JP6290603B2

JP6290603B2 - Gasket for fuel cell

Info

Publication number: JP6290603B2
Application number: JP2013236732A
Authority: JP
Inventors: 秀寿佐宗; 古賀　正太郎; 正太郎古賀; 哲也浦川; 豪士加藤; 和彦間所; 唯桑原; 正樹鎌倉
Original assignee: Nok Corp; Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Nok Corp; Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-11-15
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2033-11-15
Also published as: JP2015097154A

Description

本発明は、液体燃料を燃料側電極に直接供給する直接燃料供給型であって、液体燃料電池におけるスタックの各燃料電池セル間に形成される流路をシールするためのガスケットと、前記燃料電池セルの発電体における厚さ方向両側のガス拡散層（以下、ＧＤＬと略称する（ＧＤＬ：Gas Diffusion Layer））が一体化されたガスケットに関するものである。 The present invention is a liquid fuel to a direct fuel supply type supplied directly to the fuel side electrode, and a gasket for sealing a flow path formed between the fuel cell stack in liquids fuel cell, the fuel The present invention relates to a gasket in which gas diffusion layers (hereinafter abbreviated as GDL (GDL: Gas Diffusion Layer)) on both sides in the thickness direction of a power generation body of a battery cell are integrated.

従来、車両に搭載する燃料電池として、液体燃料を直接供給する直接液体燃料形燃料電池の開発が進められており、例えば、直接メタノール形燃料電池（ＤＭＦＣ：Direct Methanol Fuel Cell）などが知られている。そしてこの種の燃料電池の基本構造は、電解質膜（イオン交換膜）の両面に負極層（アノード）及び正極層（カソード）を設けた膜−電極複合体（以下、ＭＥＡと略称する（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly））を、カーボン、合成樹脂あるいは金属からなるセパレータで挟み込んでこれをひとつの発電単位（燃料電池セル）としている。そして、各燃料電池セルによる起電力は低いものであるが、多数の燃料電池セルを積層して電気的に直列に接続した燃料電池スタックとすることにより、必要な起電力が得られるようにしている。 Conventionally, development of a direct liquid fuel type fuel cell that directly supplies liquid fuel as a fuel cell mounted on a vehicle has been promoted. For example, a direct methanol type fuel cell (DMFC) is known. Yes. The basic structure of this type of fuel cell is a membrane-electrode assembly (hereinafter abbreviated as MEA (MEA)) in which a negative electrode layer (anode) and a positive electrode layer (cathode) are provided on both surfaces of an electrolyte membrane (ion exchange membrane). Membrane Electrode Assembly)) is sandwiched between separators made of carbon, synthetic resin or metal, and this is used as one power generation unit (fuel cell). And although the electromotive force by each fuel battery cell is low, a required electromotive force can be obtained by stacking a large number of fuel battery cells and electrically connecting them in series. Yes.

そしてこの種の燃料電池は、ＭＥＡのアノード側に供給される還元剤の燃料が還元されることによって電子が取り出され、電力を発生するものである。還元剤としては、メタノールなどのアルコール、ヒドラジンなどが用いられる。一方、ＭＥＡのカソード側に供給される酸化剤としては酸素や水などが用いられる。さらに、冷却が必要な場合は水や不凍液なども流通させる。そしてこれら複数種類の流体を燃料電池に供給するには、供給すべき空間からこれらの流体が散逸しないように、あるいは他の流体が混入したりすることがないように、これらの流体の流路を確実に密封する必要があり、このため、各燃料電池セルにはゴム状弾性を有する材料、特にゴム弾性体や熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂など、成形性の良い材料で成形されたガスケットが組み込まれている。 In this type of fuel cell, the reducing agent fuel supplied to the anode side of the MEA is reduced to extract electrons and generate electric power. As the reducing agent, alcohol such as methanol, hydrazine or the like is used. On the other hand, oxygen, water, or the like is used as the oxidant supplied to the cathode side of the MEA. In addition, when cooling is necessary, water and antifreeze are also distributed. In order to supply these types of fluids to the fuel cell, the flow paths of these fluids are used so that these fluids are not dissipated from the space to be supplied or other fluids are not mixed. Therefore, each fuel battery cell must be sealed with a rubber-like elastic material, in particular, a gasket formed of a material having good moldability such as a rubber elastic body, a thermoplastic elastomer, or a thermosetting resin. Is incorporated.

ガスケットは、ゴム状弾性を有するその本体部分（以下、ガスケット本体という）が燃料電池セルの構成部品であるセパレータ、ＭＥＡ、ＧＤＬなどに一体的に成形することにより、燃料電池スタック組み付けの際のハンドリング性を向上させることができる。通常、ガスケット本体がセパレータに一体化されたものである場合は、セパレータがカーボン、合成樹脂あるいは金属からなることから、比較的剛性が大きいためハンドリング性が良く、またセパレータに加工を施してガスケット装着溝を設けたり、セパレータの端部や、セパレータに開設されたマニホールド穴を位置決めの目印として利用して精度良く位置決めして積層することができる。 The gasket has a rubber-like elastic body part (hereinafter referred to as "gasket body") formed integrally with a separator, MEA, GDL or the like, which is a component of the fuel cell, thereby handling the fuel cell stack during assembly. Can be improved. Normally, when the gasket body is integrated with the separator, the separator is made of carbon, synthetic resin, or metal, so it is relatively rigid and easy to handle. A groove can be provided, or an end portion of the separator or a manifold hole formed in the separator can be used as a positioning mark for accurate positioning and lamination.

一方、ガスケット本体がＧＤＬに一体化されたものである場合は、通常、ガスケット本体はＧＤＬの最外周に途切れないように全周連続して賦形されている。そして、ＭＥＡにおけるアノード側とカソード側にそれぞれ独立したＧＤＬを配置する場合は、ガスケット本体も各ＧＤＬにそれぞれ別々に成形される。したがって、積層時には、アノード及びカソードを担持したＭＥＡを挟んでアノード側ＧＤＬ及びカソード側ＧＤＬを配置することによって燃料電池セルとする。しかしながら、ＧＤＬはカーボンクロスやカーボンフェルト、メタルファイバークロスなどの多孔質材料からなるものであって、ハンドリング時に変形しやすく、さらに板状又はシート状からなることからＧＤＬ自体に位置決めとして利用できる目印が無いため、セパレータに一体的に成形したもののように精度良くアノード側とカソード側にそれぞれ独立したＧＤＬに一体化されたガスケット本体同士(ガスケット間)を位置決めすることが難しく、積層時に各ガスケット間あるいはガスケットとＭＥＡの間などに位置ずれを生じる懸念があった。 On the other hand, when the gasket main body is integrated with the GDL, the gasket main body is generally shaped continuously all around so as not to be interrupted at the outermost periphery of the GDL. When the independent GDLs are arranged on the anode side and the cathode side in the MEA, the gasket main body is also separately molded into each GDL. Therefore, at the time of stacking, a fuel cell is obtained by arranging the anode side GDL and the cathode side GDL with the MEA carrying the anode and cathode interposed therebetween. However, GDL is made of a porous material such as carbon cloth, carbon felt, metal fiber cloth, etc., and is easily deformed during handling. Further, since it is made of a plate shape or a sheet shape, GDL itself has a mark that can be used for positioning. Therefore, it is difficult to position the gasket bodies (between gaskets) integrated in the GDL independent on the anode side and the cathode side with high accuracy like those molded integrally with the separator. There was a concern of causing a positional shift between the gasket and the MEA.

そして積層された各ガスケット間に位置ずれがある場合、面圧低下やモーメントの発生によりガスケットの倒れが生じて積層によるガスケット本体の圧縮反力が不安定になったり、密封性が不安定になったりするおそれがあった。 If there is a displacement between the laminated gaskets, the gasket will fall due to a decrease in surface pressure or moment, and the compression reaction force of the gasket body due to lamination becomes unstable, or the sealing performance becomes unstable. There was a risk of it.

特開２００２−４２８３８号公報JP 2002-42838 A

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、液体燃料を燃料側電極に直接供給する直接燃料供給型であって、ガスケット本体をガス拡散層に一体化した構造を備える液体燃料電池用ガスケットにおいて、積層の際に各ガスケット間の位置ずれが生じるのを防止することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the technical problem thereof is a direct fuel supply type in which liquid fuel is directly supplied to a fuel side electrode, and the gasket body is used as a gas diffusion layer. in the gasket for liquids fuel cell Ru with an integrated structure is to prevent the positional deviation between the gasket during lamination occurs.

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る燃料電池用ガスケットは、液体燃料電池に用いられるガスケットであって、燃料電池セルにおける膜−電極複合体のアノード側及びカソード側のそれぞれに配置されるガス拡散層に、これらのガス拡散層の外周を包囲するように板状基部に隆起形状をなすシールリップが形成されたガスケット本体が一体に成形されており、アノード側及びカソード側のうち一方の前記ガス拡散層に成形された前記ガスケット本体の板状基部に、他方の前記ガス拡散層に成形された前記ガスケット本体の板状基部の外周端部と嵌合又は遊嵌可能な段差面を形成したものである。 As means for effectively solving the above technical problem, the fuel cell gasket according to the invention of claim 1 is a gasket used for a liquid fuel cell, and is an anode of a membrane-electrode composite in a fuel cell. The gas diffusion layers arranged on the cathode side and the cathode side are integrally molded with a gasket body in which a sealing lip having a raised shape is formed on the plate-like base so as to surround the outer periphery of these gas diffusion layers. , the plate-like base portion of the anode side and the cathode side the gasket body which is molded into the gas diffusion layer of one of, fitting an outer peripheral edge of the plate-shaped base portion of the gasket body which is molded to the other of the gas diffusion layer A step surface that can be fitted or loosely fitted is formed.

このように構成すれば、アノード側及びカソード側のうち一方のガス拡散層に成形されたガスケット本体と、他方のガス拡散層に成形されたガスケット本体は、その一方の段差面と他方の板状基部の外周端部とが嵌合又は遊嵌された状態で、膜−電極複合体のアノード側及びカソード側に積層されることから、各ガスケットが互いに高精度に位置決めされる。 If comprised in this way, the gasket main body shape | molded by one gas diffusion layer in the anode side and the cathode side, and the gasket main body shape | molded by the other gas diffusion layer are the one step surface and the other plate shape. in a state where the outer edge of the base portion is fitted or loosely fitted film - from being stacked on the anode side and the cathode side of the electrode assembly, each gasket is precisely positioned to each other.

請求項２の発明に係る燃料電池用ガスケットは、請求項１に記載の構成において、アノード側及びカソード側のうち一方の前記ガス拡散層に成形された前記ガスケット本体の板状基部に、前記段差面の内周側に位置して、前記膜−電極複合体の外周端部と嵌合又は遊嵌可能な第二段差面を形成したものである。 Fuel cell gaskets according to the invention of claim 2 is the structure of claim 1, the plate-like base portion of the anode side and the cathode side the gasket body which is molded into the gas diffusion layer of one of said step located on the inner peripheral side surface, the film - is obtained by forming the outer edge of the electrode assembly and the fit or loosely fitted possible second step surface.

このように構成すれば、各ガスケットが互いに高精度に位置決めされると共に、アノード側及びカソード側のうち一方のガスケット本体の板状基部に形成された第二段差面と膜−電極複合体の外周端部が嵌合又は遊嵌によって、膜−電極複合体も高精度に位置決めされる。 If comprised in this way, while each gasket is positioned with high precision mutually, the 2nd level | step difference surface formed in the plate-shaped base part of one gasket main body among an anode side and a cathode side, and the outer periphery of a membrane electrode assembly The membrane electrode assembly is also positioned with high accuracy by the end fitting or loose fitting.

本発明に係る燃料電池用ガスケットによれば、積層時に各ガスケットが互いに高精度に位置決めされるため、位置ずれによって圧縮反力や密封面圧が不安定になるのを有効に防止して、密封の信頼性、ひいては燃料電池の信頼性を向上することができる。 According to the fuel cell gasket according to the present invention, the gaskets are positioned with high accuracy at the time of stacking, so that it is possible to effectively prevent the compression reaction force and the sealing surface pressure from becoming unstable due to misalignment. The reliability of the fuel cell and the reliability of the fuel cell can be improved.

本発明に係る燃料電池用ガスケットが適用される燃料電池の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell to which the gasket for fuel cells which concerns on this invention is applied. 本発明に係る燃料電池用ガスケットが適用される燃料電池のセルを示す平面図である。It is a top view which shows the cell of the fuel cell to which the gasket for fuel cells which concerns on this invention is applied. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第一の実施の形態を、図２におけるＡ−Ａ位置で切断して示す未積層状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the non-laminated state which cut | disconnects and shows preferable 1st embodiment of the gasket for fuel cells which concerns on this invention in the AA position in FIG. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第一の実施の形態を、図２におけるＡ−Ａ位置で切断して示す積層状態の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the lamination | stacking state which cut | disconnects and shows preferable 1st embodiment of the gasket for fuel cells which concerns on this invention in the AA position in FIG. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第二の実施の形態を、図２におけるＡ−Ａ位置で切断して示す未積層状態の要部断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part in a non-laminated state showing a second preferred embodiment of the gasket for a fuel cell according to the present invention cut at the position AA in FIG. 2. 本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第二の実施の形態を、図２におけるＡ−Ａ位置で切断して示す積層状態の要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part in a laminated state showing a second preferred embodiment of the gasket for a fuel cell according to the present invention by cutting at a position AA in FIG. 2.

以下、本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず図１は、本発明に係る燃料電池用ガスケットが適用される燃料電池の概略構成を示すものであり、図２は、燃料電池におけるひとつの発電単位である燃料電池セルを示すものである。 Hereinafter, preferred embodiments of a gasket for a fuel cell according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a schematic configuration of a fuel cell to which a fuel cell gasket according to the present invention is applied, and FIG. 2 shows a fuel cell as one power generation unit in the fuel cell.

すなわちこの種の燃料電池は、電解質膜の一方の面に負極層（アノード）を設けると共に他方の面に正極層（カソード）を設けた膜−電極複合体（以下、ＭＥＡと略称する）１を、厚さ方向両側から、カーボンクロスやカーボンフェルト、メタルファイバークロスなどガスの流通を許容する無数の微細貫通空隙を有する多孔質材料からなる板状又はシート状のガス拡散層（以下、ＧＤＬと略称する）２，３を介して、カーボン、合成樹脂あるいは金属からなるセパレータ４，５で挟み込み、これを発電の最小単位である燃料電池セル１０として、この燃料電池セル１０を複数組積層し、不図示のボルト、ナット等の締め付け機構により一体化して燃料電池スタックが構成されるものである。 That is, this type of fuel cell has a membrane-electrode assembly (hereinafter abbreviated as MEA) 1 in which a negative electrode layer (anode) is provided on one surface of an electrolyte membrane and a positive electrode layer (cathode) is provided on the other surface. A plate-like or sheet-like gas diffusion layer (hereinafter abbreviated as GDL) made of a porous material having innumerable fine through-holes that allow gas to flow from both sides in the thickness direction, such as carbon cloth, carbon felt, and metal fiber cloth. 2) and 3) are sandwiched by separators 4 and 5 made of carbon, synthetic resin or metal, and this is used as a fuel cell 10 which is the minimum unit of power generation. The fuel cell stack is configured by being integrated by a tightening mechanism such as the illustrated bolt or nut.

一方のＧＤＬ２（以下、第一ＧＤＬ２という）の外周側には、ゴム状弾性材料（ゴム弾性体又はゴム状弾性を有する熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂など）からなる第一ガスケット本体６が一体に成形されており、他方のＧＤＬ３（以下、第二ＧＤＬ３という）の外周側には、第一ガスケット本体６と同じゴム状弾性材料からなる第二ガスケット本体７が一体に成形されている。 On the outer peripheral side of one GDL 2 (hereinafter referred to as the first GDL 2), a first gasket body 6 made of a rubber-like elastic material (rubber elastic body, thermoplastic elastomer having rubber-like elasticity, thermosetting resin, etc.) is integrated. A second gasket body 7 made of the same rubber-like elastic material as that of the first gasket body 6 is integrally formed on the outer peripheral side of the other GDL 3 (hereinafter referred to as second GDL 3).

なお、第一ＧＤＬ２は、ＭＥＡ１のアノード側及びカソード側のうち一方に積層配置されるものであり、第二ＧＤＬ３は、ＭＥＡ１のアノード側及びカソード側のうち他方に積層配置されるものである。また、第一ガスケット本体６及び第二ガスケット本体７は、請求項１に記載されたガスケット本体に相当するものである。 The first GDL2 is stacked on one of the anode side and the cathode side of the MEA1, and the second GDL3 is stacked on the other of the anode side and the cathode side of the MEA1. The first gasket body 6 and the second gasket body 7 correspond to the gasket body described in claim 1.

セパレータ４，５と、第一ＧＤＬ２に一体成形された第一ガスケット本体６には、それぞれ複数のマニホールド孔４ａ，５ａ，６ａが開設されており、積層状態では、セパレータ４，５のマニホールド孔４ａ，５ａと第一ガスケット本体６のマニホールド孔６ａが互いに重合（連通）されることによって還元剤（液体燃料）、酸化剤や冷媒の供給通路及び排出通路（マニホールド）１０ａが形成されるようになっている。 A plurality of manifold holes 4a, 5a, and 6a are formed in the separators 4 and 5 and the first gasket body 6 integrally formed with the first GDL 2, and the manifold holes 4a of the separators 4 and 5 are formed in a stacked state. , a reducing agent (liquids fuels) by 5a and manifold holes 6a of the first gasket body 6 is polymerized (communication) with each other, so that the supply passage and the discharge passage (manifold) 10a of the oxidizing agent and the coolant are formed It has become.

そしてこの燃料電池は、各燃料電池セル１０において、マニホールド孔を流通する還元剤が、第一ＧＤＬ２及び第二ＧＤＬ３のうちの一方のＧＤＬを介してＭＥＡ１のアノード側に供給され、他のマニホールド孔を流通する酸化剤が、第一ＧＤＬ２及び第二ＧＤＬ３のうちの他方のＧＤＬを介してＭＥＡ１のカソード側に供給され、還元剤の水素原子と酸化剤の酸素から水を生成する反応によって電力を発生するものである。そして、各燃料電池セル１による起電力は低いものであるが、多数の燃料電池セル１を積層して電気的に直列に接続した燃料電池スタックとすることによって、必要な高電圧を得るものである。 In this fuel cell, in each fuel cell 10, the reducing agent flowing through the manifold hole is supplied to the anode side of the MEA 1 via one GDL of the first GDL 2 and the second GDL 3, and the other manifold hole Is supplied to the cathode side of the MEA 1 via the other GDL of the first GDL2 and the second GDL3, and power is generated by a reaction that generates water from hydrogen atoms of the reducing agent and oxygen of the oxidizing agent. It is what happens. And although the electromotive force by each fuel cell 1 is low, by obtaining a fuel cell stack in which a large number of fuel cells 1 are stacked and electrically connected in series, the necessary high voltage is obtained. is there.

図３及び図４は、本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第一の実施の形態として、ＭＥＡ１と、第一ＧＤＬ２及びこれと一体の第一ガスケット本体６と、第二ＧＤＬ３及びこれと一体の第二ガスケット本体７を図２のＡ−Ａ位置で切断して示すものである。 FIGS. 3 and 4 show, as a preferred first embodiment of the fuel cell gasket according to the present invention, the MEA 1, the first GDL 2, the first gasket main body 6 integrated with the MEA 1, the second GDL 3, and the integral with the second GDL 3. The 2nd gasket main body 7 of this is cut | disconnected and shown by the AA position of FIG.

図３に示すように、第一ガスケット本体６は、そのゴム状弾性材料の一部が第一ＧＤＬ２の端縁部に含浸して硬化することによって、この第一ＧＤＬ２の外周を包囲するように一体に成形されている。なお、参照符号２１は、第一ＧＤＬ２に第一ガスケット本体６のゴム状弾性材料が含浸された領域（含浸部）を示す。 As shown in FIG. 3, the first gasket body 6 surrounds the outer periphery of the first GDL 2 by a part of the rubber-like elastic material impregnating and curing the edge of the first GDL 2. It is molded integrally. Reference numeral 21 indicates a region (impregnated portion) in which the first GDL 2 is impregnated with the rubber-like elastic material of the first gasket body 6.

第一ガスケット本体６には、その板状基部６１におけるＭＥＡ１との積層面に対して厚さ方向反対側を向いた面（図３における下面）に、第一ＧＤＬ２の外周（含浸部２１の外周）を取り囲むように延びる断面山形の隆起形状をなすシールリップ６２と、マニホールド孔６ａの外周を取り囲むように延びる断面山形の隆起形状をなすシールリップ６３が形成され、ＭＥＡ１との積層面と同じ側の面（図３における上面）に、シールリップ６３と背中合わせでマニホールド孔６ａの外周を取り囲むように延びる断面山形の隆起形状をなすシールリップ６４と、ＭＥＡ１の外周を取り囲むように延びる段差面６５が形成されている。この段差面６５は、シールリップ６４よりも低い突条６６の内周面をなすように形成されている。 The first gasket body 6 has an outer periphery of the first GDL 2 (an outer periphery of the impregnated portion 21) on a surface (the lower surface in FIG. 3) facing the opposite side in the thickness direction with respect to the laminated surface of the plate-like base 61 with the MEA 1. ) And a seal lip 62 having a mountain-shaped ridge shape extending so as to surround the outer periphery of the manifold hole 6a, and a seal lip 63 having a mountain-shaped ridge shape extending so as to surround the outer periphery of the manifold hole 6a. 3 (upper surface in FIG. 3), a seal lip 64 having a mountain-shaped raised section extending so as to surround the outer periphery of the manifold hole 6a back to back with the seal lip 63, and a step surface 65 extending so as to surround the outer periphery of the MEA 1. Is formed. The step surface 65 is formed so as to form an inner peripheral surface of the protrusion 66 lower than the seal lip 64.

また、第一ガスケット本体６の板状基部６１は、段差面６５を境にして外周側が内周側より相対的に厚肉となっており、段差面６５より内周側では、第一ＧＤＬ２と略同等の厚さに形成されている。 Further, the plate-like base 61 of the first gasket body 6 is relatively thicker on the outer peripheral side than the inner peripheral side with respect to the step surface 65, and on the inner peripheral side from the step surface 65, the first GDL 2 They are formed to have approximately the same thickness.

一方、第二ガスケット本体７は、そのゴム状弾性材料の一部が第二ＧＤＬ３の端縁部に含浸して硬化することによって、この第二ＧＤＬ３の外周を包囲するように一体に成形されている。なお、参照符号３１は、第一ＧＤＬ２に第二ガスケット本体７のゴム状弾性材料が含浸された領域（含浸部）を示す。 On the other hand, the second gasket body 7 is integrally formed so as to surround the outer periphery of the second GDL 3 by impregnating and curing a part of the rubber-like elastic material on the edge of the second GDL 3. Yes. Reference numeral 31 indicates a region (impregnated portion) in which the first GDL 2 is impregnated with the rubber-like elastic material of the second gasket body 7.

第二ガスケット本体７には、その板状基部７１におけるＭＥＡ１との積層面に対して厚さ方向反対側を向いた面（図３における上面）に、第二ＧＤＬ３の外周（含浸部３１の外周）を取り囲むように延びる断面山形の隆起形状をなすシールリップ７２が形成されている。 The second gasket main body 7 has an outer periphery of the second GDL 3 (an outer periphery of the impregnated portion 31) on a surface (upper surface in FIG. 3) facing the laminated surface with the MEA 1 in the plate base 71. A seal lip 72 having a ridge shape with a mountain-shaped cross section extending so as to surround the outer periphery) is formed.

また、第二ガスケット本体７の板状基部７１は、第二ＧＤＬ３と略同等の厚さに形成されており、その外周端部７１ａの平面形状の大きさは、第一ガスケット本体６の段差面６５の平面形状よりも僅かに小さく形成されており、したがってこの第二ガスケット本体７は、図４に示すように、前記段差面６５の内周に嵌め込み可能となっている。また、前記段差面６５の高さは、ＭＥＡ１と第二ガスケット本体７の板状基部の厚さの和と同等又はそれ以上となっている。 Further, the plate-like base 71 of the second gasket body 7 is formed to have a thickness substantially equal to that of the second GDL 3, and the size of the planar shape of the outer peripheral end 71a is the step surface of the first gasket body 6. Therefore, the second gasket body 7 can be fitted into the inner periphery of the stepped surface 65 as shown in FIG. Further, the height of the step surface 65 is equal to or greater than the sum of the thicknesses of the plate-like base portions of the MEA 1 and the second gasket body 7.

図４に示す積層状態では、ＭＥＡ１を、その厚さ方向両側から第一ＧＤＬ２及びこれと一体の第一ガスケット本体６と、第二ＧＤＬ３及びこれと一体の第二ガスケット本体７を介してセパレータ４，５で挟持することによって燃料電池セル１０が構成される。このとき、ＭＥＡ１の外周部は、その両側の第一ガスケット本体６及び第二ガスケット本体７によって密接状態で挟持され、第一ガスケット本体６に形成されたシールリップ６２，６３，６４及び第二ガスケット本体７に形成されたシールリップ７２は、適当に圧縮された状態でセパレータ４，５に密接され、これによって、ＭＥＡ１と第一ＧＤＬ２及び第二ＧＤＬ３が積層された発電領域の周囲が密封されると共に、セパレータ４，５のマニホールド孔４ａ，５ａと前記発電領域との間の流路から還元剤又は酸化剤が漏れないように前記流路が密封される。 In the laminated state shown in FIG. 4, the MEA 1 is separated from both sides in the thickness direction through the first GDL 2 and the first gasket body 6 integral with the first GDL 2, and the second GDL 3 and the second gasket body 7 integral with the separator 4. , 5, the fuel battery cell 10 is configured. At this time, the outer peripheral portion of the MEA 1 is tightly sandwiched between the first gasket body 6 and the second gasket body 7 on both sides thereof, and the seal lips 62, 63, 64 formed on the first gasket body 6 and the second gasket. The seal lip 72 formed on the main body 7 is in close contact with the separators 4 and 5 in an appropriately compressed state, and thereby, the periphery of the power generation region where the MEA 1, the first GDL 2 and the second GDL 3 are stacked is sealed. At the same time, the flow path is sealed so that the reducing agent or the oxidizing agent does not leak from the flow path between the manifold holes 4a, 5a of the separators 4, 5 and the power generation region.

以上のように構成された第一の実施の形態によれば、積層の際に、第一ＧＤＬ２に一体成形された第一ガスケット本体６と、第二ＧＤＬ３に一体成形された第二ガスケット本体７は、第一ガスケット本体６に形成された段差面６５と第二ガスケット本体７の板状基部７１の外周端部７１ａが互いに遊嵌されることから、互いに高精度に位置決めされる。 According to the first embodiment configured as described above, the first gasket main body 6 integrally formed with the first GDL 2 and the second gasket main body 7 integrally formed with the second GDL 3 at the time of lamination. Since the stepped surface 65 formed on the first gasket body 6 and the outer peripheral end 71a of the plate-like base 71 of the second gasket body 7 are loosely fitted to each other, they are positioned with high accuracy.

したがって、積層過程で、剛性の低い第一ＧＤＬ２に一体成形された第一ガスケット本体６と、剛性の低い第二ＧＤＬ３に一体成形された第二ガスケット本体７を互いに位置決めする作業を容易に行うことができ、しかも第一ガスケット本体６に形成されたシールリップ６２と第二ガスケット本体７に形成されたシールリップ７２が同じ位置で圧縮されるので、積層によるシールリップ６２，７２の圧縮反力が不安定になったり、密封性が不安定になったりすることがない。 Accordingly, the first gasket body 6 integrally formed with the first GDL 2 having low rigidity and the second gasket body 7 integrally formed with the second GDL 3 having low rigidity can be easily positioned with respect to each other in the lamination process. In addition, since the seal lip 62 formed on the first gasket body 6 and the seal lip 72 formed on the second gasket body 7 are compressed at the same position, the compression reaction force of the seal lips 62, 72 due to lamination is reduced. It does not become unstable or the sealing performance becomes unstable.

次に図５及び図６は、本発明に係る燃料電池用ガスケットの好ましい第二の実施の形態として、ＭＥＡ１と、第一ＧＤＬ２及びこれと一体の第一ガスケット本体６と、第二ＧＤＬ３及びこれと一体の第二ガスケット本体７を図２のＡ−Ａ位置で切断して示すものである。 Next, FIG. 5 and FIG. 6 show, as a second preferred embodiment of the fuel cell gasket according to the present invention, the MEA 1, the first GDL 2, the first gasket body 6 integrated with the MEA 1, the second GDL 3, and the second GDL 3. The 2nd gasket main body 7 integral with is cut | disconnected and shown by the AA position of FIG.

この第二の実施の形態において、上述した第一の実施の形態と異なるところは、第一ＧＤＬ２に一体に成形された第一ガスケット本体６に、第二ＧＤＬ３に一体に成形された第二ガスケット本体７の板状基部７１の外周端部７１ａと遊嵌可能な段差面６５の内周側に位置して、ＭＥＡ１の外周端部１ａと遊嵌可能な第二段差面６７を形成した点にある。 In this second embodiment, the difference from the first embodiment described above is that the first gasket body 6 molded integrally with the first GDL 2 and the second gasket molded integrally with the second GDL 3 The second step surface 67 that can be loosely fitted to the outer peripheral end 1a of the MEA 1 is formed on the inner peripheral side of the stepped surface 65 that can be loosely fitted to the outer peripheral end 71a of the plate-like base 71 of the main body 7. is there.

第二段差面６７は、段差面６５を形成している突条６６よりも突出高さの低い第二突条６８の内周面をなすように形成されている。また、第二ガスケット本体７の板状基部７１の外周端部７１ａの近傍には、前記第二突条６８と遊嵌可能な第三段差面７１ｂが形成されている。その他の部分は、第一の実施の形態と同様に構成することができる。 The second step surface 67 is formed so as to form the inner peripheral surface of the second protrusion 68 having a protrusion height lower than that of the protrusion 66 forming the step surface 65. A third step surface 71 b that can be loosely fitted to the second protrusion 68 is formed in the vicinity of the outer peripheral end 71 a of the plate-like base 71 of the second gasket body 7. Other parts can be configured in the same manner as in the first embodiment.

以上のように構成された第二の実施の形態によれば、第一の実施の形態と同様、積層の際に、第一ＧＤＬ２に一体成形された第一ガスケット本体６と、第二ＧＤＬ３に一体成形された第二ガスケット本体７は、第一ガスケット本体６に形成された段差面６５と第二ガスケット本体７の板状基部７１の外周端部７１ａが互いに遊嵌されることによって、互いに高精度に位置決めされる。 According to the second embodiment configured as described above, similarly to the first embodiment, the first gasket body 6 integrally formed with the first GDL 2 and the second GDL 3 are laminated at the time of lamination. The integrally molded second gasket main body 7 has a height difference between the stepped surface 65 formed on the first gasket main body 6 and the outer peripheral end 71a of the plate-like base 71 of the second gasket main body 7. Positioned with accuracy.

加えて、第二ガスケット本体７の板状基部７１は、積層時に第三段差面７１ｂと第二突条６８が互いに遊嵌されることによっても位置決めされ、しかも、ＭＥＡ１もその外周端部１ａが第二突条６８による第二段差面６７と遊嵌されることによって、ＭＥＡ１とＧＤＬ(第一ＧＤＬ２、第二ＧＤＬ３)及びこれと一体のガスケット本体(第一ガスケット本体６、第二ガスケット本体７)が高精度に位置決めされる。 In addition, the plate-like base 71 of the second gasket body 7 is also positioned by loosely fitting the third stepped surface 71b and the second protrusion 68 during lamination, and the MEA 1 also has an outer peripheral end 1a. By loosely fitting with the second step surface 67 by the second protrusion 68, the MEA 1 and the GDL (first GDL2, second GDL3) and the gasket main body (the first gasket main body 6, the second gasket main body 7). ) Is positioned with high accuracy.

したがって、積層過程でそれ自体に位置決めとして利用できる目印がないシート状のＭＥＡ１と、それ自体に位置決めとして利用できる目印がない板状又はシート状のＧＤＬ２に一体成形された第一ガスケット本体６と、それ自体に位置決めとして利用できる目印がない板状又はシート状のＧＤＬ３に一体成形された第二ガスケット本体７を互いに位置決めする作業を一層容易に行うことができ、しかも第一ガスケット本体６に形成されたシールリップ６２と第二ガスケット本体７に形成されたシールリップ７２が同じ位置で圧縮されるので、積層によるシールリップ６２，７２の圧縮反力が不安定になったり、密封性が不安定になったりすることがない。 Therefore, a sheet-like MEA 1 without a mark that can be used as a positioning in itself in the lamination process, and a first gasket body 6 integrally formed with a plate-like or sheet-like GDL 2 without a mark that can be used as a positioning in itself, The operation of positioning the second gasket body 7 integrally formed in the plate-like or sheet-like GDL 3 having no mark that can be used for positioning itself can be performed more easily, and is formed on the first gasket body 6. Since the seal lip 62 and the seal lip 72 formed on the second gasket body 7 are compressed at the same position, the compression reaction force of the seal lips 62 and 72 due to lamination becomes unstable or the sealing performance becomes unstable. It will never become.

なお、上述した第一及び第二の実施の形態では、ＭＥＡ１と第一ＧＤＬ２及び第二ＧＤＬ３が積層された発電領域の周囲を密封するシールリップ６２，７２と、マニホールド１０ａの周囲を密封するシールリップ６３，６４が互いに独立して形成されたものを示したが、発電領域の周囲を密封するシールリップが、一部のマニホールド１０ａを包囲するように延びるように形成されたものとしても良い。 In the first and second embodiments described above, the seal lips 62 and 72 that seal the periphery of the power generation region in which the MEA 1, the first GDL2, and the second GDL3 are stacked, and the seal that seals the periphery of the manifold 10a. Although the lips 63 and 64 are formed independently of each other, a seal lip that seals the periphery of the power generation region may be formed to extend so as to surround a part of the manifold 10a.

１ＭＥＡ（膜−電極複合体）
２第一ＧＤＬ（ガス拡散層）
３第二ＧＤＬ（ガス拡散層）
４，５セパレータ
６第一ガスケット本体（ガスケット本体）
６５段差面
６６突条
６７第二段差面
６８第二突条
７第二ガスケット本体（ガスケット本体） 1 MEA (membrane-electrode composite)
2 First GDL (gas diffusion layer)
3 Second GDL (gas diffusion layer)
4,5 Separator 6 First gasket body (gasket body)
65 Stepped surface 66 Projection 67 Second stepped surface 68 Second projection 7 Second gasket body (gasket body)

Claims

A gasket used for a liquid fuel cell, wherein a gas diffusion layer disposed on each of an anode side and a cathode side of a membrane-electrode complex in a fuel cell unit is surrounded by a plate so as to surround the outer periphery of these gas diffusion layers. gasket body which sealing lip is formed on Jo base forms a ridge shape are integrally formed, a plate-shaped base of the anode and cathode sides said gasket body formed into the gas diffusion layer of one of the other fuel cell gaskets, wherein the forming the outer peripheral edge portion and the fit or loosely possible stepped surface of the plate-shaped base portion of the gasket body which is formed into the gas diffusion layer.

A plate-like base portion of the anode side and the cathode side the gasket body which is molded into the gas diffusion layer of one of the, located on the inner peripheral side of the stepped surface, the film - fitted with the outer peripheral edge portion of the electrode assembly The fuel cell gasket according to claim 1, wherein a second stepped surface that can be joined or loosely fitted is formed.