JP5482076B2 - 燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 - Google Patents
燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5482076B2 JP5482076B2 JP2009234744A JP2009234744A JP5482076B2 JP 5482076 B2 JP5482076 B2 JP 5482076B2 JP 2009234744 A JP2009234744 A JP 2009234744A JP 2009234744 A JP2009234744 A JP 2009234744A JP 5482076 B2 JP5482076 B2 JP 5482076B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- end seal
- seal member
- resin film
- main 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.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 87
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 43
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 43
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 29
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 29
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 15
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 12
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 46
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 46
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 13
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 12
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 9
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 9
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 229920000544 Gore-Tex Polymers 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Fuel Cell (AREA)
Description
隣接するセパレータのそれぞれの内面に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材を配置し、この端部シール部材どうしを、弾性シートを介して接合することを特徴とする。
隣接するセパレータのそれぞれの内面に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする。
隣接するセパレータ間であって、それぞれの多孔質基材の外周に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする。
隣接するセパレータ間であって、それぞれの電極層の外周に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする。
(実施例1)
図4(a)に示す角形状の膨張黒鉛シート(商品名「ニカフィルムFL−400」、日本カーボン(株)製、厚さ1.6mm、かさ密度1.2g/cm3)を、熱収縮性のあるチューブ状フッ素系フィルム(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、商品名「SMT」、グンゼ(株)製、厚さ=50μm、表面粗さRa=0.05μm)に挿入し、260℃、2時間で熱収縮させて端部シール部材を得た。この端部シール部材は、膨張黒鉛の周囲にPFAチューブがしっかりと密着していた。
次に、電解質層21を、燃料電極22及び酸化剤電極で挟持し、各電極の外側にガス流路付き多孔質基材を配置した。そして、隣接するセパレータの内面であって、それぞれの多孔質基材の外周に、上記端部シール部材を配置した。そして、PTFE多孔質シート(商品名「SM−860」、ゴアテックス(株)製、厚み=0.5mm、かさ密度=0.3265g/cm3、圧縮弾性率=0.6MPa)を端部シール部材上に配置し、締め付け圧0.3MPaで締め付け、圧縮率5〜80%で端部をシールし、図3に示す断面形状をなす電池単セルを製作し、燃料電池を得た。
実施例1において、端部シール部材として、膨張黒鉛シート(日本カーボン(株)製、型式:「ニカフィルムFL−400」、厚さ1.6mm、かさ密度1.2g/cm3)を用い、端部シール部材上にPTFE多孔質シートを配置しなかった以外は実施例1と同様にして圧縮率5〜80%で端部をシールし、燃料電池を得た。
実施例1において、端部シール部材(PFAフィルム被覆膨張黒鉛シート)上にPTFE多孔質シートを配置しなかった以外は実施例1と同様にして圧縮率5〜80%で端部をシールし、燃料電池を得た。
実施例1において、端部シール部材として、膨張黒鉛シートを用いた以外は実施例1と同様にして圧縮率5〜80%で端部をシールし、燃料電池を得た。
これに対し、PTFE多孔質シート(弾性シート)を使用していない比較例1,2は、圧縮率を上げると、端部の強度低下が起こり、挫屈等が生じた。また、樹脂フィルムで被覆していない膨張黒鉛シートを使用した比較例1,3は、シール性が悪く、特に圧縮率が低い場合でのシール性が悪かった。
実施例1において、端部シール部材とセパレータとの界面に、フッ素樹脂シート(商品名「FEPシート」、淀川ヒューテック(株)製、軟化温度200〜300℃、厚さ25μm)を設置し、300℃、2.0MPaの条件で20分間にて、端部シール部材とセパレータとを接合した以外は、実施例1と同様に行い、図5に示す断面形状をなす電池単セルを製作し、燃料電池を得た。
この電池単セルのセパレータとフッ素樹脂系接着層との接着強度は0.2N/mmであり、端部シール部材とフッ素樹脂系接着層は0.1N/mmであり、十分な接着強度を有していた。なお、接着強度は、引張り試験機(AG−50kNX、島津製作所)を用い、25℃にて180°ピール強度の条件で測定した値である。
実施例1において、膨張黒鉛シートとして、角部31aを一辺0.5mmの三角形状に面取り加工をした、図4(b)に示す膨張黒鉛シートを用いた以外は、実施例1と同様に行い、燃料電池を得た。
実施例1において、膨張黒鉛シートとして、辺部31bを短手方向に0.5mm面取り加工をした、図4(c)に示す膨張黒鉛シートを用いた以外は、実施例1と同様に行い、燃料電池を得た。
実施例1において、膨張黒鉛シートとして、角部31aを一辺0.5mmの三角形状に面取り加工をし、辺部31bを短手方向に0.5mmの面取り加工をした、図4(d)に示す膨張黒鉛シートを用いた以外は、実施例1と同様に行い、燃料電池を得た。
実施例1において、膨張黒鉛シートとして、辺部16aが半径寸法R=0.8mmにRを形成した、図4(e)に示す膨張黒鉛シートを用いた以外は、実施例1と同様に行い、燃料電池を得た。
なお、破断強度は、引張り試験機(型式「AG−50KNX」、島津製作所)を用い、25℃、引張り速度100mm/minの条件で測定した。
11,21,41:電解質層
12,22,42:燃料電極
13,23,43:酸化剤電極
14a,24a:燃料ガス流路付多孔質基材
14b,24b:酸化剤ガス流路付多孔質基材
15,25:セパレータ
16:端部シール部材
17,35:フレームシート
30:端部シール部材
31:端部シール部材本体
32:樹脂フィルム
33:弾性シート
44a,44b:ガス流路付きセパレータ
50:フッ素樹脂系接着層
Claims (22)
- 複数の電池単セルを積層して構成される燃料電池の周縁において、隣接するセパレータどうしをシールする方法において、
隣接するセパレータのそれぞれの内面に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材を配置し、この端部シール部材どうしを、弾性シートを介して接合することを特徴とする燃料電池のシール方法。 - 前記樹脂フィルムとして、フッ素樹脂系フィルムを用いる、請求項1記載の燃料電池のシール方法。
- 前記弾性シートとして、フッ素樹脂系多孔質シートを用いる、請求項1又は2記載の燃料電池のシール方法。
- 前記セパレータと前記樹脂フィルムとを、フッ素樹脂系接着層を介して接合する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池のシール方法。
- 前記端部シール部材本体として、膨張黒鉛シートを用いる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池のシール方法。
- 前記端部シール部材本体として、角部及び/又は辺部の少なくとも一部が面取り加工されているものを用いる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池のシール方法。
- 前記端部シール部材本体として、辺部の少なくとも一部が円弧状に形成されているものを用いる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池のシール方法。
- 複数の電池単セルを積層して構成される燃料電池の周縁において、隣接するセパレータどうしをシールする構造において、
隣接するセパレータのそれぞれの内面に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする燃料電池のシール構造。 - 前記樹脂フィルムがフッ素樹脂系フィルムである、請求項8記載の燃料電池のシール構造。
- 前記弾性シートがフッ素樹脂系多孔質シートである、請求項8又は9記載の燃料電池のシール構造。
- 前記セパレータと前記樹脂フィルムとが、フッ素樹脂系接着層を介して接合されている、請求項8〜10のいずれか1項に記載の燃料電池のシール構造。
- 前記端部シール部材本体が、膨張黒鉛シートである、請求項8〜11のいずれか1項に記載の燃料電池のシール構造。
- 前記端部シール部材本体の角部及び/又は辺部の少なくとも一部が面取り加工されている、請求項8〜12のいずれか1項に記載の燃料電池のシール構造。
- 前記端部シール部材本体の辺部の少なくとも一部が円弧状に形成されている、請求項8〜12のいずれか1項に記載の燃料電池のシール構造。
- 電解質層と、該電解質層の両外面に配設された電極層と、各電極層の両外面に配設されたガス流路を有する多孔質基材とで構成された電池単セルを、セパレータを介して複数積層した燃料電池において、
隣接するセパレータ間であって、それぞれの多孔質基材の外周に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする燃料電池。 - 電解質層と、該電解質層の両面に配置された電極層と、各電極層の両外面に配置されたガス流路を有するセパレータとで構成された電池単セルを複数積層した燃料電池において、
隣接するセパレータ間であって、それぞれの電極層の外周に、平均かさ密度0.5〜1.7g/ccの材料からなる端部シール部材本体を樹脂フィルムで被覆してなる端部シール部材が配置され、この端部シール部材どうしが、弾性シートを介して接合されていることを特徴とする燃料電池。 - 前記樹脂フィルムがフッ素樹脂系フィルムである、請求項15又は16記載の燃料電池。
- 前記弾性シートがフッ素樹脂系多孔質シートである、請求項15〜17のいずれか1つに記載の燃料電池。
- 前記セパレータと前記樹脂フィルムとが、フッ素樹脂系接着層を介して接合されている、請求項15〜18のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記端部シール部材本体が、膨張黒鉛シートである、請求項15〜19のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記端部シール部材本体の角部及び/又は辺部の少なくとも一部が面取り加工されている、請求項15〜20のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記端部シール部材本体の辺部の少なくとも一部が円弧状に形成されている、請求項15〜20のいずれか1項に記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009234744A JP5482076B2 (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009234744A JP5482076B2 (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011082078A JP2011082078A (ja) | 2011-04-21 |
