JP4978060B2 - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第1の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第2の電極層とを含む、前記複数の単セルと、
複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う2つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、
を備え、
前記各セパレータは、
前記2つの単セルのうちの第1の単セルの前記第1の電極層に対向する第1のセパレータ要素であって、前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第1種の反応ガス通路を構成する第1の孔が形成されており、前記第1のセパレータ要素は、前記第1の孔の形成部位にバリを有する第1の面と、前記第1の孔の形成部位に前記バリを有していない第2の面と、を含む、前記第1のセパレータ要素を備え、
前記第1のセパレータ要素は、前記第1のセパレータ要素と前記第1の単セルの前記第1の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第2種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第2の面が前記第1種の反応ガス通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置されていることを特徴とする。
前記各セパレータは、
前記第1のセパレータ要素と、
前記2つの単セルのうちの第2の単セルの前記第2の電極層に対向する第2のセパレータ要素と、
前記第1および第2のセパレータ要素に挟まれた第3のセパレータ要素と、
を含み、
前記第3のセパレータ要素は、前記第1のセパレータ要素の前記第2の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第1のセパレータ要素には、前記連通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する第2の孔が形成されているようにしてもよい。
前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第1種の冷却液通路を構成する第3の孔が形成されており、
前記第1のセパレータ要素の前記第1の面は、さらに、前記第3の孔の形成部位にバリを有し、前記第2の面は、前記第3の孔の形成部位に前記バリを有しておらず、
前記第1のセパレータ要素と前記第2のセパレータ要素との間には、前記第1種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第2種の冷却液通路が形成されていることが好ましい。
(a)前記各セパレータに含まれて、前記2つの単セルのうちの第1の単セルの前記第1の電極層に対向する第1のセパレータ要素を準備する工程であって、前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第1種の反応ガス通路を構成する第1の孔が形成されており、前記第1のセパレータ要素は、前記第1の孔の形成に伴って発生したバリを有する第1の面と、前記第1の孔の形成に伴って発生した前記バリを有していない第2の面と、を含む、前記工程と、
(b)前記第1のセパレータ要素を、前記第1のセパレータ要素と前記第1の単セルの前記第1の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第2種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第2の面が前記第1種の反応ガス通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置する工程と、
を備えることを特徴とする。
前記工程(a)は、
金属製の板材に対して打ち抜きプレス処理を施すことによって、前記第1のセパレータ要素を作製する工程を含むようにしてもよい。
A.第1実施例:
A−1.燃料電池スタックの構成:
A−2.燃料電池スタックの製造方法:
B.第2実施例:
A−1.燃料電池スタックの構成:
燃料電池システムは、通常、燃料電池スタック(以下、単に「スタック」とも呼ぶ)と、燃料ガス供給部と、酸化ガス供給部と、冷却液循環部と、各部を制御するコントローラと、を備えている。燃料ガス供給部は、燃料ガス(水素ガス)をスタックに供給する機能を有しており、例えば、水素タンクと減圧弁とを含んでいる。酸化ガス供給部は、酸化ガス(空気)をスタックに供給する機能を有しており、例えば、ブロワを含んでいる。冷却液循環部は、スタック内部で冷却液を循環させる機能を有しており、例えば、循環ポンプと熱交換機とを含んでいる。
図4は、燃料電池スタック100の製造の手順を示すフローチャートである。ステップS102では、複数の単セル20が準備される。具体的には、前述したように、MEGA22とガスケット26とを含むセルモジュールが準備されると共に、多孔質体24a,24cが準備される。
図9は、第2実施例における燃料電池スタック100Bの部分断面図である。図示するように、スタック100Bは、単セル20Bと、セパレータ50Bと、を含んでいる。
22…MEGA
24a,24c…多孔質体
26…ガスケット
30…電解質膜
31a,31c…触媒電極層
32a,32c…ガス拡散層
50,50B…セパレータ
52…カソード側プレート
54…中間プレート
56…アノード側プレート
61a〜66a…長孔
61c〜66c…長孔
61g〜66g…長孔
61m〜64m…長孔
71c,72c…小孔
71m,72m…連通孔
73a,74a…小孔
73m,74m…連通孔
78…長孔
100,100B…燃料電池スタック
122…アノード側フレーム
122p…凹部
126…カソード側フレーム
126p…凹部
152…カソード側プレート
156…アノード側プレート
122t,126t,152t,156t…孔
122h,126h,152h,156h…孔
122o,126o,152o,156o…孔
200…金型
210…下型
212…孔
220…上型
222…凸部
Ac…凹部
Av…凸部
Cc…凹部
Cv…凸部
P…板材
S52b,S56b,S152b,S156b…バリ発生面
S52n,S56n,S152n,S156n…非バリ発生面
Claims (7)
- 燃料電池であって、
複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第1の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第2の電極層とを含む、前記複数の単セルと、
複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う2つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、
を備え、
前記各セパレータは、
前記2つの単セルのうちの第1の単セルの前記第1の電極層に対向する第1のセパレータ要素であって、前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第1種の反応ガス通路を構成する第1の孔が形成されており、前記第1のセパレータ要素は、前記第1の孔の形成部位にバリを有する第1の面と、前記第1の孔の形成部位に前記バリを有していない第2の面と、を含む、前記第1のセパレータ要素を備え、
前記第1のセパレータ要素は、前記第1のセパレータ要素と前記第1の単セルの前記第1の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第2種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第2の面が前記第1種の反応ガス通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置されていることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1記載の燃料電池であって、
前記各セパレータは、
前記第1のセパレータ要素と、
前記2つの単セルのうちの第2の単セルの前記第2の電極層に対向する第2のセパレータ要素と、
前記第1および第2のセパレータ要素に挟まれた第3のセパレータ要素と、
を含み、
前記第3のセパレータ要素は、前記第1のセパレータ要素の前記第2の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第1のセパレータ要素には、前記連通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する第2の孔が形成されている、燃料電池。 - 請求項2記載の燃料電池であって、
前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第1種の冷却液通路を構成する第3の孔が形成されており、
前記第1のセパレータ要素の前記第1の面は、さらに、前記第3の孔の形成部位にバリを有し、前記第2の面は、前記第3の孔の形成部位に前記バリを有しておらず、
前記第1のセパレータ要素と前記第2のセパレータ要素との間には、前記第1種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第2種の冷却液通路が形成されている、燃料電池。 - 複数の単セルであって、前記各単セルは電解質層と前記電解質層の一方の面に設けられた第1の電極層と前記電解質層の他方の面に設けられた第2の電極層とを含む、前記複数の単セルと、複数のセパレータであって、前記各セパレータは前記複数の単セルのうちの隣り合う2つの単セルの間に配置されている、前記複数のセパレータと、を備える燃料電池の製造方法であって、
(a)前記各セパレータに含まれて、前記2つの単セルのうちの第1の単セルの前記第1の電極層に対向する第1のセパレータ要素を準備する工程であって、前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルに供給される反応ガスが通る第1種の反応ガス通路を構成する第1の孔が形成されており、前記第1のセパレータ要素は、前記第1の孔の形成に伴って発生したバリを有する第1の面と、前記第1の孔の形成に伴って発生した前記バリを有していない第2の面と、を含む、前記工程と、
(b)前記第1のセパレータ要素を、前記第1のセパレータ要素と前記第1の単セルの前記第1の電極層との間に、前記電解質層に供給される反応ガスが通る第2種の反応ガス通路が形成され、かつ、前記第2の面が前記第1種の反応ガス通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する連通路を構成する連通路構成部材と接するように、配置する工程と、
を備えることを特徴とする燃料電池の製造方法。 - 請求項4記載の燃料電池の製造方法であって、
前記各セパレータは、
前記第1のセパレータ要素と、
前記2つの単セルのうちの第2の単セルの前記第2の電極層に対向する第2のセパレータ要素と、
前記第1および第2のセパレータ要素に挟まれた第3のセパレータ要素と、
を含み、
前記第3のセパレータ要素は、前記第1のセパレータ要素の前記第2の面に接する前記連通路構成部材であり、
前記第1のセパレータ要素には、前記連通路と前記第2種の反応ガス通路とを接続する第2の孔が形成されている、燃料電池の製造方法。 - 請求項5記載の燃料電池の製造方法であって、
前記第1のセパレータ要素には、前記燃料電池内部に設けられて前記複数の単セルを冷却するための冷却液が通る第1種の冷却液通路を構成する第3の孔が形成されており、
前記第1のセパレータ要素の前記第1の面は、さらに、前記第3の孔の形成に伴って発生したバリを有し、前記第2の面は、前記第3の孔の形成に伴って発生した前記バリを有しておらず、
前記工程(b)は、前記第1のセパレータ要素を、前記第1のセパレータ要素と前記第2のセパレータ要素との間に、前記第1種の冷却液通路から流入する冷却液が通る第2種の冷却液通路が形成されるように、配置する工程を含む、燃料電池の製造方法。 - 請求項4ないし6記載の燃料電池の製造方法であって、
前記工程(a)は、
金属製の板材に対して打ち抜きプレス処理を施すことによって、前記第1のセパレータ要素を作製する工程を含む、燃料電池の製造方法。
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