JP5086200B2 - 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 - Google Patents
燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5086200B2 JP5086200B2 JP2008195740A JP2008195740A JP5086200B2 JP 5086200 B2 JP5086200 B2 JP 5086200B2 JP 2008195740 A JP2008195740 A JP 2008195740A JP 2008195740 A JP2008195740 A JP 2008195740A JP 5086200 B2 JP5086200 B2 JP 5086200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- frame
- electrolyte membrane
- elastic body
- frame body
- 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
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- 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
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
-
- 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
- H01M8/0276—Sealing means characterised by their form
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
- H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
-
- 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
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- 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
質膜−電極接合体)と呼ばれている。電極に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスが外にリークしたり、二種類のガスが混合したりしないように、電極の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスケットが配置される。このガスケットとMEAとは通常熱圧着法により一体化される。
参考発明の参考形態1に係る高分子電解質型燃料電池は、高分子電解質膜の周縁部に、当該周縁部を継ぎ目無く覆うようにして挟持する高剛性の枠体を形成してこれを電解質膜構造とし、この電解質膜構造を、弾性体を介してセパレータで挟持してシール構造を形成することにより、ガスのクロスリークを防止することができるものである。なお、このような高剛性の枠体を形成する最も簡便な方法は、高分子電解質膜の周縁部を高剛性の樹脂で封着被覆することである。すなわち、高分子電解質膜をインサート部品としたインサート成型を行うことにより、このような枠体を容易に製造することができる。
に、撓み変位量を前述した締め代の10%以内に抑えることが望ましい。このような観点から、枠体の材料の弾性率は少なくとも2000MPa以上であることが望ましい。
の観点から非晶性樹脂ではなく結晶性樹脂が好ましく、その中でも機械的強度が大きく耐熱性が高い、いわゆるスーパーエンプラグレードのものが好適である。したがって、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、液晶ポ
リマー(LCP)、ポリエーテルニトリル(PEN)等は数千から数万MPaの弾性率と、150度以上の撓み荷重温度を有しており、好適な材料である。また、汎用樹脂でも、例えばグラスフィラーが充填されたポリプロピレン(GFPP)などは、非充填のPP(弾性率1000〜1500MPa)の数倍の弾性率を有し、しかも150度近い高い撓み荷重温度を有しており、好適な材料となる。
しい。
図11は、参考発明の参考例1に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体のアノード側の面の構成を示す平面図である。また図12は、同じく枠体のカソード側の面の構成を示す平面図である。
層したときに、インサート部品である高分子電解質膜63の周縁部が樹脂で融着封止され、かつ射出厚によってその高分子電解質膜63は第1成形部61の凹部64に沿って変形する。これにより、高分子電解質膜63が、枠体の内周部に滑って抜けることがなく、強固に枠体に支持されることになる。ただし、この図19以外の図面においては、便宜上、高分子電解質膜63の周縁部が凹凸を有している点を省略し、簡略化した記載としている。
Z1140-B2)を用い、成形条件として射出温度を310度、金型温度を135度、射出圧力を140MPa、射出速度を560mmとすることにより、充填不足なく良好に成形
することができた。
た。なお、後述するゴムシートを受け入れるために、アノードセパレータ30およびカソードセパレータ36のゴムシートと接する領域には0.7mmのザグリ加工が施されている
。
、藤倉ゴム株式会社製)を用い、枠体20のカソード側およびアノード側のそれぞれの面に形成されたビード部と圧接するように、図15および図16を参照して前述したような形状に打ちぬいたものを使用した。
能であることが要求され、弾性率は0MPaより大きく200MPa以下程度であることが必要である。
チェンブラックEC(ケッチェンブラック・インターナショナル社製ファーネスブラック)に、白金を重量比1:1の割合で担持させた。次に、この触媒粉末10gに、水35gおよび水素イオン伝導性高分子電解質のアルコール分散液(旭硝子株式会社製、9%FSS)59gを混合し、超音波攪拌機を用いて分散させて、触媒層インクを作製した。そして、この触媒層インクを、ポリプロピレンフィルム(東レ株式会社製トレファン50−2500)に塗工し、乾燥させることにより触媒層70を形成した。得られた触媒層70を120mm×120mmに切断し、前述した成形品の高分子電解質膜63の露出部分、すなわち枠体20と接していない部分の両面に、温度135℃、圧力32kgf/cm2の
条件で転写した。
前述した12セルスタックの水素マニフォルドに、コージェネレーション用燃料電池の常用圧力の3倍である圧力30kPaの窒素ガス供給源を接続し、カソード側から漏れ出てくるガス量を計測するクロスリーク試験。