JP5482076B2 true JP5482076B2 (ja) | 2014-04-23 |
Family
ID=44075919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009234744A Active JP5482076B2 (ja) | 2009-10-09 | 2009-10-09 | 燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5482076B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108970943A (zh) * | 2013-07-18 | 2018-12-11 | 东洋炭素株式会社 | 片状叠层体、片状叠层体的制造方法和片状复合体 |
US20220416263A1 (en) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | Ultracell Llc | Heat and chemical resistant sealants for fuel cells |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02126562A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-05-15 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池のガスシール構造 |
JPH03205764A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-09 | Toray Ind Inc | 燃料電池用ガス透過性炭素質基板の側端部のガスシール方法 |
JP2961806B2 (ja) * | 1990-04-20 | 1999-10-12 | 富士電機株式会社 | 燃料電池のガスシール構造 |
JP3838403B2 (ja) * | 1999-07-07 | 2006-10-25 | 富士電機ホールディングス株式会社 | リン酸型燃料電池 |
JP2007018924A (ja) * | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | 燃料電池 |
-
2009
- 2009-10-09 JP JP2009234744A patent/JP5482076B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011082078A (ja) | 2011-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4484369B2 (ja) | 個別の膜組立体とプレート組立体との間にシールを備える燃料電池 | |
EP1624515A1 (en) | Unitized electrochemical cell sub-assembly and the method of making the same | |
JP2016534515A (ja) | 周回状のシールを有する膜電極接合体の製造方法、ならびに膜電極接合体 | |
US6861171B1 (en) | Gasket assembly | |
WO2001017048A1 (fr) | Cellule electrochimique | |
KR20110112360A (ko) | 고체 고분자 전해질 연료 전지를 위한 시일 | |
JP6375523B2 (ja) | 燃料電池モジュール及び燃料電池スタック | |
JP4826085B2 (ja) | 複合ガスケットを含む燃料電池スタック用単一セル構造 | |
US9985301B2 (en) | Fuel cell assembly | |
JP2013098155A (ja) | 燃料電池用樹脂枠付き電解質膜・電極構造体及び燃料電池スタック | |
JP7264802B2 (ja) | セパレータの製造方法 | |
JP2004311254A (ja) | 燃料電池のガスシール構造 | |
US11088373B2 (en) | Seal for solid polymer electrolyte fuel cell | |
JP2008171613A (ja) | 燃料電池 | |
JP2018181604A (ja) | ガスケットおよびそれを用いた燃料電池スタック | |
JP2017183198A (ja) | 燃料電池シール体の製造方法およびそれに用いる燃料電池用ゴムガスケット | |
JP5482076B2 (ja) | 燃料電池のシール方法、燃料電池のシール構造、及び、燃料電池 | |
KR102507003B1 (ko) | 연료전지용 막전극 접합체 및 그 제조방법 | |
JP3105660B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池スタック | |
JP3838403B2 (ja) | リン酸型燃料電池 | |
JP5273541B2 (ja) | 高分子型燃料電池セル | |
JP2006520081A (ja) | 多重高さ表面の密封 | |
JPH0411985B2 (ja) | ||
JP2006054058A (ja) | セパレータ | |
JP2003147564A (ja) | 固体高分子膜水電解装置におけるスタック構造及び該装置に使用される固体高分子膜 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20110422 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120913 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130910 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131111 |
|
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: 20140121 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140203 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5482076 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |