JP6268362B2 - Manufacturing method of fuel cell member - Google Patents

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Description

本発明は、固体高分子電解質型燃料電池等に用いられる燃料電池用部材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a member for a fuel cell used for a solid polymer electrolyte fuel cell or the like.

固体高分子電解質型燃料電池は、膜−電極接合体(MEA:Menbrane Electrode Assembly)とセパレータとからなるセルを1層以上重ねてモジュールとし、モジュールを積層して構成される。   A solid polymer electrolyte fuel cell is configured by stacking one or more layers of cells each including a membrane electrode assembly (MEA) and a separator to form a module.

MEAは、イオン交換膜からなる電解質膜と、この電解質膜の一方の面に配置された触媒層からなるアノード電極および電解質膜の他方の面に配置された触媒層からなるカソード電極とからなる。   The MEA includes an electrolyte membrane made of an ion exchange membrane, an anode electrode made of a catalyst layer arranged on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode electrode made of a catalyst layer arranged on the other surface of the electrolyte membrane.

MEAとセパレータとの間には、通常、拡散層が設けられる。この拡散層は、触媒層への反応ガスの拡散を良くするためのものであり、触媒層と協働して電極を構成するので電極の一部と考えてもよい。   A diffusion layer is usually provided between the MEA and the separator. This diffusion layer is for improving the diffusion of the reaction gas to the catalyst layer, and constitutes the electrode in cooperation with the catalyst layer, so it may be considered as a part of the electrode.

セパレータは、アノードに燃料ガス(水素)を供給する燃料ガス流路およびカソードに酸化ガス(酸素、通常は空気)を供給するための酸化ガス流路が形成されると共に、隣接するセル間の電子の通路を構成している。   The separator is formed with a fuel gas flow path for supplying fuel gas (hydrogen) to the anode and an oxidation gas flow path for supplying oxidizing gas (oxygen, usually air) to the cathode, and electrons between adjacent cells. This constitutes the passage.

セル積層体のセル積層方向両端に、集電板、端版を配置し、セル積層体をセル積層方向に締め付け、セル積層体の外側でセル積層方向に延びる締結部材とボルトにて固定して、スタックが形成される。   Current collector plates and end plates are arranged at both ends of the cell stack in the cell stacking direction, the cell stack is clamped in the cell stacking direction, and fixed with fastening members and bolts extending in the cell stacking direction outside the cell stack. A stack is formed.

固体高分子電解質型燃料電池のアノード側では、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素イオンは電解質膜中をカソード側に移動する。これに対して、カソード側では、酸素と水素イオンおよび電子(隣りのMEAのアノードで生成されてセパレータを通して来る電子、または、セル積層体の一端のセルのアノードで生成されて外部回路を通してセル積層体の他端のセルのカソードに来る電子)から水を生成する反応が行われる。   On the anode side of the solid polymer electrolyte fuel cell, a reaction for converting hydrogen into hydrogen ions and electrons is performed, and the hydrogen ions move through the electrolyte membrane to the cathode side. On the other hand, on the cathode side, oxygen, hydrogen ions, and electrons (electrons generated at the anode of the adjacent MEA and passing through the separator, or generated at the anode of the cell at one end of the cell stack and cell stacking through the external circuit) The reaction of generating water from the electrons coming into the cathode of the cell at the other end of the body is performed.

アノード側:H→2H+2e
カソード側:2H+2e+(1/2)O→H
上記反応を行うために、スタックには燃料ガスと酸化ガスが供給・排出される。この時に、セパレータではジュール熱が発生し、カソードでは水生成反応で熱が出るので、セパレータ間には、セル毎あるいは複数個のセル毎に、冷却媒体(通常は冷却水)が流れる流路が形成されており、その流路に冷却媒体を循環させることにより、燃料電池を冷却している。
Anode side: H 2 → 2H + + 2e
Cathode side: 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O
In order to perform the above reaction, fuel gas and oxidizing gas are supplied to and discharged from the stack. At this time, Joule heat is generated in the separator, and heat is generated in the cathode by the water generation reaction. Therefore, a flow path through which a cooling medium (usually cooling water) flows between the cells for each cell or for each of a plurality of cells. The fuel cell is cooled by circulating a cooling medium in the flow path.

スタック内における燃料ガス、酸化ガス、冷却媒体のスタックのそれぞれの流路からの洩れと混合を防止するために、燃料電池の構成要素(セパレータ、電解質膜など)間にはガスケットが設けられて構成要素間をシールしている。このガスケットとしては、MEAを挟み込む際のセパレータとの間のガスケットと、主に冷却水流路を形成する際のセパレータ間のガスケットがある。   In order to prevent leakage and mixing of fuel gas, oxidant gas, and cooling medium from the respective flow paths in the stack, a gasket is provided between fuel cell components (separator, electrolyte membrane, etc.). The elements are sealed. As this gasket, there are a gasket between the separators when the MEA is sandwiched and a gasket between the separators when the cooling water flow path is mainly formed.

モジュール間のガスケットは、冷却媒体(通常は冷却水)を封止させ、かつ電極として正負極を密着させるものであり、ガスケットの製造においては、公知のOリングやリム成
型品を配置する方法を用いることができる(特許文献1または特許文献2)。
The gasket between the modules seals the cooling medium (usually cooling water) and adheres the positive and negative electrodes as electrodes. In manufacturing the gasket, a known O-ring or rim molded product is arranged. It can be used (Patent Document 1 or Patent Document 2).

特開2010−244689号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-244689 特開2010−244690号公報JP 2010-244690 A

高分子電解質膜、および、該高分子電解質膜を互いの間に挟む一対の電極を有する膜−電極接合体と、前記電極と接触して前記膜−電極接合体を互いの間に挟む一対の板状のセパレータと、を有する単セルが複数積層されて構成された積層体であるセルスタックは、加熱による膨張収縮から、設計公差が厳しくなり、またセルスタックの長期耐久性という観点から未だ改善の余地があった。   A polymer electrolyte membrane, a membrane-electrode assembly having a pair of electrodes sandwiching the polymer electrolyte membrane between each other, and a pair of sandwiching the membrane-electrode assembly between each other in contact with the electrodes The cell stack, which is a laminate composed of a plurality of single cells with a plate-like separator, has a tight design tolerance due to expansion and contraction due to heating, and is still improved from the viewpoint of long-term durability of the cell stack There was room for.

特許文献1には、電極部材とセパレータを一体化成型する製造法の積層図が開示されており、未架橋ソリッドゴムが、貼り合わせる電極部材とセパレータの双方に配置し、それぞれ積層方向に一体化させるよう構成されている。   Patent Document 1 discloses a lamination diagram of a manufacturing method in which an electrode member and a separator are integrally molded, and an uncrosslinked solid rubber is disposed on both the electrode member and the separator to be bonded, and is integrated in the laminating direction. It is configured to let you.

前記未架橋ソリッドゴムは、接着性を有する枠状のガスケット部材であり、予め貼り合せ箇所の双方に成形し、前記ガスケット部材に発電部の電極部材およびセパレータと、を型に入れ、型締めを行うと共に加圧および加熱し、前記ソリッドゴムの未架橋物を架橋させ、前記電極部材の周縁部を封止し、電極部材とセパレータを一体化する。   The uncrosslinked solid rubber is a frame-like gasket member having adhesiveness, and is molded in advance at both the bonding points, and the electrode member and separator of the power generation unit are put into the mold and the mold is clamped. At the same time, pressurization and heating are performed to crosslink the uncrosslinked product of the solid rubber, seal the peripheral edge of the electrode member, and integrate the electrode member and the separator.

単一の発電電極であるモジュールを電極部とセパレータと共に一体成形させるには、ガスケットとして用いるゴムを予め未架橋のソリッドゴムの状態で積層させ、一体成型する際に、ゴムを架橋させる必要がある。   In order to integrally mold a module, which is a single power generation electrode, together with an electrode portion and a separator, it is necessary to laminate rubber used as a gasket in a state of an uncrosslinked solid rubber in advance and to crosslink the rubber when integrally molded. .

この架橋反応には、成形型を用い、熱伝導を有する基板にて加熱および加圧が必要である。特に発電部の構成材料である電解質膜は、収縮率が大きく、一体化工程での寸法安定性は著しく悪くなるという虞がある。   This cross-linking reaction requires heating and pressurization with a substrate having heat conduction using a mold. In particular, the electrolyte membrane, which is a constituent material of the power generation unit, has a large shrinkage rate, and there is a risk that the dimensional stability in the integration process is significantly deteriorated.

また、特許文献2に開示された、複数で構成されるセルスタックを積層体全体で加圧および加熱することで、ガスケットライン全体を架橋せしめる工法では、さらに個々のモジュールの設計公差が極めて厳しくなり、加圧調整するのに大幅に時間を要すなどで製造効率が悪くなる虞がある。また、電極部に影響を及ぼさない比較的低温で架橋できるガスケット材を用いる必要がある。   Further, in the construction method disclosed in Patent Document 2 in which a plurality of cell stacks are pressurized and heated over the entire laminate to crosslink the entire gasket line, the design tolerances of individual modules become extremely strict. The production efficiency may be deteriorated due to the time required for adjusting the pressure. In addition, it is necessary to use a gasket material that can be crosslinked at a relatively low temperature without affecting the electrode part.

ガスケットを線状に配置したガスケットシールラインにおいて、特にモジュール間の冷却媒体面のガスケットシールラインでは、発熱したセルスタック全体を冷却するために熱水耐性が必要となる。   In the gasket seal line in which the gaskets are linearly arranged, particularly in the gasket seal line on the surface of the cooling medium between the modules, resistance to hot water is required to cool the entire heated cell stack.

この環境は、吸水による体積膨張をしない耐水性が求められる他、酸素ラジカルが比較的多く、耐ラジカル性が求められる。しかしながら、前記低温架橋ガスケット材は、架橋密度が比較的低く、耐ラジカル性が低い。このため、長期発電時においては、前記ガスケットシールラインの劣化によって、冷却水漏れを生じる虞がある。   In this environment, water resistance that does not cause volume expansion due to water absorption is required, oxygen radicals are relatively large, and radical resistance is required. However, the low-temperature crosslinked gasket material has a relatively low crosslinking density and low radical resistance. For this reason, at the time of long-term power generation, there is a possibility that cooling water leaks due to deterioration of the gasket seal line.

本発明は、電極部を冷却する冷却媒体の流路を2つのセパレータ間に構成する燃料電池用部材において、2つのセパレータ間にシール部材を簡便に且つ精度良く配置できシールの信頼性を向上させることを目的とする。   According to the present invention, in a fuel cell member in which a flow path of a cooling medium for cooling an electrode portion is formed between two separators, a seal member can be easily and accurately arranged between the two separators, and the reliability of the seal is improved. For the purpose.

本発明の燃料電池用部材の製造方法は、電解質膜をアノードおよびカソードの触媒層で挟持してなる発電部と前記発電部の電極部の冷却のために配する非発電部からなる燃料電池に用いられる燃料電池用部材において、前記非発電部は、第1のセパレータと、第2のセパレータと、を含み、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータを密着して積層させた燃料電池用部材の製造方法であって、前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、前記第2のセパレータを、前記第1のセパレータのシール形成面に載せる載置工程と、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧し、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させて、封止する架橋工程と、を有する。 The method for producing a member for a fuel cell according to the present invention provides a fuel cell comprising a power generation unit in which an electrolyte membrane is sandwiched between catalyst layers of an anode and a cathode, and a non-power generation unit disposed for cooling the electrode unit of the power generation unit. In the fuel cell member to be used, the non-power generation unit includes a first separator and a second separator, and the first separator and the second separator are stacked in close contact with each other. A method for producing a member, wherein an unvulcanized seal is formed at a predetermined position on a surface constituting a cooling medium flow path in which a cooling medium for cooling the electrode portion flows between the first separator and the second separator. A seal portion forming step for forming a portion, a placing step for placing the second separator on the seal forming surface of the first separator, and pressurization in the stacking direction of the first separator and the second separator And it has heated by crosslinking the unvulcanized sealing portion, and the sealing crosslinking step.

本発明によれば、直接未加硫ゴムを第1のセパレータに形成させるため、金型はガスケットが必要なセパレータの各面を全てシール成型するよりも低コストで成形することが可能となり、省工程化できる。また離型剤を用いることなく、第1のセパレータに直接シール成型することができるため、コンタミによる電池性能低下がなく、さらにまた電極部材を挟持させて加硫を行わないため、加圧加熱をさせやすく、高耐久性を付与させることが可能である。   According to the present invention, since the unvulcanized rubber is directly formed on the first separator, the mold can be molded at a lower cost than sealing all surfaces of the separator requiring a gasket. Can be processed. In addition, since the first separator can be directly seal-molded without using a release agent, there is no deterioration in battery performance due to contamination, and there is no vulcanization by sandwiching the electrode member. It is easy to make it possible to impart high durability.

したがって、電極部を冷却する冷却媒体の流路を2つのセパレータ間に構成する燃料電池用部材において、2つのセパレータ間にシール部材を簡便に且つ精度良く配置できシールの信頼性を向上させることができる。   Therefore, in the fuel cell member in which the flow path of the cooling medium for cooling the electrode portion is configured between the two separators, the seal member can be easily and accurately arranged between the two separators, and the reliability of the seal can be improved. it can.

本発明の実施の形態1における高分子電解質型燃料電池の斜視図1 is a perspective view of a polymer electrolyte fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の高分子電解質型燃料電池の断面の一部を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a part of cross section of the polymer electrolyte fuel cell of FIG. 本発明の実施の形態1におけるセパレータへのガスケット直接成形工程を示した概略断面図Schematic sectional view showing a gasket direct molding process to the separator in Embodiment 1 of the present invention 本発明の実施の形態1におけるガスケット転写金型への成形工程を示した概略断面図Schematic sectional view showing a molding process to a gasket transfer mold in the first embodiment of the present invention 本発明の実施の形態1における冷却媒体面のガスケット一体積層加硫成形工程の一部を示した概略断面図Schematic sectional view showing a part of the gasket-integrated lamination vulcanization molding process on the cooling medium surface in Embodiment 1 of the present invention 図5の工程をへて、成形された冷却媒体面ガスケット一体成形品を示した概略断面図FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an integrally molded product of a cooling medium surface gasket formed through the process of FIG. 本発明の実施の形態2におけるセパレータへのガスケット直接成形工程を示した概略断面図Schematic sectional view showing a gasket direct molding process to the separator in Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態2におけるガスケット転写金型への成形工程を示した概略断面図Schematic sectional view showing a molding process to a gasket transfer mold in Embodiment 2 of the present invention 図8の工程をへて、成形された冷却媒体面ガスケット一体成形品および発電部の積層状態を示す概略断面図FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a laminated state of the molded cooling medium surface gasket integrated product and the power generation unit through the process of FIG. 本発明におけるセパレータ一体ガスケット成型の一部を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a part of separator integral gasket molding in this invention 本発明における別形態のセパレータ一体ガスケット成型の一部を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a part of separator integrated gasket molding of another form in this invention 本発明における別形態のセパレータ一体ガスケット成型の一部を示す部分断面図The fragmentary sectional view which shows a part of separator integrated gasket molding of another form in this invention 本発明のセパレータ一体ガスケット成型のガスケットラインの模式図Schematic diagram of the gasket line of the separator integrated gasket molding of the present invention 本発明のセパレータ一体ガスケット成型の別形態のガスケットラインの模式図Schematic view of another form of gasket line of separator-integrated gasket molding of the present invention

本願発明者は、発電部を加熱加圧しない非発電部のガスケットシールラインの製造方法において、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、第2のセパレータを、第1のセパレータのシール形成面に載せる載置工程と、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧し、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させて、封止する架橋工程とを有する場合に、シール部材の位置を精度よく簡便に形成でき、セパレータ双方に挟持されたガスケットによって強固に封止され、信頼性の高い燃料電池用部材を得ることができるという知見を見出した。本発明はこの知見を基づいてなされたものである。   The inventor of the present application, in a method for manufacturing a gasket seal line for a non-power generation part that does not heat and pressurize the power generation part, includes a seal part forming step for forming an unvulcanized seal part, a second separator, and a seal for the first separator. A placing step for placing on the forming surface, and a crosslinking step for pressurizing and heating in the laminating direction of the first separator and the second separator to crosslink and seal the unvulcanized seal portion. In this case, the inventors have found that the position of the sealing member can be formed accurately and simply, and is firmly sealed by the gasket sandwiched between the separators, so that a highly reliable fuel cell member can be obtained. The present invention has been made based on this finding.

第1の発明の燃料電池用部材の製造方法は、第1のセパレータと、第2のセパレータと、を含み、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータを密着して積層させた、電解質膜をアノードおよびカソードの触媒層で挟持してなる発電部と前記発電部の電極部の冷却のために配する非発電部を含む燃料電池に用いられる燃料電池用部材の製造方法であって、前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、前記第2のセパレータを、前記第1のセパレータのシール形成面に載せる載置工程と、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧し、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させて、封止する架橋工程と、を有するものである。 A method for manufacturing a member for a fuel cell according to a first aspect of the present invention includes an electrolyte membrane including a first separator and a second separator, wherein the first separator and the second separator are closely stacked. A method for producing a fuel cell member used in a fuel cell, comprising: a power generation unit sandwiched between a catalyst layer of an anode and a cathode; and a non-power generation unit arranged for cooling an electrode unit of the power generation unit, A seal part forming step of forming an unvulcanized seal part at a predetermined position of a surface constituting a cooling medium flow path in which a cooling medium for cooling the electrode part flows between the second separator and the second separator ; Placing the second separator on the seal forming surface of the first separator, pressurizing in the stacking direction of the first separator and the second separator, and heating to apply the unapplied Sulfur seal part By crosslinking and has a crosslinking step of sealing.

上記の第1の発明の燃料電池用部材の製造方法によれば、直接未加硫ゴムを第1のセパレータに形成させるため、金型はガスケットが必要なセパレータの各面を全てシール成型するよりも低コストで成形することが可能となり、省工程化できる。また離型剤を用いることなく、第1のセパレータに直接シール成型することができるため、コンタミによる電池性能低下がなく、さらにまた電極部材を挟持させて加硫を行わないため、加圧加熱をさせやすく、高耐久性を付与させることが可能である。   According to the fuel cell member manufacturing method of the first aspect of the present invention, since the unvulcanized rubber is directly formed on the first separator, the mold is formed by sealing all the surfaces of the separator that require gaskets. Can be molded at low cost, and the process can be saved. In addition, since the first separator can be directly seal-molded without using a release agent, there is no deterioration in battery performance due to contamination, and there is no vulcanization by sandwiching the electrode member. It is easy to make it possible to impart high durability.

また、発電部に用いられる電解質膜などの熱変形しやすい部材用いているセルスタックを前記工程で得られた燃料電池用部材を用いることで熱を加えずにシールすることができる。また、一体化におけるシールの位置精度は、金型寸法によって決まるため、金型の精度を上げるなどすれば、比較的簡便に高精度でシール成型することができる。   Further, a cell stack using a member that is easily thermally deformed, such as an electrolyte membrane used in the power generation unit, can be sealed without applying heat by using the fuel cell member obtained in the above step. Further, since the positional accuracy of the seal in the integration is determined by the mold size, if the accuracy of the mold is increased, the seal molding can be performed relatively easily and with high accuracy.

したがって、電極部を冷却する冷却媒体の流路を2つのセパレータ間に構成する燃料電池用部材において、2つのセパレータ間にシール部材を簡便に且つ精度良く配置できシールの信頼性を向上させることができる。   Therefore, in the fuel cell member in which the flow path of the cooling medium for cooling the electrode portion is configured between the two separators, the seal member can be easily and accurately arranged between the two separators, and the reliability of the seal can be improved. it can.

第2の発明の燃料電池用部材の製造方法は、電解質膜をアノードおよびカソードの触媒層で挟持してなる発電部の電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路を第1のセパレータと第2のセパレータとの間に構成する燃料電池用部材の製造方法であって、前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、前記シール部形成工程で前記未加硫シール部が形成された前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面に、前記第2のセパレータにおける前記第1のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面を重ねる載置工程と、前記載置工程で重ねられた前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを積層方向に加圧して前記未加硫シール部を前記第2のセパレータに密着させ、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させる架橋工程と、を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a member for a fuel cell, wherein a cooling medium flow path through which a cooling medium that cools an electrode portion of a power generation unit formed by sandwiching an electrolyte membrane between an anode and a cathode catalyst layer flows and A method for manufacturing a member for a fuel cell configured between the second separator and a predetermined position on a surface of the first separator that forms the cooling medium flow path between the second separator and the second separator. The cooling medium flow path between a seal portion forming step for forming an unvulcanized seal portion and the second separator in the first separator in which the unvulcanized seal portion is formed in the seal portion forming step. A mounting step of overlapping the surface constituting the cooling medium flow path with the first separator of the second separator on the surface constituting the first separator, and the first separator overlaid in the previous placing step And before A cross-linking step of pressurizing the second separator in the stacking direction so that the unvulcanized seal portion is in close contact with the second separator, and heating to cross-link the unvulcanized seal portion. is there.

上記の第2の発明の燃料電池用部材の製造方法によれば、直接未加硫ゴムを第1のセパレータに形成させるため、金型はガスケットが必要なセパレータの各面を全てシール成型するよりも低コストで成形することが可能となり、省工程化できる。また離型剤を用いることなく、第1のセパレータに直接シール成型することができるため、コンタミによる電
池性能低下がなく、さらにまた電極部材を挟持させて加硫を行わないため、加圧加熱をさせやすく、高耐久性を付与させることが可能である。
According to the fuel cell member manufacturing method of the second aspect of the invention, since the unvulcanized rubber is directly formed on the first separator, the mold is formed by sealing all surfaces of the separator requiring a gasket. Can be molded at low cost, and the process can be saved. In addition, since the first separator can be directly seal-molded without using a release agent, there is no deterioration in battery performance due to contamination, and there is no vulcanization by sandwiching the electrode member. It is easy to make it possible to impart high durability.

また、熱変形しやすい部材を用いることがなく、比較的高温で架橋するガスケットを用いることで高耐久性を確保することができる。   Further, high durability can be ensured by using a gasket that is crosslinked at a relatively high temperature without using a member that is easily deformed by heat.

また、第1のセパレータと第2のセパレータとの密着一体化におけるシールの位置精度は、金型寸法によって決まるため、金型の精度を上げるなどすれば、比較的簡便に高精度でシール成型することができる。   Further, since the positional accuracy of the seal in the close integration of the first separator and the second separator is determined by the mold size, if the accuracy of the mold is increased, the seal molding is relatively easily performed with high accuracy. be able to.

したがって、電極部を冷却する冷却媒体の流路を2つのセパレータ間に構成する燃料電池用部材において、2つのセパレータ間にシール部材を簡便に且つ精度良く配置できシールの信頼性を向上させることができる。   Therefore, in the fuel cell member in which the flow path of the cooling medium for cooling the electrode portion is configured between the two separators, the seal member can be easily and accurately arranged between the two separators, and the reliability of the seal can be improved. it can.

第3の発明の燃料電池用部材の製造方法は、第2の発明における、前記第1のセパレータの表面に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程は、押出し成型により行うものである。   In the method for producing a member for a fuel cell according to a third aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the seal part forming step for forming the unvulcanized seal part on the surface of the first separator is performed by extrusion molding. .

第4の発明の燃料電池用部材の製造方法は、第1の発明において、前記第2のセパレータは、前記未加硫シール部の形状に対応したシール溝を有し、前記載置工程において、前記シール溝に前記未加硫シール部が収容されるように、前記第2のセパレータを、前記第1のセパレータの冷却媒体流路面に載せるものである。   In the fuel cell member manufacturing method according to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the second separator has a seal groove corresponding to the shape of the unvulcanized seal portion. The second separator is placed on the coolant flow path surface of the first separator so that the unvulcanized seal portion is accommodated in the seal groove.

これによれば、前記第2のセパレータにシール溝を有することで、前記第1のセパレータを載置し、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧し、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋した際の、ガスケットの膨張力を効果的に分散することができ、同時に双方のセパレータとガスケットの界面の密着性が高まることでシールの耐久性を向上させることができる。   According to this, since the second separator has a seal groove, the first separator is placed, pressurized in the stacking direction of the first separator and the second separator, and heated. It is possible to effectively disperse the expansion force of the gasket when the unvulcanized seal part is cross-linked, and at the same time improve the durability of the seal by increasing the adhesion between the separator and the gasket. Can do.

第5の発明の燃料電池用部材の製造方法は、第4の発明において、前記第2のセパレータは、前記シール溝に隣接して設けられ、かつ、前記シール溝と繋がっている隣接溝を有するものである。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a member for a fuel cell according to the fourth aspect, wherein the second separator has an adjacent groove provided adjacent to the seal groove and connected to the seal groove. Is.

これによれば、前記第2のセパレータにシール溝に隣接して設けられた隣接溝を有することで、前記第1のセパレータを載置し、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧および加熱して前記未加硫シール部を架橋した際の、ガスケットの余剰分を前記隣接溝へ解放することができ、ガスケットの体積膨張によるセパレータの破損を防ぐことができる。   According to this, by having the adjacent groove provided adjacent to the seal groove in the second separator, the first separator is placed, and the first separator and the second separator are stacked. When the unvulcanized seal portion is cross-linked by pressurizing and heating in the direction, the surplus portion of the gasket can be released to the adjacent groove, and the separator can be prevented from being damaged due to the volume expansion of the gasket.

第6の発明の燃料電池用部材の製造方法は、第1から第5のいずれかの発明における、前記未加硫シール部は、未加硫フッ素ゴムを含むものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell member, wherein the unvulcanized seal portion in any one of the first to fifth aspects includes unvulcanized fluororubber.

これによれば、第1から第5のいずれかの発明において、非発電部のガスケットの耐ラジカル性や耐酸性をより強固にでき、高信頼性のあるスタックと成し得ることができる。According to this, in any one of the first to fifth inventions, the radical resistance and acid resistance of the gasket of the non-power generation part can be further strengthened, and a highly reliable stack can be achieved.

第7の発明の燃料電池用部材の製造方法は、一方の面にガス流路が形成された第1のセパレータの他方の面と、一方の面にガス流路が形成された第2のセパレータの他方の面との間に冷却媒体流路を構成し、前記冷却媒体流路が形成された部分を囲むように前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとの間に配置したシール部材によって前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを密着一体化させた燃料電池用部材の製造方法であって、前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部材を形成するシール部形成工程と、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置にガスケットを転写するためのそれぞれの金型の所定位置に、未加硫のガスケット部材を形成するガスケット部形成工程と、前記シール部形成工程で前記未加硫シール部が形成された前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面に、前記第2のセパレータにおける前記第1のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面を重ねると共に、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置に、前記ガスケット部材を前記金型と共に重ねる載置According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a fuel cell member, comprising: the other surface of the first separator having a gas channel formed on one surface; and the second separator having a gas channel formed on one surface. A cooling medium flow path between the first separator and the second separator so as to surround a portion where the cooling medium flow path is formed. A method for manufacturing a fuel cell member in which the first separator and the second separator are closely integrated with each other, wherein the cooling medium flow path is provided between the first separator and the second separator. A gasket is transferred to a predetermined position on the surface of the first separator and the second separator on which the gas flow path is formed, and a seal portion forming step for forming an unvulcanized seal member at a predetermined position on the surface to be configured It ’s to do A gasket portion forming step of forming an unvulcanized gasket member at a predetermined position of the mold, and the second separator in the first separator in which the unvulcanized seal portion is formed in the seal portion forming step. The surface constituting the cooling medium flow path is overlapped with the first separator of the second separator on the surface constituting the cooling medium flow path between the first separator and the first separator. Placing the gasket member together with the mold at a predetermined position on the surface of the second separator where the gas flow path is formed.
工程と、前記載置工程で重ねられた前記第1のセパレータと前記第2のセパレータと前記ガスケット部材と前記金型を積層方向に加圧加熱して、前記未加硫シール部材によって前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを密着一体化させると共に、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置に前記ガスケットを転写させ前記未加硫シール部を架橋させる加圧加熱工程と、を有するものである。And the first separator, the second separator, the gasket member, and the mold, which are stacked in the placing step, are pressurized and heated in the stacking direction, and the first unvulcanized seal member The separator and the second separator are closely integrated with each other, and the gasket is transferred to a predetermined position on the surface of the first separator and the second separator where the gas flow path is formed. And a pressure heating step for crosslinking the seal portion.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
(実施の形態1)
<セルスタックの構成>
図1は、高分子電解質型燃料電池(以下、「燃料電池」と称する)を単位セル9ごとに積層させたセルスタック100の模式図である。セルスタック100は、単位セル9を直列に積層した積層体2である。また、図2は、単位セル9を2セル分取り出して積層方向に平行な平面で切断した場合の部分断面図を示す。
In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout all the drawings, and redundant description thereof is omitted.
(Embodiment 1)
<Configuration of cell stack>
FIG. 1 is a schematic view of a cell stack 100 in which polymer electrolyte fuel cells (hereinafter referred to as “fuel cells”) are stacked for each unit cell 9. The cell stack 100 is a stacked body 2 in which unit cells 9 are stacked in series. FIG. 2 shows a partial cross-sectional view when two unit cells 9 are taken out and cut along a plane parallel to the stacking direction.

セルスタック100は、積層体2の積層方向の端部にガス出入口配管5,6と冷却媒体出入口配管7,8を有し、積層体2の積層方向の端部のボルト1にて積層体2が締結されている。また、セルスタック100の(積層体2の積層方向の)上下最外端には端板3を配し、端板3の内側に集電板4を配している。このとき、セルスタック100は、一般に、要求される出力に応じて2〜200段程度に単位セル9を積層して形成されている。   The cell stack 100 has gas inlet / outlet pipes 5 and 6 and cooling medium inlet / outlet pipes 7 and 8 at the end in the stacking direction of the stack 2, and the stack 2 with the bolt 1 at the end of the stack 2 in the stacking direction. Is concluded. Further, an end plate 3 is disposed at the upper and lower outermost ends (in the stacking direction of the stacked body 2) of the cell stack 100, and a current collector plate 4 is disposed inside the end plate 3. At this time, the cell stack 100 is generally formed by stacking the unit cells 9 in about 2 to 200 stages according to the required output.

図2に示すように、一方の面に酸化剤ガス流路18となるガス流路が形成され他方の面に冷却媒体流路20が形成されたセパレータ21における酸化剤ガス流路18が形成された面と、一方の面に燃料ガス流路19となるガス流路が形成され他方の面がセパレータ21における冷却媒体流路20が形成された面に密着するセパレータ10における燃料ガス流路19が形成された面とで、高分子電解質膜11の両面に触媒層(図示せず)およびガス拡散層12,13を具備したMEA(Membrene‐Electrode-Assembly:膜電極接合体)が挟持され、電極構造を成している。   As shown in FIG. 2, the oxidant gas flow path 18 in the separator 21 in which the gas flow path to be the oxidant gas flow path 18 is formed on one surface and the cooling medium flow path 20 is formed on the other surface is formed. The fuel gas flow path 19 in the separator 10 is formed so that the gas flow path that becomes the fuel gas flow path 19 is formed on one surface and the other surface is in close contact with the surface on which the cooling medium flow path 20 in the separator 21 is formed. The formed surface sandwiches an MEA (Membrene-Electrode-Assembly) having a catalyst layer (not shown) and gas diffusion layers 12 and 13 on both sides of the polymer electrolyte membrane 11, and the electrode It has a structure.

また、触媒層およびガス拡散層12,13からなる電極を囲むように高分子電解質膜11とセパレータ10,21との間に配置したガスケット15およびガスケット15に設けたシールリップ17によって、MEAとセパレータ10,21との間をシールしている。   Further, the MEA and the separator are provided by a gasket 15 disposed between the polymer electrolyte membrane 11 and the separators 10 and 21 and a seal lip 17 provided on the gasket 15 so as to surround the electrode composed of the catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13. 10 and 21 are sealed.

このとき、高分子電解質膜11は、水素イオンを選択的に輸送する陽イオン交換樹脂で構成され、触媒層は、白金などの触媒機能を有する金属が担持させたカーボン粉末を主成分として構成されている。さらに、ガス拡散層12,13は、反応ガス(燃料ガスおよび酸化剤ガス)の通気性と電子の伝導性を併せ持つ機能を有している。なお、以下では触媒層およびガス拡散層12,13を電極と総称して説明する場合がある。   At this time, the polymer electrolyte membrane 11 is composed of a cation exchange resin that selectively transports hydrogen ions, and the catalyst layer is composed mainly of carbon powder supported by a metal having a catalytic function such as platinum. ing. Further, the gas diffusion layers 12 and 13 have a function of having both the breathability of the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) and the conductivity of electrons. Hereinafter, the catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13 may be collectively referred to as electrodes.

一方、図2に示すように、冷却媒体を封止するセパレータ10は、セパレータ21における冷却媒体流路20が形成された面に密着するように配置され、冷却媒体は、冷却媒体流路20が形成された部分を囲むようにセパレータ10とセパレータ21との間に配置したガスケット15およびガスケット15の逃がし溝としてセパレータ10,21の表面に形成された隣接溝14に流入したガスケットによってシールされている。   On the other hand, as shown in FIG. 2, the separator 10 that seals the cooling medium is disposed so as to be in close contact with the surface of the separator 21 on which the cooling medium flow path 20 is formed. The gasket 15 disposed between the separator 10 and the separator 21 so as to surround the formed portion and the gasket 15 that has flowed into the adjacent groove 14 formed on the surface of the separator 10, 21 as a relief groove of the gasket 15 are sealed. .

冷却媒体流路20が形成された面とは反対側の面に酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路18が形成されたセパレータ21の構造により、冷却用セパレータを余分に積層せず、セパレータの積層枚数を減らすことができる。   Due to the structure of the separator 21 in which the oxidant gas flow path 18 through which the oxidant gas flows is formed on the surface opposite to the surface on which the cooling medium flow path 20 is formed, the separator for cooling is not stacked excessively. The number of stacked layers can be reduced.

単位セル9のアノード面ガスケットおよびカソード面ガスケット(それぞれ図示せず)は、例えば環状形状を有し、MEAの両面に、触媒層およびガス拡散層12,13からなる電極を囲むよう配設されている。   An anode surface gasket and a cathode surface gasket (not shown) of the unit cell 9 have, for example, an annular shape, and are disposed on both surfaces of the MEA so as to surround the electrodes composed of the catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13. Yes.

ガスケット15は、好ましくは、適度な機械的強度と柔軟性を有する合成樹脂で構成さ
れる。構成する材料としては、例えば、ゴム材料や熱可塑性エラストマーや接着剤等の化合物を使用することができる。
The gasket 15 is preferably made of a synthetic resin having appropriate mechanical strength and flexibility. As a constituent material, for example, a compound such as a rubber material, a thermoplastic elastomer, or an adhesive can be used.

ガスケット15のガスケット材の具体例としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、天然ゴム、EPDM、ブチルゴム、塩化ブチルゴム、臭化ブチルゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、ポリイソプロピレンポリマー、パーフルオロカーボン、ポリベンゾイミダゾール、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系及びポリアミド系等の熱可塑性エラストマー、あるいはイソプレンゴム及びブタジエンゴム等のラテックスを用いた接着剤、液状のポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、シリコーンゴム、フッ素ゴム及びアクリロニトリル−ブタジエンゴム等を用いた接着剤等を挙げることができるが、これらの化合物に限定されない。また、これらの化合物を単体で用いても、あるいは2種類以上を混合もしくは複合して用いてもよい。また、具体的には、耐久性を考慮した場合、フッ素ゴムを用いることが好ましい。ガスケット15の形状は、特に限定されるものではないが、実施の形態1では略矩形環状とする。   Specific examples of the gasket material of the gasket 15 include fluorine rubber, silicone rubber, natural rubber, EPDM, butyl rubber, butyl chloride rubber, butyl bromide rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene copolymer, ethylene-vinyl acetate rubber, acrylic rubber, poly rubber. Adhesives using thermoplastic elastomers such as isopropylene polymer, perfluorocarbon, polybenzimidazole, polystyrene, polyolefin, polyester and polyamide, or latex such as isoprene rubber and butadiene rubber, liquid polybutadiene, polyisoprene, Examples of the adhesive include polychloroprene, silicone rubber, fluororubber, and acrylonitrile-butadiene rubber, but are not limited to these compounds. These compounds may be used alone or in combination of two or more. Specifically, in view of durability, it is preferable to use fluororubber. The shape of the gasket 15 is not particularly limited, but in the first embodiment, it is a substantially rectangular ring.

単位セル9のセパレータ10,21は、アノード面ガスケットおよびカソード面ガスケットの外側に配置されている。セパレータ10,21の内面(MEAの触媒層およびガス拡散層12,13からなる電極と対向する面)に形成された流路は、反応ガス(燃料ガス又は酸化剤ガス)を触媒層に供給する反応ガス流路(セパレータ21の内面には酸化剤ガス流路18、セパレータ10の内面には燃料ガス流路19)で、セパレータ21の外面に形成された流路は、冷却媒体を単位セル9のセパレータ10,21間に流す冷却媒体流路20であり、その周辺には冷却媒体面にガスケット15が形成されている。   The separators 10 and 21 of the unit cell 9 are disposed outside the anode surface gasket and the cathode surface gasket. The flow path formed on the inner surfaces of the separators 10 and 21 (the surface facing the electrode composed of the MEA catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13) supplies a reaction gas (fuel gas or oxidant gas) to the catalyst layer. The reaction gas flow path (the oxidant gas flow path 18 on the inner surface of the separator 21 and the fuel gas flow path 19 on the inner surface of the separator 10), the flow path formed on the outer surface of the separator 21, uses a cooling medium as a unit cell 9. The cooling medium flow path 20 flows between the separators 10 and 21, and a gasket 15 is formed on the cooling medium surface in the vicinity thereof.

このとき、MEAで発生する熱を、冷却水で回収することによって、その熱エネルギーとして利用することが可能となる。また、これらのセルスタック100に用いるセパレータ10,21は導電性を有し、隣接するMEAを互いに電気的に直列に接続する。   At this time, the heat generated by the MEA can be used as the heat energy by recovering with the cooling water. Further, the separators 10 and 21 used in the cell stack 100 have conductivity, and adjacent MEAs are electrically connected to each other in series.

そして、セパレータ10,21に形成されたガス流路(酸化剤ガス流路18および燃料ガス流路19)と冷却媒体流路20は、上流端が供給マニホールド孔に接続され、下流端が排出マニホールド孔に接続される。また、MEAの周縁部には、セパレータ10,21の各マニホールド孔に対応してマニホールド孔が設けられている。そのため、セパレータおよびMEAからなる単位セル9を積層してセルスタック100を組み立てると、各セパレータおよび各MEAのマニホールド孔が互いに繋がって連通する。これにより、反応ガスや冷却水などの流体のマニホールド(流路)が形成される。
<シール部形成工程>
図3は、燃料電池のガスケット15を形成するためにガスケット部材をセパレータ10の所定の位置に形成せしめる押出し成形工程を示した概略断面図である。
The gas flow paths (oxidant gas flow path 18 and fuel gas flow path 19) and cooling medium flow path 20 formed in the separators 10 and 21 are connected to the supply manifold hole at the upstream end and the discharge manifold at the downstream end. Connected to the hole. Further, manifold holes are provided in the peripheral edge portion of the MEA so as to correspond to the manifold holes of the separators 10 and 21. Therefore, when the cell stack 100 is assembled by stacking the unit cells 9 composed of separators and MEAs, the manifold holes of the separators and MEAs are connected to each other and communicate with each other. Thereby, a manifold (flow path) of a fluid such as a reaction gas or cooling water is formed.
<Seal formation process>
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an extrusion molding process in which a gasket member is formed at a predetermined position of the separator 10 in order to form the gasket 15 of the fuel cell.

ガスケット15のガスケット材料は、加硫温度以下でのせん断圧縮を付与する公知の手法にて溶融され、供給される。この場合、材料を流通するために加熱したホットランナー配管23は、ホットランナー配管外周22から一定温度にて加温制御される。さらに一定量をセパレータ10に成形するため、成形上型24はスプリング25にてセパレータ10を拘束する成形下型27の間を上下駆動するように構成されている。また、ガスケット15の出口付近のビード形状は押出し出口26の形状で決められる。   The gasket material of the gasket 15 is melted and supplied by a well-known method for imparting shear compression below the vulcanization temperature. In this case, the hot runner pipe 23 heated to circulate the material is heated from the outer periphery 22 of the hot runner pipe at a constant temperature. Further, in order to form a predetermined amount in the separator 10, the upper mold 24 is configured to be driven up and down between the lower mold 27 that restrains the separator 10 with a spring 25. The bead shape in the vicinity of the outlet of the gasket 15 is determined by the shape of the extrusion outlet 26.

成形上型24とスプリング25にて連結されている成形下型27の押出し出口26は、設置するセパレータ10の形状によって干渉しないように一部に凹み部28を設けるなどしてセパレータ10の破損を防ぐことができる。   The extrusion outlet 26 of the molding lower mold 27 connected to the molding upper mold 24 and the spring 25 is provided with a recess 28 in a part so as not to interfere with the shape of the separator 10 to be installed, and the separator 10 is damaged. Can be prevented.

セパレータ10へのガスケット部材の設置時において、セパレータ10に予め隣接溝14が形成されており、ガスケット15の一部がこの隣接溝14に入り込むことで、セパレータ10との密着性を向上させ、また架橋時のガスケット15の体積膨張分が隣接溝14へ流入されることでセパレータ10の破損を防ぐことができる。   When the gasket member is installed in the separator 10, the adjacent groove 14 is formed in advance in the separator 10, and part of the gasket 15 enters the adjacent groove 14, thereby improving the adhesion with the separator 10, and Since the volume expansion of the gasket 15 at the time of crosslinking flows into the adjacent groove 14, the separator 10 can be prevented from being damaged.

図4は、図3と同様に燃料電池のガスケット15を形成するためにガスケット部材を金型29の所定の位置に形成せしめる押出し成形工程を示した概略断面図である。   FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an extrusion molding process in which a gasket member is formed at a predetermined position of the mold 29 in order to form the gasket 15 of the fuel cell as in FIG.

金型29には、予めシールリップ溝30があり、転写後にリップ形状を成すことで、ガスケット15の締結力を制御することが可能となる。   The mold 29 has a seal lip groove 30 in advance. By forming a lip shape after transfer, the fastening force of the gasket 15 can be controlled.

ここでの金型29の材料は、鉄−炭素−クロムをベースとした合金にモリブデン−タングステンなどで構成されているダイス鋼などの合金化された鉄鋼材料など公知の材料を用いることができる。特に磨耗を防ぐことができる超硬合金は好適に用いられる。   As the material of the mold 29 here, a known material such as an alloyed steel material such as die steel made of molybdenum-tungsten or the like on an iron-carbon-chromium-based alloy can be used. In particular, a cemented carbide capable of preventing wear is preferably used.

耐久性や品質保証の観点から、無電解ニッケルめっきや、硬質クロムめっき、物理蒸着(PVD:Physical-Vapor-Deposition)皮膜や化学蒸着(CVD:Chemical-Vapor-Deposition)によるTiC皮膜処理などの公知の表面処理を用いることができる。   Known from the viewpoint of durability and quality assurance, such as electroless nickel plating, hard chrome plating, physical vapor deposition (PVD: Physical-Vapor-Deposition) film, and TiC film treatment by chemical vapor deposition (CVD: Chemical-Vapor-Deposition) The surface treatment can be used.

本実施の形態において、セパレータ10の表面に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程においては、材料を適量成形させる押出し成型など公知の方法を用いることができるが、量産性の観点から、インジェクション成型あるいはその類の成形方法が好適に用いられる。   In the present embodiment, in the seal portion forming step for forming an unvulcanized seal portion on the surface of the separator 10, a known method such as extrusion molding that forms an appropriate amount of material can be used, but from the viewpoint of mass productivity. Injection molding or similar molding methods are preferably used.

図5は、セパレータ10に対向するセパレータ21と共に図3および図4に示す工程で成型したガスケット15を積層方向に加熱、かつ、加圧してガスケット15に架橋反応を起こさせる架橋工程の概略断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a bridging process in which the gasket 15 molded in the process shown in FIGS. 3 and 4 together with the separator 21 facing the separator 10 is heated and pressurized in the laminating direction to cause the gasket 15 to undergo a crosslinking reaction. It is.

架橋工程において、100℃乃至180℃に加熱し、かつ1kPa/cm乃至100kPa/cmに加圧することが望ましい。これは、押出し成型でのガスケット15の温度域は、殆どの材料では、常温で、架橋反応は進行しないが、タクト向上の観点から、短時間で必要十分な架橋反応を起こし、ガスケット15としてシール反力などの性能を付与させるには、高温高圧が好ましい。 In the crosslinking step, it was heated to 100 ° C. to 180 ° C., and it is desirable to pressurize the 1 kPa / cm 2 to 100 kPa / cm 2. This is because the temperature range of the gasket 15 in extrusion molding is normal temperature for most materials, and the crosslinking reaction does not proceed. However, from the viewpoint of improving the tact, a necessary and sufficient crosslinking reaction is caused in a short time, and the gasket 15 is sealed. High temperature and pressure are preferred for imparting performance such as reaction force.

架橋工程における、加熱および加圧を付与するためには、加熱プレスや圧力容器などの公知の手法が用いられる。実施の形態1に示す図5は、加熱プレスを示し、上下の押さえ板31を加熱すことで、加圧および加熱を同時に行うことができる。   In order to apply heating and pressurization in the crosslinking step, a known method such as a heating press or a pressure vessel is used. FIG. 5 shown in Embodiment 1 shows a heating press, and by pressing the upper and lower pressing plates 31, pressurization and heating can be performed simultaneously.

セパレータ21にガスケット15を設置する部位において、隣接溝14を付与し、架橋工程で、ガスケット15がこの隣接溝14に入り込むことで、セパレータ10,21との密着性を向上させ、また架橋時のガスケット15の体積膨張を効果的に逃がすことでセパレータ10,21の破損を防ぐことができる。   In the part where the gasket 15 is installed on the separator 21, the adjacent groove 14 is provided, and in the crosslinking step, the gasket 15 enters the adjacent groove 14, thereby improving the adhesion with the separators 10 and 21, and at the time of crosslinking. By effectively escaping the volume expansion of the gasket 15, the separators 10 and 21 can be prevented from being damaged.

図6は、図5の架橋工程において、得られた成型品の断面図を示している。
<作用効果>
本実施の形態の燃料電池用部材の製造方法は、第1のセパレータとしてのセパレータ10と、第2のセパレータとしてのセパレータ21と、を含み、セパレータ10とセパレータ21を密着して積層させた、高分子電解質膜11をアノードおよびカソードの触媒層およびガス拡散層12,13で挟持してなる発電部としてのMEA(膜電極接合体)とMEAの触媒層およびガス拡散層12,13からなる電極部の冷却のために配する非発電部を
含む燃料電池に用いられる燃料電池用部材の製造方法であって、セパレータ10の表面に、ガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)を形成するシール部形成工程と、セパレータ21を、セパレータ10のシール形成面に載せる載置工程と、セパレータ10とセパレータ21の積層方向に加圧し、かつ、加熱してガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)を架橋させて、封止する架橋工程と、を有する。
FIG. 6 shows a cross-sectional view of the molded product obtained in the crosslinking step of FIG.
<Effect>
The method for manufacturing a member for a fuel cell according to the present embodiment includes a separator 10 as a first separator and a separator 21 as a second separator, and the separator 10 and the separator 21 are adhered and stacked. MEA (Membrane Electrode Assembly) as a power generation unit formed by sandwiching the polymer electrolyte membrane 11 between the anode and cathode catalyst layers and the gas diffusion layers 12 and 13, and an electrode comprising the MEA catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13 A method of manufacturing a member for a fuel cell used for a fuel cell including a non-power generation part disposed for cooling a part, wherein a gasket member (unvulcanized seal part) to be a gasket 15 is formed on the surface of a separator 10 Sealing portion forming step, placing the separator 21 on the seal forming surface of the separator 10, and stacking of the separator 10 and the separator 21 Pressurizing and the heating to by crosslinking a gasket member made in the gasket 15 (unvulcanized sealing portion) having a cross-linking step of sealing.

また、本実施の形態の燃料電池用部材の製造方法は、高分子電解質膜11をアノードおよびカソードの触媒層およびガス拡散層12,13で挟持してなる発電部としてのMEA(膜電極接合体)の触媒層およびガス拡散層12,13からなる電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路20を第1のセパレータとしてのセパレータ10と第2のセパレータとしてのセパレータ21との間に構成する燃料電池用部材の製造方法であって、セパレータ10におけるセパレータ21との間に冷却媒体流路20を構成する面の所定位置に、ガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)を形成するシール部形成工程と、前記シール部形成工程でガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)が形成されたセパレータ10におけるセパレータ21との間に冷却媒体流路20を構成する面に、セパレータ21におけるセパレータ10との間に冷却媒体流路20を構成する面を重ねる載置工程と、前記載置工程で重ねられたセパレータ10とセパレータ21とを積層方向に加圧してガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)をセパレータ21に密着させ、かつ、加熱してガスケット15になるガスケット部材(未加硫シール部)を架橋させる架橋工程と、を有する。   In addition, the fuel cell member manufacturing method of the present embodiment includes a MEA (membrane electrode assembly) as a power generation unit in which the polymer electrolyte membrane 11 is sandwiched between the anode and cathode catalyst layers and the gas diffusion layers 12 and 13. ) Between the separator 10 as the first separator and the separator 21 as the second separator. The cooling medium flow path 20 through which the cooling medium that cools the electrode portion composed of the catalyst layer and the gas diffusion layers 12 and 13 is configured. A method of manufacturing a member for a fuel cell, in which a gasket member (unvulcanized seal portion) to be a gasket 15 is formed at a predetermined position on a surface constituting the cooling medium flow path 20 between the separator 10 and the separator 21. And a separator 10 formed with a gasket member (unvulcanized seal portion) that becomes the gasket 15 in the seal portion forming step. The mounting step of overlapping the surface constituting the cooling medium flow path 20 between the separator 21 and the separator 10 in the separator 21 on the surface constituting the cooling medium flow path 20 between the separator 21 and the separator 21 described above. The gasket member (unvulcanized seal portion) that becomes the gasket 15 by pressurizing the separator 10 and the separator 21 in the laminating direction is brought into close contact with the separator 21 and heated to become the gasket 15 (unvulcanized seal). Part)).

セパレータ10へ直接押出し成型によってガスケット15を形成することで、ガスケット材料を、適量分、セパレータ10に形成させることができ、材料コストを低減することができる。またセパレータ10に押出し成型する金型29が不要になるため、費用を削減することができる。またセパレータ10の金型29を用いた架橋工程が減ることで、タクトを向上させることができる。   By forming the gasket 15 directly on the separator 10 by extrusion molding, an appropriate amount of gasket material can be formed on the separator 10 and the material cost can be reduced. Moreover, since the metal mold | die 29 which carries out extrusion molding to the separator 10 becomes unnecessary, expense can be reduced. Moreover, a tact can be improved because the bridge | crosslinking process using the metal mold | die 29 of the separator 10 reduces.

さらに燃料電池として、ガスケット15を金型29から転写する公知の離型剤は、シリコン系やワックス系およびフッ素系が用いられるが、連続成形において、優れるフッ素系離型剤が好適に用いられる。   Furthermore, as a known release agent for transferring the gasket 15 from the mold 29 as a fuel cell, silicon-based, wax-based and fluorine-based release agents are used, but an excellent fluorine-based release agent is preferably used in continuous molding.

一方、これら離型剤は、冷却媒体中へ溶出すると、コンタミ源になりうる。しかし、冷却媒体面のガスケット成型工程において、転写を行わない本発明は、セルスタックから生じる冷却媒体の清浄化において有効であり、製造工程の効率化を図ることが可能となる。(実施の形態2)
図7および図8は、セパレータ10の表裏共に冷却媒体を流通せしめるため、セパレータ10の両面同時に押出し成型と別に金型29にて成型したガスケット15を同時に架橋する工程の状態断面図を示している。
On the other hand, when these release agents are eluted into the cooling medium, they can become sources of contamination. However, the present invention in which no transfer is performed in the gasket molding process of the cooling medium surface is effective in cleaning the cooling medium generated from the cell stack, and the manufacturing process can be made more efficient. (Embodiment 2)
7 and 8 show state sectional views of a process of simultaneously crosslinking the gasket 15 molded by the mold 29 separately from the extrusion molding on both sides of the separator 10 at the same time in order to circulate the cooling medium on both the front and back sides of the separator 10. .

また図9は、実施の形態2によって形成された燃料電池101の積層の組立状態における断面図を示している。   FIG. 9 shows a cross-sectional view in the assembled state of the stack of fuel cells 101 formed according to the second embodiment.

実施の形態2では、一方の面に酸化剤ガス流路18となるガス流路が形成され他方の面に冷却媒体流路20が形成されたセパレータ21における酸化剤ガス流路18が形成された面と、一方の面に燃料ガス流路19となるガス流路が形成され他方の面に冷却媒体流路20が形成されたセパレータ21における燃料ガス流路19が形成された面とで、高分子電解質膜11の両面に触媒層(図示せず)およびガス拡散層12,13を具備したMEAが挟持され、冷却媒体を封止するセパレータ10が、一方の面に酸化剤ガス流路18となるガス流路が形成され他方の面に冷却媒体流路20が形成されたセパレータ21における冷却媒体流路20が形成された面と、一方の面に燃料ガス流路19となるガス流路が形成
され他方の面に冷却媒体流路20が形成されたセパレータ21における冷却媒体流路20が形成された面との間に挟まれている。
In the second embodiment, the oxidant gas flow path 18 in the separator 21 in which the gas flow path that becomes the oxidant gas flow path 18 is formed on one surface and the cooling medium flow path 20 is formed on the other surface is formed. And a surface on which the fuel gas channel 19 is formed in the separator 21 in which the gas channel serving as the fuel gas channel 19 is formed on one surface and the cooling medium channel 20 is formed on the other surface. An MEA having a catalyst layer (not shown) and gas diffusion layers 12 and 13 is sandwiched between both surfaces of the molecular electrolyte membrane 11, and a separator 10 for sealing a cooling medium is connected to an oxidant gas channel 18 on one surface. In the separator 21 in which the gas flow path is formed and the cooling medium flow path 20 is formed on the other surface, the surface on which the cooling medium flow path 20 is formed and the gas flow path that becomes the fuel gas flow path 19 is formed on one surface. The cooling medium flow path 2 formed on the other surface There is sandwiched between the formed surface cooling medium passage 20 is formed in the separator 21 was.

セパレータ10の両面に同時に直接押出し成型によってガスケット15を形成することができるため、実施の形態1と同様にセパレータ10へ成型するための金型29が必要なくなるため、金型費用を削減することができる。さらにセパレータ10に金型29にて転写する架橋工程が減ることで、タクト向上が可能となる。また、セパレータ10の表裏両面に冷却媒体を流通させることによって、より効果的にMEAで発生する熱を、冷却水で回収することによって、その熱エネルギーとして利用することが可能となる。
<ガスケット>
(ガスケット形状)
図10から図12は、代表的なガスケット15のガスケット形状、シールリップ溝および隣接溝の部分断面図を示す。これらのガスケット形状は、一例であって、本発明を限定するものではない。
Since the gasket 15 can be formed on both surfaces of the separator 10 by direct extrusion at the same time, the mold 29 for molding into the separator 10 is not necessary as in the first embodiment, so that the mold cost can be reduced. it can. Furthermore, tact improvement can be achieved by reducing the cross-linking step of transferring to the separator 10 with the metal mold 29. Further, by circulating the cooling medium on both the front and back surfaces of the separator 10, the heat generated by the MEA can be more effectively recovered as the heat energy by recovering with the cooling water.
<Gasket>
(Gasket shape)
10 to 12 show partial sectional views of a gasket shape, a seal lip groove and an adjacent groove of a typical gasket 15. These gasket shapes are merely examples and do not limit the present invention.

図10は、冷却媒体流路を有するセパレータ21とガスケット15の押出し成型を行ったセパレータ10との積層時の部分断面図である。この中で隣接溝14は、セパレータ10,21の架橋工程でガスケット15が体積膨張し、その際に予めセパレータに加工した隣接溝14へ余剰分が回避できるように設計されている。   FIG. 10 is a partial cross-sectional view of the separator 21 having the cooling medium flow path and the separator 10 obtained by extruding the gasket 15 at the time of lamination. Among these, the adjacent groove 14 is designed so that the gasket 15 can be volume-expanded in the bridging process of the separators 10 and 21, and at that time, the excess can be avoided in the adjacent groove 14 that has been processed into the separator in advance.

この構造は、余剰のガスケット15を逃がす隣接溝14が立体的に構成しうるため、セパレータの省面積化が可能となる。   In this structure, the adjacent groove 14 that allows the excess gasket 15 to escape can be three-dimensionally configured, so that the area of the separator can be reduced.

図11は、ガスケット15と隣接溝14が連結部16で繋がっている箇所の部分断面図である。   FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a location where the gasket 15 and the adjacent groove 14 are connected by the connecting portion 16.

予めセパレータに微細加工が必要となるが、ガスケット15に材料を充填し、隣接溝14が未充填であってもシール性を確保できる。また製造上の公差も吸収することができる。すなわち、ガスケット15の周囲に一定間隔で隣接溝14を構成することで、セパレータ等の構成部材の寸法公差を吸収し、調整が可能となる。この結果、架橋工程で生じる体積膨張によってセパレータが破損することを回避することができる。   Although the separator needs to be finely processed in advance, the sealing performance can be ensured even when the gasket 15 is filled with a material and the adjacent groove 14 is not filled. Also, manufacturing tolerances can be absorbed. That is, by forming the adjacent grooves 14 around the gasket 15 at regular intervals, the dimensional tolerances of the constituent members such as the separator can be absorbed and adjusted. As a result, it is possible to avoid the separator from being damaged by the volume expansion generated in the crosslinking step.

図12は、セパレータ10に凸部を有している場合であって、また隣接溝をセパレータ10側に構成し、さらに連結部16が隣接溝と同一箇所にある部分断面図である。   FIG. 12 is a partial cross-sectional view in which the separator 10 has a convex portion, the adjacent groove is formed on the separator 10 side, and the connecting portion 16 is in the same location as the adjacent groove.

セパレータ10へ隣接溝を設けるためには、押出し成型時に隣接溝14へガスケット15が流れないような工夫が必要になるが、セパレータ10,21の両面に凹みを有するため、より高い密着性が付与することが可能である。また、近傍に設置することでセパレータの省面積化も可能となる。   In order to provide the adjacent groove in the separator 10, it is necessary to devise such that the gasket 15 does not flow into the adjacent groove 14 during extrusion molding. However, since the both sides of the separators 10 and 21 have dents, higher adhesion is provided. Is possible. Moreover, the area of a separator can be reduced by installing it in the vicinity.

ガスケット形状は、予め互いのセパレータに加工することでより、セパレータ間を強固に、また破損することなく、安定した密着性を確保することが可能である。
(シールライン形状)
図13および図14は、それぞれ単位セル9の冷却媒体を流通せしめる冷却媒体流路20を有するセパレータ21のガスケット15のシールラインの一例を示した模式図である。これらのシールライン形状は、代表例であって、本発明を限定するものではない。
By processing the gasket shape into each other's separator in advance, it is possible to ensure stable adhesion without firmly breaking between the separators.
(Seal line shape)
FIGS. 13 and 14 are schematic views showing an example of a seal line of the gasket 15 of the separator 21 having the cooling medium flow path 20 through which the cooling medium of the unit cell 9 is circulated. These seal line shapes are representative examples and do not limit the present invention.

酸化剤ガスは、マニホールド32,35、燃料ガスは、マニホールド34,37にて、各々MEAのカソードおよびアノード側に供給および排出される。一方、冷却媒体は、マニホールド33より入り、36から放出される。   Oxidant gas is supplied and discharged to the cathode and anode sides of the MEA through the manifolds 32 and 35 and the fuel gas through the manifolds 34 and 37, respectively. On the other hand, the cooling medium enters from the manifold 33 and is discharged from 36.

図13は、セパレータ21の面であり、積層するセパレータ10側に隣接溝を構成しており、ガスケット15は、架橋工程でセパレータ10,21の間で密着封止される。   FIG. 13 shows the surface of the separator 21, which forms an adjacent groove on the side of the separator 10 to be laminated, and the gasket 15 is tightly sealed between the separators 10 and 21 in the bridging process.

図14は、図12のシールラインを示す。セパレータ10側に隣接溝14を有し、その隣接溝14とガスケット15は、連結部16で一部分が繋がっている。このことで、セパレータ10へ過剰量の材料を押出し成型をした場合であっても、ガスケット15が所定溝を超えて外部に溢れることがない状態で成型させることができるため、体積膨張によるセパレータ破損などを回避することができる。   FIG. 14 shows the seal line of FIG. An adjacent groove 14 is provided on the separator 10 side, and a part of the adjacent groove 14 and the gasket 15 are connected by a connecting portion 16. As a result, even when an excessive amount of material is extruded into the separator 10, the gasket 15 can be molded in a state in which the gasket 15 does not overflow outside beyond the predetermined groove. Etc. can be avoided.

本発明の燃料電池用部材の製造方法によれば、電極部を冷却する冷却媒体の流路を2つのセパレータ間に構成する燃料電池用部材において、2つのセパレータ間にシール部材を簡便に且つ精度良く配置できシールの信頼性を向上させることができるので、固体高分子電解質型燃料電池等の高信頼性燃料電池に有用である。   According to the method for manufacturing a fuel cell member of the present invention, in the fuel cell member in which the flow path of the cooling medium for cooling the electrode portion is configured between the two separators, the sealing member is simply and accurately positioned between the two separators. Since it can be disposed well and the reliability of the seal can be improved, it is useful for a highly reliable fuel cell such as a solid polymer electrolyte fuel cell.

1 ボルト
2 積層体
3 端板
4 集電板
5,6 ガス出入口配管
7,8 冷却媒体出入口配管
9 単位セル
10,21 セパレータ
11 高分子電解質膜
12,13 ガス拡散層
14 隣接溝
15 ガスケット
16 連結部
17 シールリップ
18 酸化剤ガス流路
19 燃料ガス流路
20 冷却媒体流路
22 ホットランナー配管外周
23 ホットランナー配管
24 成形上型
25 スプリング
26 押出し出口
27 成形下型
28 凹み部
29 金型
30 シールリップ溝
31 押さえ板
32,33,34,35,36,37 マニホールド
100 セルスタック
101 燃料電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bolt 2 Laminated body 3 End plate 4 Current collecting plate 5,6 Gas inlet / outlet piping 7,8 Cooling medium inlet / outlet piping 9 Unit cell 10,21 Separator 11 Polymer electrolyte membrane 12,13 Gas diffusion layer 14 Adjacent groove 15 Gasket 16 Connection Part 17 Seal lip 18 Oxidant gas flow path 19 Fuel gas flow path 20 Cooling medium flow path 22 Hot runner piping outer periphery 23 Hot runner piping 24 Molding upper mold 25 Spring 26 Extrusion outlet 27 Molding lower mold 28 Recessed section 29 Mold 30 Seal Lip groove 31 Presser plate 32, 33, 34, 35, 36, 37 Manifold 100 Cell stack 101 Fuel cell

Claims (7)

第1のセパレータと、第2のセパレータと、を含み、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータを密着して積層させた、電解質膜をアノードおよびカソードの触媒層で挟持してなる発電部と前記発電部の電極部の冷却のために配する非発電部を含む燃料電池に用いられる燃料電池用部材の製造方法であって、
前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、
前記第2のセパレータを、前記第1のセパレータのシール形成面に載せる載置工程と、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータの積層方向に加圧し、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させて、封止する架橋工程と、
を有する、燃料電池用部材の製造方法。
Including a first separator and a second separator;
A power generation unit in which the first separator and the second separator are closely stacked and sandwiched between an anode and a cathode catalyst layer and an electrode unit of the power generation unit is arranged for cooling. A method for producing a fuel cell member used in a fuel cell including a power generation unit,
A seal portion forming step of forming an unvulcanized seal portion at a predetermined position on a surface constituting a cooling medium flow path in which a cooling medium for cooling the electrode portion flows between the first separator and the second separator. When,
Placing the second separator on the seal forming surface of the first separator;
A crosslinking step of pressurizing and heating in the stacking direction of the first separator and the second separator to crosslink and seal the unvulcanized seal part;
The manufacturing method of the member for fuel cells which has these.
電解質膜をアノードおよびカソードの触媒層で挟持してなる発電部の電極部を冷却する冷却媒体が流れる冷却媒体流路を第1のセパレータと第2のセパレータとの間に構成する燃料電池用部材の製造方法であって、
前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程と、
前記シール部形成工程で前記未加硫シール部が形成された前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面に、前記第2のセパレータにおける前記第1のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面を重ねる載置工程と、
前記載置工程で重ねられた前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを積層方向に加圧して前記未加硫シール部を前記第2のセパレータに密着させ、かつ、加熱して前記未加硫シール部を架橋させる架橋工程と、
を有する、燃料電池用部材の製造方法。
A fuel cell member comprising a cooling medium flow path between a first separator and a second separator, in which a cooling medium for cooling an electrode section of a power generation section formed by sandwiching an electrolyte membrane between an anode and a cathode catalyst layer flows A manufacturing method of
A seal part forming step of forming an unvulcanized seal part at a predetermined position on a surface constituting the cooling medium flow path between the first separator and the second separator;
The surface of the first separator in which the unvulcanized seal portion is formed in the seal portion forming step and the surface of the second separator in the second separator are disposed on the surface of the second separator. A placing step of overlapping a surface constituting the cooling medium flow path with one separator;
The first separator and the second separator stacked in the placing step are pressed in the stacking direction to bring the unvulcanized seal portion into close contact with the second separator, and heated to A crosslinking step of crosslinking the vulcanized seal part;
The manufacturing method of the member for fuel cells which has these.
前記第1のセパレータの表面に、未加硫シール部を形成するシール部形成工程は、押出し成型により行うことで達成する、請求項2に記載の燃料電池用部材の製造方法。   The method for producing a member for a fuel cell according to claim 2, wherein the seal part forming step of forming an unvulcanized seal part on the surface of the first separator is performed by extrusion molding. 前記第2のセパレータは、前記未加硫シール部の形状に対応したシール溝を有し、
前記載置工程において、前記シール溝に前記未加硫シール部が収容されるように、前記第2のセパレータを、前記第1のセパレータの冷却媒体流路面に載せる、請求項1に記載の燃料電池用部材の製造方法。
The second separator has a seal groove corresponding to the shape of the unvulcanized seal part,
2. The fuel according to claim 1, wherein in the placing step, the second separator is placed on a coolant flow path surface of the first separator so that the unvulcanized seal portion is accommodated in the seal groove. A method for producing a battery member.
前記第2のセパレータは、前記シール溝に隣接して設けられ、かつ、前記シール溝と繋がっている隣接溝を有する、請求項4に記載の燃料電池用部材の製造方法。   5. The method of manufacturing a fuel cell member according to claim 4, wherein the second separator has an adjacent groove provided adjacent to the seal groove and connected to the seal groove. 6. 前記未加硫シール部は、未加硫フッ素ゴムを含む、請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池用部材の製造方法。   The method for producing a member for a fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the unvulcanized seal portion includes unvulcanized fluororubber. 一方の面にガス流路が形成された第1のセパレータの他方の面と、一方の面にガス流路が形成された第2のセパレータの他方の面との間に冷却媒体流路を構成し、前記冷却媒体流路が形成された部分を囲むように前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとの間に配置したシール部材によって前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを密着一体化させた燃料電池用部材の製造方法であって、
前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面の所定位置に、未加硫シール部材を形成するシール部形成工程と、
前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置にガスケットを転写するためのそれぞれの金型の所定位置に、未加硫のガスケット部材を形成するガスケット部形成工程と、
前記シール部形成工程で前記未加硫シール部が形成された前記第1のセパレータにおける前記第2のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面に、前記第2のセパレータにおける前記第1のセパレータとの間に前記冷却媒体流路を構成する面を重ねると共に、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置に、前記ガスケット部材を前記金型と共に重ねる載置工程と、
前記載置工程で重ねられた前記第1のセパレータと前記第2のセパレータと前記ガスケット部材と前記金型を積層方向に加圧加熱して、前記未加硫シール部材によって前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとを密着一体化させると共に、前記第1のセパレータと前記第2のセパレータにおける前記ガス流路が形成された面の所定位置に前記ガスケットを転写させ前記未加硫シール部を架橋させる加圧加熱工程と、
を有する、燃料電池用部材の製造方法。
A cooling medium flow path is configured between the other surface of the first separator having a gas flow path formed on one surface and the other surface of the second separator having a gas flow path formed on one surface. Then, the first separator and the second separator are brought into close contact with each other by a seal member disposed between the first separator and the second separator so as to surround the portion where the cooling medium flow path is formed. A method for producing an integrated fuel cell member comprising:
A seal part forming step of forming an unvulcanized seal member at a predetermined position on a surface constituting the cooling medium flow path between the first separator and the second separator;
A gasket for forming an unvulcanized gasket member at a predetermined position of each mold for transferring the gasket to a predetermined position on a surface of the first separator and the second separator where the gas flow path is formed. Part forming step;
The surface of the first separator in which the unvulcanized seal portion is formed in the seal portion forming step and the surface of the second separator in the second separator are disposed on the surface of the second separator. The surface constituting the cooling medium flow path is overlapped with one separator, and the gasket member is placed at a predetermined position on the surface of the first separator and the second separator where the gas flow path is formed. A placement step of overlapping with the mold;
The first separator, the second separator, the gasket member, and the mold that are stacked in the placing step are pressurized and heated in the stacking direction, and the first separator is separated by the unvulcanized seal member. causes close contact integral with said second separator, the said gasket is transferred to a predetermined position of the gas channel is formed faces of the first separator and the second separator the unvulcanized sealing portion A pressure heating step for crosslinking ;
The manufacturing method of the member for fuel cells which has these.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3051314B2 (en) * 1994-11-21 2000-06-12 クレハエラストマー株式会社 Gasket for phosphoric acid type fuel cell and method for producing the same
JP2000294254A (en) * 1999-04-05 2000-10-20 Toshiba Corp Solid high polymer fuel cell
JP4922505B2 (en) * 2001-07-11 2012-04-25 本田技研工業株式会社 Method for applying sealing material for fuel cell separator
DE10160905B4 (en) * 2001-12-12 2007-07-19 Carl Freudenberg Kg Sealing arrangement for fuel cells, method for producing and using such a sealing arrangement
JP2004043745A (en) * 2002-07-16 2004-02-12 Uchiyama Mfg Corp Fluororubber composition
JP4706818B2 (en) * 2003-06-16 2011-06-22 Nok株式会社 Gasket for fuel cell
FR2887686B1 (en) * 2005-06-28 2010-08-13 Peugeot Citroen Automobiles Sa SEAL AND FUEL CELL COMPRISING SUCH A SEAL APPOSE TO BIPOLAR PLATES
JP4826159B2 (en) * 2005-07-27 2011-11-30 日産自動車株式会社 Fuel cell separator and seal molding method thereof
US8546045B2 (en) * 2005-09-19 2013-10-01 3M Innovative Properties Company Gasketed subassembly for use in fuel cells including replicated structures
JP4896508B2 (en) * 2005-12-14 2012-03-14 内山工業株式会社 Seal structure between components for fuel cell
JP5128068B2 (en) * 2005-12-19 2013-01-23 本田技研工業株式会社 Fuel cell seal structure
KR100803195B1 (en) * 2006-08-01 2008-02-14 삼성에스디아이 주식회사 Sealing member of cooling plate for fuel cell stack
JP2009117063A (en) * 2007-11-02 2009-05-28 Nok Corp Fluororubber composition for cell seals of fuel cells

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