JP7322814B2 - 燃料電池セルの製造方法 - Google Patents
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Description
次に、図9に示すように、セパレータ40の表面40bの一部にレーザL(例えば、YAGレーザ)を照射することによって、レーザの照射範囲内の炭素膜43を除去する。これによって、炭素膜43が除去された範囲40sを形成する。ここでは、レーザスポットを移動させることによって、範囲40sを形成する。図4に示すように、範囲40sは、溝44(すなわち、流路77)から離れた位置に形成される。表面40bの一部の範囲(例えば、III-III線が位置する範囲)では、範囲40sは溝44(すなわち、流路77)に沿って伸びるように形成される。なお、レーザの照射範囲の幅(すなわち、範囲40sの幅)は、1~10mmとすることができる。炭素膜43はレーザを吸収し易いので、レーザの照射範囲内でセパレータ40が高温に加熱される。これによって、炭素膜43が蒸発して除去される。また、金属板41の表面に汚れ(例えば、潤滑油の残渣)が付着している場合には、炭素膜43とともに汚れが蒸発する。したがって、範囲40s内に汚れがほとんど存在しない状態で金属板41が露出する。同様に、セパレータ40の表面40aの一部にレーザを照射することによってその照射範囲内の炭素膜42を除去し、図3、6に示すように炭素膜42が除去された範囲40tを形成する。同様に、セパレータ50の表面50aの一部にレーザを照射することによってその照射範囲内の炭素膜52を除去し、図3、5に示すように炭素膜が除去された範囲50sを形成する。図5に示すように、範囲50sは、溝54(すなわち、流路78)から離れた位置に形成される。表面50aの一部の範囲(例えば、III-III線が位置する範囲)では、範囲50sは溝54(すなわち、流路78)に沿って伸びるように形成される。
次に、図10に示すように、樹脂フレーム30の貫通孔36内にMEA20を配置した状態で、樹脂フレーム30をセパレータ40とセパレータ50で挟み込む。ここでは、セパレータ40の表面40bを樹脂フレーム30とMEA20に接触させるとともに、セパレータ50の表面50aを樹脂フレーム30とMEA20に接触させる。このように、セパレータ40、50によって樹脂フレーム30の貫通孔36を塞いだ状態で、セパレータ40、50を樹脂フレーム30に接着する。すなわち、まず、図10に示すように、セパレータ40、樹脂フレーム30及びセパレータ50の積層体の一部を、金型90、92によって挟む。ここでは、積層体のうちの範囲40s、50sを含む部分を金型90、92によって挟む。次に、金型90、92によって積層体を加圧しながら、その加圧された部分(すなわち、範囲40s、50sを含む部分)を金型90、92を介して150~180℃に加熱する。すると、金型90、92の近傍において、樹脂層32、33が軟化する。その後、積層体を冷却すると、軟化していた樹脂層32、33が硬化する。これによって、図11に示すように、樹脂層32が接着範囲40u内でセパレータ40に接着され、樹脂層33が接着範囲50u内でセパレータ50に接着される。接着範囲40u、50uは、金型90、92によって加圧された加圧範囲である。接着範囲40uは、流路77から離れた位置に形成される。接着範囲40uは、範囲40sに沿って形成される。したがって、図4に示された範囲40sと同様に、接着範囲40uは表面40bの一部の範囲(例えば、III-III線が位置する範囲)において、流路77に沿って伸びるように形成される。図11に示すように、接着範囲50uは、流路78から離れた位置に形成される。接着範囲50uは、範囲50sに沿って形成される。したがって、図5に示された範囲50sと同様に、接着範囲50uは表面50aの一部の範囲(例えば、III-III線が位置する範囲)において、流路78に沿って伸びるように形成される。ここでは、図11に示すように、範囲40sよりも広い接着範囲40u内で樹脂層32がセパレータ40に接着される。このため、樹脂層32は、範囲40s内の全域で金属板41に接着される。レーザの照射によって範囲40s内の金属板41の表面から汚れが除去されているので、樹脂層32は金属板41に高い接着力で接着される。また、範囲50sよりも広い接着範囲50u内で樹脂層33がセパレータ50に接着される。このため、樹脂層33は、範囲50s内の全域で金属板51に接着される。レーザの照射によって範囲50s内の金属板51の表面から汚れが除去されているので、樹脂層33は金属板51に高い接着力で接着される。
次に、図3に示すように、セパレータ40の表面40aの範囲40tにガスケット46を接着する。ガスケット46は、接着剤により接着されてもよいし、ガスケット46を硬化するときにガスケット46がセパレータ40に接着されてもよい。レーザの照射によって範囲40t内の金属板41の表面から汚れが除去されているので、ガスケット46は金属板41に高い接着力で接着される。ガスケット46を接着することで、図3に示す燃料電池セル12が完成する。
燃料電池セル:12
MEA:20
電解質膜:21
アノード層:22
カソード層:23
樹脂フレーム:30
樹脂層:31~33
セパレータ:40
金属板:41
炭素膜:42~43
ガスケット:46
セパレータ:50
金属板:51
炭素膜:52~53
燃料ガス流路77
酸化剤ガス流路78
冷媒流路80
Claims (5)
- 燃料電池セルの製造方法であって、
金属板と前記金属板の表面を覆う炭素膜とを有するセパレータの前記炭素膜にレーザを照射することによって、前記レーザの照射範囲内において前記炭素膜を除去して前記金属板を露出させるレーザ照射工程と、
前記金属板が露出した範囲の少なくとも一部を含む範囲で前記セパレータを樹脂部材に接着する接着工程、
を有し、
前記樹脂部材が、貫通孔を有する樹脂フレームであり、
前記貫通孔内に膜/電極接合体を配置する工程をさらに有し、
前記接着工程では、前記セパレータによって前記貫通孔を塞ぐように前記セパレータを前記樹脂フレームに接着する、
製造方法。 - 前記セパレータを前記樹脂フレームに接着するときに、前記セパレータと前記樹脂フレームの界面にガス流路が形成され、
前記レーザ照射工程と前記接着工程を、
・前記レーザの照射範囲が前記ガス流路から離れて配置されるとともに前記ガス流路に沿って伸びる、
・前記セパレータを前記樹脂フレームに接着する接着範囲が前記ガス流路から離れて配置されるとともに前記ガス流路に沿って伸びる、
・前記照射範囲の中心軸が前記接着範囲の中心軸よりも前記ガス流路に近い位置に配置される、
という条件を満たすように実行する、
請求項1の製造方法。 - 前記セパレータを前記樹脂フレームに接着するときに、前記セパレータと前記樹脂フレームの界面にガス流路が形成され、
前記接着工程では、金型によって前記セパレータを前記樹脂フレームに向けて加圧しながら加圧範囲を加熱することで前記加圧範囲内で前記セパレータを前記樹脂フレームに接着し、
前記レーザ照射工程と前記接着工程を、
・前記レーザの照射範囲が前記ガス流路から離れて配置されるとともに前記ガス流路に沿って伸びる、
・前記加圧範囲が前記ガス流路から離れて配置されるとともに前記ガス流路に沿って伸びる、
・前記照射範囲の中心軸が前記加圧範囲の中心軸よりも前記ガス流路に近い位置に配置される、
という条件を満たすように実行する、
請求項1の製造方法。 - 燃料電池セルの製造方法であって、
金属板と前記金属板の表面を覆う炭素膜とを有するセパレータの前記炭素膜にレーザを照射することによって、前記レーザの照射範囲内において前記炭素膜を除去して前記金属板を露出させるレーザ照射工程と、
前記金属板が露出した範囲の少なくとも一部を含む範囲で前記セパレータを樹脂部材に接着する接着工程、
を有し、
前記樹脂部材が、ガスケットであり、
前記セパレータが、前記炭素膜に覆われた第1表面と、前記第1表面の反対側に位置する第2表面を有し、
前記レーザ照射工程では、前記第1表面に前記レーザを照射し、
前記接着工程では、前記第1表面を前記ガスケットに接着し、
貫通孔を有する樹脂フレームの前記貫通孔内に膜/電極接合体を配置する工程と、
前記貫通孔を前記セパレータによって塞ぐように前記第2表面を前記樹脂フレームに接着する工程、
をさらに有する、
製造方法。 - 燃料電池セルの製造方法であって、
金属板と前記金属板の表面を覆う炭素膜とを有するセパレータの前記炭素膜にレーザを照射することによって、前記レーザの照射範囲内において前記炭素膜を除去して前記金属板を露出させるレーザ照射工程と、
前記金属板が露出した範囲の少なくとも一部を含む範囲で前記セパレータを樹脂部材に接着する接着工程、
を有し、
前記レーザ照射工程におけるレーザフルエンスが100mJ/mm 2 以下であり、
前記接着工程では、前記照射範囲内の前記金属板の表面に接着硬化剤または接着促進剤を塗布した後に前記セパレータを前記樹脂部材に接着し、
前記レーザ照射工程では、前記照射範囲内の前記金属板の表面にポーラス組織を形成する、
製造方法。
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