前述した上記12セルスタックの水素マニフォルドへの供給ガス圧を漸次増大させ、カソード側から漏れ出てきた時点での供給元圧を測定するクロスリーク試験。
参考形態1では枠体とセパレータとの間に弾性体を配置した。これに対し、参考形態2は、弾性のあるセパレータを用いることによって参考形態1におけるゴムシートのような弾性体が不要である高分子電解質型燃料電池である。具体的には、膨張黒鉛などに樹脂を配合してプレス成形したような成形セパレータ(弾性率は150MPa程度)を用いることにより、セパレータ自身に弾性を持たせる。この場合、枠体に高強度(望ましくは弾性率10000MPa以上)の材料を用い、例えば枠体にビード(3角リブ)を設けてセパレ
ータに食い込むような構造とすることにより、スタック組み立て時の締結力を低減しながら必要な変位量を確保することができるなどの、材料的、形状的な工夫を施すことが好ましい。
図20は参考発明の参考例2に係る高分子電解質型燃料電池の水マニフォルド近傍の構成を示す部分断面図であり、図21は同じく空気マニフォルド近傍の構成を示す部分断面図である。なお、図20および図21はそれぞれ、参考形態1における図17および図18に示す場合と同様の部位のスタックの断面図である。また、図20では、図17と同様に、説明の便宜上、アノードセパレータ30およびカソードセパレータ36に設けられている冷却水流路および冷却水面のシール構造については省略されている。
ることにより12セルスタックが組み立てられる。
参考形態3は、参考形態1で述べたセパレータと弾性体とをインサート成型によって一体化することにより得られる高分子電解質型燃料電池である。
図36は、参考発明の参考例3に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体のカソード側の面に圧接されるカソードセパレータの要部の構成を示す平面図である。また、図37は、参考形態1における図17に示す場合と同様の部位の構成を示す部分断面図である。この図37は、図36のZ−Z線に想到する部位のスタックの断面図となる。なお、図37では、図17と同様に、説明の便宜上、アノードセパレータ30およびカソードセパレータ36に設けられている冷却水流路および冷却水面のシール構造については省略されている。
ることにより12セルスタックが組み立てられる。
実施の形態4に係る高分子電解質型燃料電池は、実施の形態1で述べた枠体と弾性体とを一体化することにより得られる。すなわち、参考形態1で述べた電解質膜をインサート部品とした枠体のインサート成型の後工程として、電解質膜がインサートされた枠体をインサート部品として、弾性体をインサート成型する。
図22は、本発明の実施例4に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体のアノード側の面の構成を示す平面図である。また図23は、同じく枠体のカソード側の面の構成を示す平面図である。なお、実施例4においても、各マニフォルド、ボルト孔などが実施の形態1の場合と同様に設けられているため、同一符号を付して説明を省略する。
mmの線状のポリオレフィンエラストマーからなる弾性体(材料はサントプレーンジャパン株式会社製サントプレーン8101-55)81を成形した。なお、この場合、マニフォルド
、ボルト孔を利用することにより片側から両面への成形を行うことが可能である。
性体)とは強固に融着しており、二色目の成形収縮による剥離その他の不具合は観察されなかった。
実施例5は、実施例4の場合とは異なる二色成形工法により得られる高分子電解質型燃料電池である。
大日本インキ株式会社、DIC-PPS-Z230)を用いて、その両面に幅2.0mm、深さ0.3mm、抜き勾配がマイナス3.5度(逆テーパー)の二色成形用流動溝である溝86が形成された基
準肉厚1.4mmの枠体20を形成した。この材料にはわずかながら弾性があるため、上記
抜き勾配で問題なく離型が可能であった。引き続いて、この枠体20を金型から出した後、別の成形機に移し、片側肉厚0.6mmの線状のポリオレフィンエラストマーからなる弾
性体(材料はサントプレーンジャパン株式会社製サントプレーン8121-64-W233)85を成形した。この材料は通常、コーナーモールドグレードと呼ばれるTPEで、自動車の窓枠シ
ール材などに用いられ、とくにEPDMとの接着性がよいグレードである。PPSからなる枠体
20はラミネーションによってその表層にEPDMが出る傾向があるために、上記抜き勾配も相俟って、本来接着性が期待できないPPSおよびTPEにおいても実用上支障ない剥離強度を有していた。
実施の形態4においては、基本的に枠体と弾性体とが共通成分を有しており、成形によって両者が融着することを前提としている。しかしながら、特に電池の大面積化に伴い、枠体および弾性体に相当の流動性が必要な場合、化学的安定性その他の要請をも考慮に入れると、上記のような理想的な材料選定が不可能なことがある。参考形態5は、そのような場合にも枠体と弾性体とが剥離する等の不具合が起きないように工夫されたものである。
図27は参考発明の参考例6に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体および弾性体の構成を示す平面図である。また、図28は、図27のZ−Z線矢視図である。なお、参考例6においても、枠体および弾性体には各マニフォルド、ボルト孔などが参考例1の場合
と同様に設けられているため、同一符号を付して説明を省略する(便宜上枠体に形成されている各マニフォルド、ボルト孔の符号のみを付してある)。
色目の材料にはポリオレフィンエラストマー(サントプレーンジャパン株式会社製、サントプレーン8101-55)を用いた。ここで、枠体20の肉厚を0.75mmとし、弾性体90の
基準肉厚を0.25mmとした。また、弾性体90の両面に設けられているビード91の高さを0.2mmとした。
に通常のPPSを用いた場合には二色目の剥離が避けられない。しかしながら、本参考例の
場合では枠体が弾性体によって被覆されている構成であるため、枠体と弾性体との剥離その他の不具合は観測されなかった。
参考形態6は、実施の形態4及び参考形態5の場合と異なり、別ピースの枠体一対に高分子電解質膜を挟持したものをインサート部品とし、一括して弾性体材料でインサート成形することにより得られるものである。この工法は、枠体として適用可能な樹脂材料に二重成形性が乏しい場合、または、必要な金型温度が高分子電解質膜のインサート成形(通常金型温度130度以下で行われる)の許容範囲を超え、枠体材料による高分子電解質膜のインサート成形が困難な場合などに有効である。すなわち、例えば特に薄肉成形のために型温度を上げたい場合、または後収縮を起こしやすい材料(通常、金型温度が高いほどこの度合いは小さい)を適用したい場合などに有効である。この工法を用いることにより材料の選定範囲が広がるため好ましい。また、この工法では枠体材料は樹脂材料に限定されることはなく、金属板、セラミック板等が適用可能となる。従って、電池の大型化に伴って枠体が大面積化したことにより薄肉成型が困難となるような場合等であってもこの工法を用いることにより参考発明を実施することが可能となる。
図29は参考発明の参考例7に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体および弾性体の構成を示す平面図である。また、図30は、図29のZ−Z線矢視図である。なお、参考例7においても、枠体および弾性体には各マニフォルド、ボルト孔などが参考例1の場合と同様に設けられているため、同一符号を付して説明を省略する(便宜上枠体に形成されている各マニフォルド、ボルト孔の符号のみを付してある)。
aおよび20bの肉厚を0.25mm(すなわち枠体20の肉厚は0.5mm)とし、弾性体9
0の基準肉厚を0.25mmとした。また、弾性体90の両面に設けられているビードの高さを0.2mmとした。
参考例7では、前述したように、枠体20となる一色目の材料としてガラスフィラー添加液晶ポリマーを採用したが、他のものを採用することも可能である。そこで、参考例8として、液晶ポリマーに換えて、プレス打ちぬきした後フッ素コート処理を行った厚み0.25mmのSUS316金属板を用いた場合についても、常用クロスリーク試験および限界クロスリーク試験を実施した。
参考例7および参考例8において、弾性体の成形においても、選定材料の成形に必要な金型温度が、高分子電解質膜にダメージを与えるおそれがある温度域である場合がある。参考形態7では、このような場合を考慮している。具体的には、別ピース型の枠体の表裏にわたるよう、部分的に貫通または表面の全面を被覆する等の様式で弾性体を成形し、この一対の弾性体で高分子電解質膜の周縁部を挟持して、セル締結力により高分子電解質膜の周囲およびセパレータ/ガスケット間のシールを行う。したがって、一の枠体とセパ
レータとの間、他の枠体とセパレータとの間、および一の枠体と他の枠体との間のそれぞれに弾性体が配置されることになる。本参考形態の構成を必要とする場合としては、例えば車載用に比して長期運転が必要なコージェネレーション用スタックを製作する場合であって、シール材の長期的安定性の観点からフッ素系エラストマー(その好ましい金型温度は一般的に150度超)を選定したいとき等がある。この場合、弾性体の垂れ込み防止の観点から枠体材料は極力機械的強度(特に弾性率)が高いことが必要で、GF(ガラスフィラー入り)のスーパーエンプラ等が好ましい。
図31は参考発明の参考例9に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体および弾性体の構成を示す平面図である。また、図32は、図31のZ−Z線矢視図であって、(a)、(b)は当該構成を作製する手順を示す断面図である。なお、参考例9においても、枠体および弾性体には各マニフォルド、ボルト孔などが参考例1の場合と同様に設けられているため、同一符号を付して説明を省略する(便宜上枠体に形成されている各マニフォルド、ボルト孔の符号のみを付してある)。
m)とした。また、弾性体90aおよび90bのそれぞれに設けられているビード91aおよび91bの高さを0.2mmとした。
形状の変化が認められなかった。
ス プライメア)を挟持し、これを締結して参考例1と同様にして12セルスタックを組み立てた。そして、その12セルスタックについて、本発明者等は、参考例1の場合と同様に常用クロスリーク試験および限界クロスリーク試験を実施した。
本参考形態に係るシール構造としては、図33および図34に示すものも考えられる。図33は参考発明の参考例10に係る高分子電解質型燃料電池が備える枠体および弾性体の変形例の構成を示す平面図である。また、図34は、図33のZ−Z線矢視図であって、(a)、(b)は当該構成を作製する手順を示す断面図である。
m、高さを0.15mmとし、ビード91aおよび91bの高さを0.2mmとした。
(ジャパンゴアテックス株式会社製、プライメア)を挟持し、これを締結して参考例1と同様にして12セルスタックを組み立てた。そして、その12セルスタックについて、本発明者等は、参考例1の場合と同様に常用クロスリーク試験および限界クロスリーク試験を実施した。
20a,20b 枠体
21 空気マニフォルド
22 水素マニフォルド
23 水マニフォルド
24 ボルト孔
25 MEA
26 開口部
30 アノードセパレータ
31 空気マニフォルド
32 水素マニフォルド
33 水マニフォルド
34 ボルト孔
35 水素流路
36 カソードセパレータ
37 空気マニフォルド
38 水素マニフォルド
39 水マニフォルド
40 ボルト孔 41 空気流路
50 ゴムシート
51 空気マニフォルド
52 開口部
53 水マニフォルド
54 ボルト孔
55 ゴムシート
56 開口部
57 水素マニフォルド
58 水マニフォルド
59 ボルト孔
61 第1成形部
62 第2成形部
63 高分子電解質膜
64 凹部
70 触媒層
71 ガス拡散電極
81 弾性体
82 溝
84 溝
85 弾性体
86 溝
90 弾性体
90a,90b 弾性体
91 ビード
91a,91b ビード
92a,92b 傾斜部
93a,93b リブ
Claims (26)
- 燃料電池用電解質膜と、
開口部を有し、その内周縁部にて、前記燃料電池用電解質膜の周縁部を挟持するようにして配置される矩形の枠体と、
前記枠体の周縁部を覆う熱可塑性エラストマーからなる弾性体とを備え、
前記枠体は、弾性率が2000MPa以上2000000MPa以下であり、
前記弾性体は、弾性率が0MPaより大きく200MPa以下であり、
前記枠体と前記弾性体とが共通の可塑性成分を有している、燃料電池用高分子電解質膜構造。 - 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、外周縁部である、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、内周縁部である、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記枠体にはマニフォルドが形成されており、前記枠体のマニフォルドの周縁部は、前記弾性体に覆われている、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記枠体と前記弾性体とは融着されている、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記弾性体は、前記枠体の表面の全面を覆うようにして配置されている、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記枠体が前記弾性体により投錨されている、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 前記枠体には少なくとも一つのアンダーカットが設けられており、当該アンダーカットに前記弾性体が充填されている、請求項1に記載の燃料電池用電解質膜構造。
- 燃料電池用電解質膜を一対の電極層で挟んでなる燃料電池用電解質膜−電極接合体と、
開口部を有し、その内周縁部にて、前記高分子電解質膜の周縁部を挟持するようにして配置される矩形の枠体と、
前記枠体の周縁部を覆う熱可塑性エラストマーからなる弾性体とを備え、
前記枠体は、弾性率が2000MPa以上2000000MPa以下であり、
前記弾性体は、弾性率が0MPaより大きく200MPa以下であり、
前記枠体と前記弾性体とが共通の可塑性成分を有している、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。 - 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、外周縁部である、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、内周縁部である、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記枠体にはマニフォルドが形成されており、前記枠体のマニフォルドの周縁部は、前記弾性体に覆われている、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記枠体と前記弾性体とは融着されている、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記弾性体は、前記枠体の表面の全面を覆うようにして配置されている、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記枠体が前記弾性体により投錨されている、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 前記枠体には少なくとも一つのアンダーカットが設けられており、当該アンダーカットに前記弾性体が充填されている、請求項9に記載の燃料電池用電解質膜−電極接合体構造。
- 燃料電池用電解質膜を一対の電極層で挟んでなる燃料電池用電解質膜−電極接合体と、
前記燃料電池用電解質膜−電極接合体を挟持する、ガス流路を有した一対のセパレータと
開口部を有し、その内周縁部にて、前記高分子電解質膜の周縁部を挟持するようにして配置される矩形の枠体と、
前記枠体の周縁部を覆う熱可塑性エラストマーからなる弾性体とを備え、
前記枠体は、弾性率が2000MPa以上2000000MPa以下であり、
前記弾性体は、弾性率が0MPaより大きく200MPa以下であり、
前記枠体と前記弾性体とが共通の可塑性成分を有している、燃料電池。 - 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、外周縁部である、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記弾性体で覆われている前記枠体の周縁部は、内周縁部である、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記枠体にはマニフォルドが形成されており、前記枠体のマニフォルドの周縁部は、前記弾性体に覆われている、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記弾性体と前記枠体とは融着されている、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記弾性体は、前記枠体の表面の全面を覆うようにして配置されている、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記枠体が前記弾性体により投錨されている、請求項17に記載の燃料電池。
- 前記枠体には少なくとも一つのアンダーカットが設けられており、当該アンダーカットに前記弾性体が充填されている、請求項17に記載の燃料電池。
- 燃料電池用電解質膜を一対の電極層で挟んでなる燃料電池用電解質膜−電極接合体と、前記燃料電池用電解質膜−電極接合体を挟持する、ガス流路を有した一対のセパレータとを備え、前記燃料電池用電解質膜の周縁部と前記一対のセパレータとの間に、前記燃料電池用電解質膜と前記一対のセパレータとの間および前記一対のセパレータ間をシールするためのシール構造が設けられている燃料電池において、
前記シール構造は、弾性率が2000MPa以上2000000MPa以下の第1の枠体および第2の枠体と、
弾性率が0MPaより大きく200MPa以下である熱可塑性エラストマーからなる弾性体とを備え、
前記枠体と前記弾性体とが共通の可塑性成分を有しており、
前記第1の枠体と一方の前記セパレータとの間、前記第2の枠体と他方の前記セパレータとの間、および前記第1の枠体と前記第2の枠体との間に前記弾性体が配置され、
前記第1の枠体と前記第2の枠体との間に配置されている弾性体が前記周縁部を覆うようにして挟持していることを特徴とする燃料電池。 - 前記弾性体は、前記第1の枠体および前記第2の枠体の表面の全面を覆うようにして配置されている、請求項25に記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008195740A JP5086200B2 (ja) | 2003-04-02 | 2008-07-30 | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003099031 | 2003-04-02 | ||
JP2003099031 | 2003-04-02 | ||
JP2008195740A JP5086200B2 (ja) | 2003-04-02 | 2008-07-30 | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004094852A Division JP4439966B2 (ja) | 2003-04-02 | 2004-03-29 | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008293989A JP2008293989A (ja) | 2008-12-04 |
JP5086200B2 true JP5086200B2 (ja) | 2012-11-28 |
Family
ID=32844685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008195740A Expired - Fee Related JP5086200B2 (ja) | 2003-04-02 | 2008-07-30 | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7276310B2 (ja) |
EP (1) | EP1465272A3 (ja) |
JP (1) | JP5086200B2 (ja) |
CN (1) | CN1536698B (ja) |
Families Citing this family (55)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4645092B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2011-03-09 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池装置 |
US7851100B2 (en) * | 2004-10-08 | 2010-12-14 | Panasonic Corporation | MEA-gasket assembly and polymer electrolyte fuel cell using same |
KR101270856B1 (ko) | 2005-04-01 | 2013-06-05 | 파나소닉 주식회사 | Mea, mea의 제조방법 및 고분자 전해질형 연료 전지 |
JP5105218B2 (ja) * | 2005-06-06 | 2012-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | 異常判定装置 |
JP2007059330A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 固体高分子形燃料電池 |
US8546045B2 (en) * | 2005-09-19 | 2013-10-01 | 3M Innovative Properties Company | Gasketed subassembly for use in fuel cells including replicated structures |
JP4951974B2 (ja) * | 2006-01-10 | 2012-06-13 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
JP2007193971A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
DE102006004748A1 (de) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Umicore Ag & Co. Kg | Membran-Elektroden-Einheit mit mehrkomponentigem Dichtungsrand |
JP5026708B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2012-09-19 | 東海ゴム工業株式会社 | 固体高分子型燃料電池用セルおよびそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
EP1826849A1 (en) * | 2006-02-24 | 2007-08-29 | Auto-Juntas, S.A. Unipersonal | Membrane electrode assembly with reinforced sealing structure |
WO2007145291A1 (ja) * | 2006-06-16 | 2007-12-21 | Panasonic Corporation | 燃料電池用膜電極接合体、高分子電解質型燃料電池用セル、高分子電解質型燃料電池及び膜電極接合体の製造方法 |
JP4096027B2 (ja) * | 2006-06-26 | 2008-06-04 | 松下電器産業株式会社 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
WO2008013264A1 (fr) * | 2006-07-28 | 2008-01-31 | Panasonic Corporation | Pile à combustible et système à pile à combustible |
JP5319073B2 (ja) | 2007-03-20 | 2013-10-16 | 帝人デュポンフィルム株式会社 | 固体高分子電解質膜補強用二軸配向ポリエステルフィルム |
EP2058883B1 (en) | 2007-03-30 | 2013-03-13 | Panasonic Corporation | Polymer electrolyte fuel cell and electrode/film/frame assembly manufacturing method |
DE112008000004B4 (de) * | 2007-04-13 | 2010-06-17 | Panasonic Corporation, Kadoma-shi | Brennstoffzellenmodul, Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen eines Brennstoffzellenmoduls |
DE112008000024B4 (de) * | 2007-06-06 | 2012-11-08 | Panasonic Corporation | Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle |
US8642230B2 (en) * | 2007-06-11 | 2014-02-04 | Panasonic Corporation | Electrode-membrane-frame assembly for fuel cell, polyelectrolyte fuel cell and manufacturing method therefor |
KR100955740B1 (ko) * | 2007-10-12 | 2010-04-30 | 파나소닉 주식회사 | 고분자 전해질형 연료 전지용의 전극-막-프레임 접합체 및 그 제조 방법, 및 고분자 전해질형 연료 전지 |
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 |
US20100221637A1 (en) * | 2008-03-11 | 2010-09-02 | Panasonic Corporation | Film electrode assembly |
CN101790811B (zh) * | 2008-05-30 | 2013-09-25 | 松下电器产业株式会社 | Mea部件和固体高分子型燃料电池 |
JP5412804B2 (ja) * | 2008-11-19 | 2014-02-12 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
JP5381078B2 (ja) * | 2008-12-19 | 2014-01-08 | 日産自動車株式会社 | 電極およびその製造方法 |
EP2405516B1 (en) * | 2009-03-04 | 2014-04-30 | Panasonic Corporation | Polymer electrolyte type fuel cell gasket |
JP5224056B2 (ja) * | 2009-03-26 | 2013-07-03 | セイコーエプソン株式会社 | 液体流路ユニットの製造方法、液体流路ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 |
US9350034B2 (en) * | 2009-07-17 | 2016-05-24 | Nok Corporation | Fuel cell gas diffusion layer integrated gasket |
JP2011040359A (ja) * | 2009-07-17 | 2011-02-24 | Nok Corp | 燃料電池用ガス拡散層一体型ガスケット |
WO2011114811A1 (ja) | 2010-03-17 | 2011-09-22 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池セル |
KR101084074B1 (ko) * | 2010-06-10 | 2011-11-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 연료 전지 스택 |
US20130157097A1 (en) * | 2010-06-29 | 2013-06-20 | Squirrel Holdings Ltd. | Compact frameless bipolar stack for a multicell electrochemical reactor with planar bipolar electrical interconnects and internal ducting of circulation of electrolyte solutions through all respective cell compartments |
WO2013075032A1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | SOCIéTé BIC | Perimeter coupling for planar fuel cell and related methods |
JP6274608B2 (ja) * | 2012-03-15 | 2018-02-07 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池 |
DE202012004926U1 (de) * | 2012-05-16 | 2013-08-19 | Reinz-Dichtungs-Gmbh | Elektrochemisches System |
US9979042B2 (en) * | 2012-07-02 | 2018-05-22 | Nissan Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
EP2696418A1 (de) * | 2012-08-07 | 2014-02-12 | Firma Carl Freudenberg | Dichtungsanordnung insbesondere für Brennstoffzellen- und/oder Elektrolyseurstacks |
DE112013006854B4 (de) * | 2013-03-22 | 2018-12-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brennstoffzelle mit verbesserter Haltbarkeit |
EP2894704A1 (de) * | 2014-01-09 | 2015-07-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Brennstoffzelleneinheit |
KR101601408B1 (ko) * | 2014-04-16 | 2016-03-09 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가스켓 |
JP5979174B2 (ja) * | 2014-04-21 | 2016-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池および燃料電池スタックの製造方法 |
DE102014221351A1 (de) * | 2014-10-21 | 2016-04-21 | Volkswagen Ag | Brennstoffzelle |
CA2976351C (en) | 2015-02-12 | 2023-10-03 | Ballard Power Systems Inc. | Seal for solid polymer electrolyte fuel cell |
JP6685512B2 (ja) * | 2016-02-23 | 2020-04-22 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
KR102273630B1 (ko) * | 2016-11-09 | 2021-07-07 | 다롄 룽커파워 씨오., 엘티디 | 흐름 전지 전극 구조, 흐름 전지 전지 스택 및 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조 |
WO2018235825A1 (ja) * | 2017-06-22 | 2018-12-27 | 本田技研工業株式会社 | 枠体の形状矯正装置、及び燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体の製造方法 |
CN109216723A (zh) * | 2017-07-03 | 2019-01-15 | 松下知识产权经营株式会社 | 燃料电池 |
US10497948B2 (en) * | 2017-09-25 | 2019-12-03 | GM Global Technology Operations LLC | Fuel cell stack with asymmetrical bipolar plates |
JP7177751B2 (ja) * | 2019-06-05 | 2022-11-24 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池及び燃料電池スタック |
KR20210015384A (ko) * | 2019-08-02 | 2021-02-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 탄성체 셀 프레임 및 그 제조방법과 이를 이용한 단위 셀 |
KR20210051557A (ko) * | 2019-10-30 | 2021-05-10 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 단위 셀 |
CN114695913A (zh) * | 2020-12-30 | 2022-07-01 | 上海德迩新能源技术有限公司 | 密封圈组件、密封圈的装配方法以及治具 |
US20220290313A1 (en) * | 2021-03-12 | 2022-09-15 | POSTECH Research and Business Development Foundation | Solid electrolyte-based photoelectrochemical cell for production of pure hydrogen peroxide solution, and method of fabricating same |
DE102022208819A1 (de) | 2022-08-25 | 2024-03-07 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Elektrochemische Zelle, Brennstoffzellenstapel sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6321763A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 電解液循環形積層電池 |
JP2508686B2 (ja) | 1987-02-27 | 1996-06-19 | 日本電装株式会社 | 電磁式燃料噴射弁 |
US4988583A (en) * | 1989-08-30 | 1991-01-29 | Her Majesty The Queen As Represented By The Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Novel fuel cell fluid flow field plate |
US5173373A (en) * | 1989-09-14 | 1992-12-22 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Gasket for fuel cell |
AU664703B2 (en) | 1991-06-04 | 1995-11-30 | Ballard Power Systems Inc. | Gasketed membrane electrode assembly for electrochemical fuel cells |
US5284718A (en) | 1991-09-27 | 1994-02-08 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell membrane electrode and seal assembly |
JPH0845517A (ja) | 1994-07-28 | 1996-02-16 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高分子電解質型燃料電池用シール構造及びその製造方法 |
JP3461410B2 (ja) | 1995-08-28 | 2003-10-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池の製造方法および装置 |
JP3918265B2 (ja) * | 1997-11-21 | 2007-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池の製造方法 |
JPH11219714A (ja) * | 1998-02-03 | 1999-08-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 燃料電池 |
CN1122322C (zh) * | 1998-04-17 | 2003-09-24 | 松下电器产业株式会社 | 固体高分子电解质型燃料电池及其制造方法 |
WO2000026979A1 (de) * | 1998-10-30 | 2000-05-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Rahmenelement für eine pem-brennstoffzelle in laminat-technik und herstellungsverfahren dazu |
JP2000182636A (ja) | 1998-12-14 | 2000-06-30 | Aisin Seiki Co Ltd | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池 |
JP3951484B2 (ja) * | 1998-12-16 | 2007-08-01 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
DE60044535D1 (de) * | 1999-09-01 | 2010-07-22 | Nok Corp | Brennstoffzelle mit dichtungsanordnung |
CA2391894C (en) * | 1999-12-06 | 2007-11-06 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Fuel cell, fuel cell separator, and method of manufacture thereof |
JP2001332276A (ja) * | 2000-05-25 | 2001-11-30 | Uchiyama Mfg Corp | 燃料電池用ガスケット |
JP4223663B2 (ja) | 2000-09-06 | 2009-02-12 | 三菱電機株式会社 | 燃料電池 |
US6811915B2 (en) * | 2000-09-28 | 2004-11-02 | Proton Energy Systems, Inc. | Cell frame/flow field integration method and apparatus |
JP3596761B2 (ja) | 2000-12-27 | 2004-12-02 | 松下電器産業株式会社 | 高分子電解質型燃料電池 |
JP3690682B2 (ja) | 2001-01-31 | 2005-08-31 | 松下電器産業株式会社 | 高分子電解質型燃料電池およびその電解質膜−ガスケット組立体 |
DE10107790A1 (de) * | 2001-02-13 | 2002-08-22 | Heliocentris Energiesysteme | Brennstoffzelle oder Brennstoffzellenstack |
CN2475144Y (zh) | 2001-04-13 | 2002-01-30 | 上海神力科技有限公司 | 燃料电池单元的密封装置 |
JP4316164B2 (ja) | 2001-07-10 | 2009-08-19 | 本田技研工業株式会社 | 膜・電極構造体及び燃料電池セル |
ITMI20012342A1 (it) * | 2001-11-08 | 2003-05-08 | Nuvera Fuel Cells Europ Srl | Metodo per riutilizzare collettori/distributori di corrente di un generatore elettrochimico a membrana |
TW200522425A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-01 | Showa Denko Kk | Separator for fuel cell and its manufacturing method |
-
2004
- 2004-03-30 CN CN2004100324331A patent/CN1536698B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-04-01 EP EP04007988A patent/EP1465272A3/en not_active Withdrawn
- 2004-04-02 US US10/817,033 patent/US7276310B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-07-30 JP JP2008195740A patent/JP5086200B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20040234831A1 (en) | 2004-11-25 |
CN1536698B (zh) | 2010-12-15 |
EP1465272A2 (en) | 2004-10-06 |
JP2008293989A (ja) | 2008-12-04 |
CN1536698A (zh) | 2004-10-13 |
EP1465272A3 (en) | 2007-02-21 |
US7276310B2 (en) | 2007-10-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5086200B2 (ja) | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 | |
JP4439966B2 (ja) | 燃料電池用電解質膜構造、燃料電池用電解質膜−電極接合体構造、及び燃料電池 | |
US7851100B2 (en) | MEA-gasket assembly and polymer electrolyte fuel cell using same | |
JP3897808B2 (ja) | Mea、meaの製造方法及び高分子電解質形燃料電池 | |
JP3690682B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池およびその電解質膜−ガスケット組立体 | |
US7226684B2 (en) | Sealing arrangement for fuel cells | |
JP4719771B2 (ja) | 燃料電池用の電極−膜−枠接合体およびその製造方法、並びに高分子電解質型燃料電池およびその製造方法 | |
KR101270856B1 (ko) | Mea, mea의 제조방법 및 고분자 전해질형 연료 전지 | |
EP1932199B1 (en) | Integrated seal for fuel cell assembly and fuel cell stack | |
US8298716B2 (en) | Method of manufacturing seal-integrated type membrane electrode assembly | |
JP3608741B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
US7534518B2 (en) | Cell for solid polymer electrolyte fuel cell with improved gas flow sealing | |
CN101496207B (zh) | 燃料电池 | |
JP5068484B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池用単電池及び高分子電解質型燃料電池 | |
EP2942830B1 (en) | Solid polymer electrolyte fuel cell | |
KR100572087B1 (ko) | 고분자 전해질형 연료전지 | |
US6743542B2 (en) | Interfacial and edge seals for unitized electrode assemblies of fuel cell stack assembly | |
JP2002260693A (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
JP4426429B2 (ja) | 燃料電池用セパレータおよび燃料電池 | |
JP5143336B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
JP4615266B2 (ja) | 高分子電解質型燃料電池 | |
JP2006164659A (ja) | 燃料電池セル | |
US20240047709A1 (en) | Bipolar plate, electrochemical cell, and process for manufacturing an electrochemical cell | |
CN220086112U (zh) | 燃料电池电堆 | |
JP2005093169A (ja) | 燃料電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120313 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120514 |
|
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: 20120814 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120906 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |