good adhesiveness.

以上のように構成されていることで、カバープレート5は第1の接着剤層30と良好な接着力を有し、第1の接着剤層30は第2の接着剤層31と良好な接着力を有し、第2の接着剤層31はターミナルプレート7と良好な接着力を有する。したがって、カバープレート5とターミナルプレート7とが十分な強度で接着される。よって、燃料電池の厳しい環境下においても、十分な接合強度を得ることができる。   By being configured as described above, the cover plate 5 has a good adhesive force with the first adhesive layer 30, and the first adhesive layer 30 has a good adhesion with the second adhesive layer 31. The second adhesive layer 31 has a good adhesive force with the terminal plate 7. Therefore, the cover plate 5 and the terminal plate 7 are bonded with sufficient strength. Therefore, sufficient bonding strength can be obtained even in the severe environment of the fuel cell.

なお、燃料電池1の他端側のカバープレート5’、ターミナルプレート7’については、マニホールドが設定されていないため、必ずしも上記の接着構造を採用する必要はないが、本実施形態の接着構造を採用することで、上記と同様に強固な接着力を得ることができる。   The cover plate 5 ′ and the terminal plate 7 ′ on the other end side of the fuel cell 1 are not necessarily provided with the above-described bonding structure because no manifold is set, but the bonding structure of the present embodiment is not necessarily used. By adopting it, it is possible to obtain a strong adhesive force as described above.

<変形例>
上記実施形態の変形例として、図4に示したように、部分的に2種の接着剤による接着層を形成するようにしてもよい。
<Modification>
As a modification of the above embodiment, as shown in FIG. 4, an adhesive layer made of two types of adhesives may be partially formed.

同図のターミナルプレート37は、カーボン材の部位37aと金属の部位37bとを備えている。カーボン材の部位37aとカバープレート5との間は、第1の接着剤層30による1層のみの接着層とし、金属の部位37bとカバープレート5との間を、第1の接着剤層30と、金属の部位37bに塗布された第2の接着剤層31とにより2層の接着層とする。このように、部分的に異なる材料により構成されたターミナルプレート37への応用も可能である。   The terminal plate 37 shown in the figure includes a carbon material portion 37a and a metal portion 37b. Between the carbon material portion 37 a and the cover plate 5, only one adhesive layer is formed by the first adhesive layer 30, and between the metal portion 37 b and the cover plate 5, the first adhesive layer 30. And the second adhesive layer 31 applied to the metal portion 37b to form two adhesive layers. Thus, the application to the terminal plate 37 comprised by a partially different material is also possible.

<他の実施形態>
本発明は、燃料電池を構成する部材のうち異種材料の部材間を接着する用途であれば、上記実施形態に限定されるものではない、例えば、図5に示したように、単セル2を構成するセパレータ同士を接合するために、本発明を適用してもよい。同図の形態では、金属製のセパレータ(第1の部材)38と樹脂製のフレーム(第2の部材)39とを接着する際に、第1の接着剤層40と、第2の接着剤層41とを用いる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment as long as it is used for bonding members of different materials among the members constituting the fuel cell. For example, as shown in FIG. The present invention may be applied to join constituent separators. In the form shown in the figure, when the metal separator (first member) 38 and the resin frame (second member) 39 are bonded, the first adhesive layer 40 and the second adhesive are used. Layer 41 is used.

第1の接着剤層40としては、フレーム39に対しては良好な接着性を得ることができなくてもよいが、少なくとも金属により構成されたセパレータ38に対しては高い接着力を有する接着剤を採用する。他方、第2の接着剤層41としては、セパレータ38に対しては良好な接着力を得ることができなくても、少なくとも樹脂により構成されたフレーム41に対しては高い接着力を有する接着剤を採用する。   As the first adhesive layer 40, it is not necessary to obtain good adhesion to the frame 39, but an adhesive having a high adhesive force to at least a separator 38 made of metal. Is adopted. On the other hand, as the second adhesive layer 41, an adhesive having a high adhesive force at least with respect to the frame 41 made of a resin even though a good adhesive force cannot be obtained with respect to the separator 38. Is adopted.

このように構成されていることで、セパレータ38は第1の接着剤層40と良好な接着力を有し、第1の接着剤層40は第2の接着剤層41と良好な接着力を有し、第2の接着剤層41はフレーム39と良好な接着力を有する。したがって、セパレータ38とフレーム39とを十分な強度で接着することができる。   By being configured in this way, the separator 38 has a good adhesive force with the first adhesive layer 40, and the first adhesive layer 40 has a good adhesive force with the second adhesive layer 41. The second adhesive layer 41 has a good adhesive force with the frame 39. Therefore, the separator 38 and the frame 39 can be bonded with sufficient strength.

本発明の一実施形態として示した燃料電池の断面図である。It is sectional drawing of the fuel cell shown as one Embodiment of this invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. カバープレートとターミナルプレートとの接着構造を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the adhesion structure of a cover plate and a terminal plate. カバープレートと、2種の異種材料により構成されたターミナルプレートとの接着構造を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the adhesion structure of a cover plate and the terminal plate comprised by two types of different materials. 単セルを構成するセパレータとフレームとの接着状態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the adhesion state of the separator and frame which comprise a single cell.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池本体、2…単セル、5…カバープレート(第1の部材)、7…ターミナルプレート(第2の部材)、25…接着層、30…第1の接着剤層、31…第2の接着剤層、38…セパレータ(第1の部材)、39…フレーム(第2の部材)、40…第1の接着剤層、41…第2の接着剤層

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell main body, 2 ... Single cell, 5 ... Cover plate (1st member), 7 ... Terminal plate (2nd member), 25 ... Adhesive layer, 30 ... 1st adhesive layer, 31 ... 1st 2 adhesive layers, 38 ... separator (first member), 39 ... frame (second member), 40 ... first adhesive layer, 41 ... second adhesive layer

Claims (10)

燃料電池を構成する部材のうち異種材料よりなる複数の部材が接着層を介して接着された接着体であって、
前記異種材料よりなる部材間に複数の接着層が介在し、
前記部材及び前記接着層として、第1の部材と、第1の接着剤層と、第2の接着剤層と、前記第1の部材とは異なる材種の第2の部材とがこの順で積層されてなり、前記第1の接着剤層と前記第1の部材との結合力は、該第1の接着剤層と前記第2の部材との結合力よりも大であるとともに、前記第2の接着剤層と前記第2の部材との結合力は、該第2の接着剤層と前記第1の部材との結合力よりも大である、接着体。
Among the members constituting the fuel cell, a plurality of members made of different materials are bonded through an adhesive layer,
A plurality of adhesive layers are interposed between the members made of the different materials ,
As the member and the adhesive layer, there are a first member, a first adhesive layer, a second adhesive layer, and a second member of a material type different from the first member in this order. The bonding force between the first adhesive layer and the first member is greater than the bonding force between the first adhesive layer and the second member. An adhesive body in which a bonding force between the second adhesive layer and the second member is larger than a bonding force between the second adhesive layer and the first member.
前記結合力は水素結合力である、請求項に記載の接着体。 The adhesive body according to claim 1 , wherein the bonding force is a hydrogen bonding force. 前記結合力は共有結合力である、請求項に記載の接着体。 The adhesive body according to claim 1 , wherein the bonding force is a covalent bonding force. 前記結合力は電気的結合力である、請求項に記載の接着体。 The adhesive body according to claim 1 , wherein the coupling force is an electrical coupling force. 前記結合力は機械的結合力である、請求項に記載の接着体。 The adhesive body according to claim 1 , wherein the bonding force is a mechanical bonding force. 前記第1の部材は、少なくとも前記第1の接着剤層側の面に流体溝を有しないカバープレートであり、
前記第2の部材は、ターミナルプレートである、請求項1〜5のいずれかに記載の接着体。
The first member is a cover plate that does not have a fluid groove on at least the surface on the first adhesive layer side,
The second member is a terminal plate, the adhesive according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の部材は、セパレータであり、
前記第2の部材は、フレームである、請求項1〜5のいずれかに記載の接着体。
The first member is a separator;
The second member is a frame, the adhesive according to any one of claims 1 to 5.
前記第1の部材は、セパレータであり、
前記第2の部材は、前記第1の部材とは異種材料からなる他のセパレータである、請求項1〜5のいずれかに記載の接着体。
The first member is a separator;
The said 2nd member is an adhesive body in any one of Claims 1-5 which is another separator which consists of a different material from the said 1st member.
前記ターミナルプレート及び前記カバープレートは、互いに連通するマニホールドを有し、
前記第1の接着剤層及び前記第2の接着剤層は、前記マニホールドの周縁において前記ターミナルプレートと前記カバープレートとを接着する、請求項に記載の接着体。
The terminal plate and the cover plate have manifolds that communicate with each other,
The adhesive body according to claim 6 , wherein the first adhesive layer and the second adhesive layer adhere the terminal plate and the cover plate at a peripheral edge of the manifold.
請求項1からのいずれかに記載の接着体を有する燃料電池。 Fuel cell having an adhesive body according to any one of claims 1 to 9.
JP2005146962A 2005-05-19 2005-05-19 Adhesives and fuel cells Expired - Fee Related JP4737517B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005146962A JP4737517B2 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adhesives and fuel cells

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005146962A JP4737517B2 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adhesives and fuel cells

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006324141A JP2006324141A (en) 2006-11-30
JP4737517B2 true JP4737517B2 (en) 2011-08-03

Family

ID=37543660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005146962A Expired - Fee Related JP4737517B2 (en) 2005-05-19 2005-05-19 Adhesives and fuel cells

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4737517B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6602244B2 (en) * 2016-03-17 2019-11-06 本田技研工業株式会社 Step MEA with resin frame for fuel cell and manufacturing method thereof
JP6594809B2 (en) * 2016-03-17 2019-10-23 本田技研工業株式会社 Step MEA with resin frame for fuel cell and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020356A1 (en) * 2003-08-22 2005-03-03 Johnson Matthey Public Limited Company Sealing of a membrane electrode assembly

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0582151A (en) * 1991-09-20 1993-04-02 Fuji Electric Co Ltd Seal structure of manifold for fuel cell
JPH07263013A (en) * 1994-03-23 1995-10-13 Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk Fuel cell
JP2000340248A (en) * 1999-05-27 2000-12-08 Fuji Electric Co Ltd Sealing method for fuel cell manifold
JP2001297782A (en) * 2000-04-11 2001-10-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Solid state macromolecular electrolyte fuel cell
JP4530122B2 (en) * 2001-03-09 2010-08-25 Nok株式会社 gasket
JP4134731B2 (en) * 2002-01-25 2008-08-20 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell seal structure
JP4640906B2 (en) * 2002-12-26 2011-03-02 日本特殊陶業株式会社 Laminated body and solid oxide fuel cell
JP4896381B2 (en) * 2003-06-05 2012-03-14 昭和電工株式会社 Carbon material for battery electrode, production method and use thereof
JP4876405B2 (en) * 2005-02-25 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 Case for fuel cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005020356A1 (en) * 2003-08-22 2005-03-03 Johnson Matthey Public Limited Company Sealing of a membrane electrode assembly

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006324141A (en) 2006-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4936095B2 (en) Fuel cell stack
JP4648007B2 (en) Fuel cell separator and fuel cell
JP5077226B2 (en) Cell stack and fuel cell having the same
JP4889168B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell and polymer electrolyte fuel cell
US9893370B2 (en) Single fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing fuel cell stack
JP2006120589A (en) Flat plate lamination type fuel cell
JP5029813B2 (en) Fuel cell separator
JP2000208153A (en) Solid polymer electrolyte fuel cell
JP2008078071A (en) Fuel cell stack
US10707497B2 (en) Fuel cell
JP4737517B2 (en) Adhesives and fuel cells
JP6103376B2 (en) Fuel cell stack and manufacturing method thereof
US8101314B2 (en) Separator and fuel cell
JP2010040169A (en) Fuel cell and manufacturing method of same
JP2009170273A (en) Fuel cell
JP2009152134A (en) Fuel cell
JP2009252420A (en) Fuel cell and resin frame for fuel cell
JP5055745B2 (en) Separator and fuel cell
JP2009105005A (en) Fuel cell and its separator
JP4921827B2 (en) Fuel cell stack and method for producing carbon separator
JP5050434B2 (en) Fuel cell
JP2008159291A (en) Fuel cell stack
JP2019204698A (en) Terminal plate for fuel battery
US20240243302A1 (en) Power generation cell and fuel cell stack
JP7552441B2 (en) Joint structure

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080119

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110323

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110407

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110420

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees