JP6966194B2 - 燃料電池用フレームガスケットおよびその成形方法 - Google Patents
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Description
前記第1突起部は、弾性のある第2ベース素材を含む材料で形成されてもよい。
前記第1ベース素材は前記第2ベース素材と同じ素材であり、前記基底部と前記第1突起部とは一体に成形されてもよい。
前記基底部には、前記第1ベース素材の含量を100phr(Parts per Hundred Rubber)とするとき、前記強化繊維が10〜30phrとなる割合で混合されてもよい。
前記第1突起部は弾性のある第2ベース素材を含む材料で形成され、前記第2ベース素材は前記第1ベース素材より硬度が低い素材であってもよい。
前記強化繊維は炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維のうちの少なくとも1種を含んでもよい。
前記複数の第1突起部は、傾きが変化するように前記基底部の一面に延設されてもよい。
前記複数の第1突起部は、前記基底部の一面の端部に、互いに並んでジグザグ状に延設されるか、或いは互いに交差するように延設されてもよい。
前記基底部は、燃料電池のアノード分離板とカソード分離板とが対向して形成する冷却面の外郭部に沿って前記アノード分離板と前記カソード分離板との間に配置されてもよい。
前記基底部は、前記燃料電池スタックのエンドセルヒーターの外郭部に沿って配置され、一面が前記エンドセルヒーターに接触し、他面が燃料電池のエンドプレートに接触してもよい。
第二に、本発明は、インサート部材、ガスケット、およびインサートとの一体化工程、一体化成形品の後処理工程、およびインサート洗浄工程などの無駄な工程の取り除くことができ、加工費のコスト削減効果がある。
それだけでなく、他のスタック構成部品、例えば気体拡散層や膜電極接合体などと一体に締結する際に発生する公差を、硬度の低い第1突起部20または第2突起部30が吸収することができるようにすることにより、燃料電池を構成する各セルの電気化学的性能の均一性が向上する。
図2は、本発明の実施形態に係る燃料電池用フレームガスケットの断面を示す概略図である。 図2に示す例は、基本的に図1と同様の構成であるものの、図1とは異なり、前記第1突起部20を基底部10の両面に対向配置しており、これにより燃料電池の密封性を図1の密封性より向上させることができる。
図3に示す例は、基本的に図1と同様の構成に加え、図1とは異なり前記第1突起部20上にさらに前記第2ベース素材からなる第2突起部30を有している。すなわち、図3に示す例は、突起部を第1突起部20と第2突起部30にして2段階で構成している。ここで、第2突起部30の幅は前記強化繊維B21の繊維長よりも狭く、前記第1突起部20の幅は前記強化繊維B21の繊維長よりも広く構成することができる。
図1乃至図4の構造のいずれを選択しても、第1突起部20は基底部10の上に複数個設けることが可能である。
さらに、図8に示すように、互いに交差するように配置されて閉ループを形成してもよい。例えば、第1突起部20がジグザグ状に傾きを持ち、その傾きが変化するように閉ループを構成することができる。
図9のグラフから確認することができるように、基底部10と第1突起部20とを一度に成形しても、基底部10における強化繊維A11の含有量をより高くなるようにすることができる。このような構造に製作された燃料電池用ガスケットは、従来技術ガスケットに比べて、剛性が著しく強化される。
一方、炭素繊維の含量が40phr以上ではむしろEPDMゴムとの混合性が悪くなって成形作業性が低下する。したがって、炭素繊維のEPDMゴムとの混合性、剛性補強、製品原価および後述の絶縁抵抗の面で、炭素繊維の含量を10〜30phrにすることが好ましい。
図10のグラフに示すように、従来技術に比べ、EPDMにアラミド繊維またはガラス繊維を混合した場合には体積抵抗が大幅には減少しないため、前記強化繊維を混合してもガスケットの電気絶縁性に大きな問題がないことを確認することができた。
11 強化繊維A
20 第1突起部
21 強化繊維B
30 第2突起部
40 凹部
Claims (15)
- 燃料電池スタックの密封のために、分離板、膜電極接合体、またはエンドプレートの外郭部に沿って配置され、所定の幅および高さをもって前記分離板、膜電極接合体、またはエンドプレートの外郭部に沿って延設され、弾性のある第1ベース素材および該第1ベース素材に混合される強化繊維からなる基底部と、
前記基底部の一面の端部から突出して延設され、弾性のある材質からなる第1突起部と、を含んでなり、
前記第1突起部の幅は、前記強化繊維の繊維長より狭いことを特徴とする燃料電池用フレームガスケット。 - 前記第1突起部は、前記基底部の一面の端部に前記基底部に沿って延設され、前記基底部と前記第1突起部とは、前記分離板、前記膜電極接合体、または前記エンドプレートの外郭部に沿って延設され、閉ループを形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1突起部は、弾性のある第2ベース素材を含む材料で形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1ベース素材は、前記第2ベース素材と同じ素材であり、前記基底部と前記第1突起部とは一体に成形されたことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1突起部は、弾性のある第2ベース素材および該第2ベース素材に混合される強化繊維を含む材料で形成され、前記第1突起部内の強化繊維の含量は、前記基底部内の強化繊維の含量より少ないことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記基底部には、前記第1ベース素材の含量を100phrとするとき、前記強化繊維が10〜30phrとなる割合で混合されたことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1ベース素材は、EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)ゴム、フッ素ゴム、またはシリコーン系ゴムのうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1突起部は、弾性のある第2ベース素材を含む材料で形成され、前記第2ベース素材は、前記第1ベース素材より硬度が低い素材であることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維およびアラミド繊維のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 燃料電池スタックの密封のために、分離板、膜電極接合体、またはエンドプレートの外郭部に沿って配置され、所定の幅および高さをもって前記分離板、膜電極接合体、またはエンドプレートの外郭部に沿って延設され、弾性のある第1ベース素材および該第1ベース素材に混合される強化繊維からなる基底部と、
前記基底部の一面の端部から突出して延設され、弾性のある材質からなる第1突起部と、を含んでなり、
前記第1突起部は、弾性のある第2ベース素材を含む材料で形成され、前記第1突起部の一面の端部に前記第2ベース素材で形成された第2突起部をさらに含んでなり、
前記第2突起部の幅は、前記強化繊維の繊維長より狭く、前記第1突起部の幅は、前記強化繊維の繊維長より広いことを特徴とする燃料電池用フレームガスケット。 - 前記第1突起部は、前記基底部の一面の端部に複数個が隔設され、前記複数の第1突起部は前記基底部の一面でそれぞれ閉ループを形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記複数の第1突起部は、傾きが変化するように前記基底部の一面に延設されることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記複数の第1突起部は、前記基底部の一面の端部に、互いに並んでジグザグ状に延設されるか、或いは互いに交差するように延設されることを特徴とする請求項11に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 前記第1突起部は前記基底部の両面それぞれの端部に複数個が隔設され、前記複数の第1突起部は前記基底部の両面それぞれで閉ループを形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケット。
- 請求項1に記載の燃料電池用フレームガスケットを成形する方法であって、弾性のある第1ベース素材と強化繊維とが混合された素材で基底部を成形する段階と、
前記基底部の上端に弾性のある第2ベース素材を含む材料で第1突起部を成形する段階と、
を含んでなることを特徴とする燃料電池用フレームガスケットの成形方法。
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