JPH01211864A - 燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法 - Google Patents
燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法Info
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- JPH01211864A JPH01211864A JP63037091A JP3709188A JPH01211864A JP H01211864 A JPH01211864 A JP H01211864A JP 63037091 A JP63037091 A JP 63037091A JP 3709188 A JP3709188 A JP 3709188A JP H01211864 A JPH01211864 A JP H01211864A
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- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は燃料の有する化学エネルギーを直接電気エネル
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のセ
ルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータのウェッ
トシール部の接合方法に関するものである。
ギーに変換させるエネルギ一部門で用いる燃料電池のセ
ルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータのウェッ
トシール部の接合方法に関するものである。
[従来の技術]
現在までに提案されている燃料電池のうち、たとえば、
溶融炭酸塩型燃料電池は、第3図に一例を示す如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイ
ル(電解質板)1をカソード(酸素極)2とアノード(
燃料極)3の画電極で両面から挟み、カソード2側に酸
化ガスOGを供給すると共にアノード3側に燃料ガスF
Gを供給することによりカソード2とアノード3との間
で発生する電位差により発電が行われるようにしたもの
を1セル■とし、各セル■をセパレータ4を介して多層
に積層させてスタックとするようにしである。
溶融炭酸塩型燃料電池は、第3図に一例を示す如く、電
解質として溶融炭酸塩を多孔質物質にしみ込ませたタイ
ル(電解質板)1をカソード(酸素極)2とアノード(
燃料極)3の画電極で両面から挟み、カソード2側に酸
化ガスOGを供給すると共にアノード3側に燃料ガスF
Gを供給することによりカソード2とアノード3との間
で発生する電位差により発電が行われるようにしたもの
を1セル■とし、各セル■をセパレータ4を介して多層
に積層させてスタックとするようにしである。
上記燃料電池のセル■を積層するときの仕切りとなる上
記セパレータ4は、内部マニホールド型の燃料電池にあ
っては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を表
裏両面に形成し、周辺部には酸化ガスの給排用の流路孔
5,6と燃料ガスの給排用の流路孔7,8が設けてあっ
てウェットシール部としてあり、セパレータ4の表裏両
面を別々に流される酸化ガスと燃料ガスが周辺及びマニ
ホールド部でリークして混合プることかないようにする
ため、ウェットシール部にマスク板9を設け、該マスク
板9とセパレータ4とを重合させてろう付けし、カス漏
れを防止するようにしている。
記セパレータ4は、内部マニホールド型の燃料電池にあ
っては周辺部を除く中央部分にガス通路となる凹凸を表
裏両面に形成し、周辺部には酸化ガスの給排用の流路孔
5,6と燃料ガスの給排用の流路孔7,8が設けてあっ
てウェットシール部としてあり、セパレータ4の表裏両
面を別々に流される酸化ガスと燃料ガスが周辺及びマニ
ホールド部でリークして混合プることかないようにする
ため、ウェットシール部にマスク板9を設け、該マスク
板9とセパレータ4とを重合させてろう付けし、カス漏
れを防止するようにしている。
[発明が解決しようとする問題点]
ところが、ろう付けの厚さが変ることによってウェット
シール部の高さが変って来てウェットシール部に段差が
生じ、シール性能か劣化するおそれがあり、又、ろう付
は時にセパレータ4、マスク板9が高温の雰囲気にざら
されるため、高温による熱歪の発生によりウェットシー
ル部の高さが変って来るおそれがある。特に、セパレー
タを、薄いセンタープレートの表裏両面にコルゲート板
を重ね合わせてなるセパレータ本体の上記コルゲート板
の表面側の周辺部にマスク板を配置するようにした構成
のものとし、ウェットシール部にフレキシブルシートが
用い、該フレキシブルシートをマスク板とセンタープレ
ートに接合してシールさせるようにしたものでは、ろう
付けのため熱を加えるとフレキシブルシートが熱歪を生
じ易く、剛性の少ない薄板の場合、燃料電池に適用でき
る十分にフラットなセパレータが得られない問題がある
。
シール部の高さが変って来てウェットシール部に段差が
生じ、シール性能か劣化するおそれがあり、又、ろう付
は時にセパレータ4、マスク板9が高温の雰囲気にざら
されるため、高温による熱歪の発生によりウェットシー
ル部の高さが変って来るおそれがある。特に、セパレー
タを、薄いセンタープレートの表裏両面にコルゲート板
を重ね合わせてなるセパレータ本体の上記コルゲート板
の表面側の周辺部にマスク板を配置するようにした構成
のものとし、ウェットシール部にフレキシブルシートが
用い、該フレキシブルシートをマスク板とセンタープレ
ートに接合してシールさせるようにしたものでは、ろう
付けのため熱を加えるとフレキシブルシートが熱歪を生
じ易く、剛性の少ない薄板の場合、燃料電池に適用でき
る十分にフラットなセパレータが得られない問題がある
。
そこで、本発明は、燃料電池用セパレータのウェットシ
ール部のシールにおいて、特に、剛性の少ない薄板を用
いてシールを行う場合に、熱歪が発生せず且つシール性
が良好となるよう接合方法を提供しようとするものであ
る。
ール部のシールにおいて、特に、剛性の少ない薄板を用
いてシールを行う場合に、熱歪が発生せず且つシール性
が良好となるよう接合方法を提供しようとするものであ
る。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、上記目的を達成するために、タイルをカソー
ドと7ノードとで両面から挟み、カソード側に酸化ガス
を、又、アノード側に燃料ガスをそれぞれ流すようにし
てあるセルを多層に積層して燃料電池スタックとすると
きに各セルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータ
のウェットシール部の接合方法において、薄板と該薄板
を接合させる部材との間に、高温で溶融又は半溶融する
材料をシール材として挟み込ませ、次いて、上記挟み込
ませた材料を避けて薄板と部材とをスポット溶接により
接着させる方法とする。
ドと7ノードとで両面から挟み、カソード側に酸化ガス
を、又、アノード側に燃料ガスをそれぞれ流すようにし
てあるセルを多層に積層して燃料電池スタックとすると
きに各セルを仕切るために用いる燃料電池用セパレータ
のウェットシール部の接合方法において、薄板と該薄板
を接合させる部材との間に、高温で溶融又は半溶融する
材料をシール材として挟み込ませ、次いて、上記挟み込
ませた材料を避けて薄板と部材とをスポット溶接により
接着させる方法とする。
[作 用]
スポット溶接は、気密性は保持できないが、熱により歪
が生じることはなく、又、薄板と部材との間に挟み込ま
せた材料は、燃料電池の運転温度(たとえば、850’
C)で溶融又は半溶融するので、該溶融又は半溶融する
材料によりシール性が高められる。これによりスポット
溶接により熱歪がなくて畠いシール性か得られる。
が生じることはなく、又、薄板と部材との間に挟み込ま
せた材料は、燃料電池の運転温度(たとえば、850’
C)で溶融又は半溶融するので、該溶融又は半溶融する
材料によりシール性が高められる。これによりスポット
溶接により熱歪がなくて畠いシール性か得られる。
[実 施 例]
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の方法を実施するセパレータの一例を示
すもので、タイル1をカソード2とアノード3で両面か
ら挟んでなるセルを仕切るための仕切板としてのセパレ
ータとして、タイル1の外形寸法よりも大きくしたセン
タープレート11の表裏両面に、酸化ガスと燃料ガスの
ガス通路を形成させるための凹凸を有するコルゲート板
12と13を重ね合わせてセパレータ本体10を構成し
、該セパレータ本体10の各コルゲート板12.13の
表面側にパンチ板14.15を重ねて配置し、その外側
の周辺部に、上記カソード2、アノード3と同一厚さと
したマスク板16.17をそれぞれ配置して重ね合わせ
、上記マスク板16及び17とセンタープレート11と
の間を薄板であるフレキシブルシート18でシールする
ようにした構成のセパレータSを用い、該セパレータS
のセンタープレート11の周辺縁部にフレキシブルシー
ト18の一側辺縁部を重ね合ねぼると共に、カソード側
及びアノード側の各マスク板16及び17の周辺にフレ
キシブルシート18の他側辺縁部を重ね合わせて、該名
手ね合わせ部を本発明の方法により接合させる。
すもので、タイル1をカソード2とアノード3で両面か
ら挟んでなるセルを仕切るための仕切板としてのセパレ
ータとして、タイル1の外形寸法よりも大きくしたセン
タープレート11の表裏両面に、酸化ガスと燃料ガスの
ガス通路を形成させるための凹凸を有するコルゲート板
12と13を重ね合わせてセパレータ本体10を構成し
、該セパレータ本体10の各コルゲート板12.13の
表面側にパンチ板14.15を重ねて配置し、その外側
の周辺部に、上記カソード2、アノード3と同一厚さと
したマスク板16.17をそれぞれ配置して重ね合わせ
、上記マスク板16及び17とセンタープレート11と
の間を薄板であるフレキシブルシート18でシールする
ようにした構成のセパレータSを用い、該セパレータS
のセンタープレート11の周辺縁部にフレキシブルシー
ト18の一側辺縁部を重ね合ねぼると共に、カソード側
及びアノード側の各マスク板16及び17の周辺にフレ
キシブルシート18の他側辺縁部を重ね合わせて、該名
手ね合わせ部を本発明の方法により接合させる。
一例として、)専板のフレキシブルシート18とセンタ
ープレー1・11とを接合する場合を示すと、この接合
部における上記フレキシブルシート18とセンタープレ
ート11との間に、シール材として、燃料電池の運転温
度(たとえば、650℃)で溶融又は半溶融する材料、
たとえば、アルミニウムのホイル19を挟み込ませ、更
に接合部における両面のフレキシブルシート18の外側
に押え板20を手ね合わせて配置し、該押え板20の外
側から上記アルミニウムのホイル19を避けるようにし
てスポット溶接をし、該スポット溶接部21でフレキシ
ブルシート18とセンタープレート11との接着力をも
たせるようにし、面圧をかけないでしフレキシブルシー
ト18がセンタープレート11に保持されており、この
状態ではホイル19の弾性によりシールされている。
ープレー1・11とを接合する場合を示すと、この接合
部における上記フレキシブルシート18とセンタープレ
ート11との間に、シール材として、燃料電池の運転温
度(たとえば、650℃)で溶融又は半溶融する材料、
たとえば、アルミニウムのホイル19を挟み込ませ、更
に接合部における両面のフレキシブルシート18の外側
に押え板20を手ね合わせて配置し、該押え板20の外
側から上記アルミニウムのホイル19を避けるようにし
てスポット溶接をし、該スポット溶接部21でフレキシ
ブルシート18とセンタープレート11との接着力をも
たせるようにし、面圧をかけないでしフレキシブルシー
ト18がセンタープレート11に保持されており、この
状態ではホイル19の弾性によりシールされている。
上記の状態で燃料電池が運転されると、運転により発生
した熱によって、上記フレキシブルシート18とセンタ
ープレート11との間に介在させられているアルミニウ
ムのホイル19が溶融又は半溶融して来るため、この溶
融又は半溶融したアルミニウムによりフレキシブルシー
ト18とセンタープレー1・11との間が充満して気密
性か得られる。これによりフレキシブルシート18とセ
ンタープレーj〜11との重合部では血圧をかけること
なくシール性が得られ、ガスのリーク量を零にすること
ができる。しかも、フレキシブルシート18とセンター
プレート11との保持は、スポット溶接によって行わせ
ており、スポット溶接の場合はフレキシブルシート18
に歪が少しないので、フレキシブルシート18をフラッ
トな状態に保ってシール性を高めることができる。
した熱によって、上記フレキシブルシート18とセンタ
ープレート11との間に介在させられているアルミニウ
ムのホイル19が溶融又は半溶融して来るため、この溶
融又は半溶融したアルミニウムによりフレキシブルシー
ト18とセンタープレー1・11との間が充満して気密
性か得られる。これによりフレキシブルシート18とセ
ンタープレーj〜11との重合部では血圧をかけること
なくシール性が得られ、ガスのリーク量を零にすること
ができる。しかも、フレキシブルシート18とセンター
プレート11との保持は、スポット溶接によって行わせ
ており、スポット溶接の場合はフレキシブルシート18
に歪が少しないので、フレキシブルシート18をフラッ
トな状態に保ってシール性を高めることができる。
フレキシブルシート18とマスク板16.17との接合
も同じ要領で行うことにより血圧をかCJないで高いシ
ール性が同様に得られる。
も同じ要領で行うことにより血圧をかCJないで高いシ
ール性が同様に得られる。
本発明の方法によるかかる利点は、実験結果によって確
認されている。
認されている。
次に、本発明の実験結果を説明すると、本発明者等は、
接合条件として、 に)シール材に液体Oリングを用いたもの、(I3)シ
ール材にアルミニウムのホイルを用いたもの、 C)シール材にアルミニウムのホイルを用い、更にスポ
ット溶接したもの てシールさせるようにし、試験条件として、(イ) 6
50’Cで面圧Q Kg/ ctrrに)650°Cて
面圧2 Kl / car(/9室温で面圧Q Kg/
cnt ”(→室温て面圧2 K’j / c
ryてシール性を実験した。その結果、第2図に示すよ
うな結果が得られた。なお、第2図中、O印は上記試験
条件<()の場合、・印は上記に)の場合、Δ印は上記
(/9の場合、ム印は、上記←)の場合をそれぞれ示し
ている。
接合条件として、 に)シール材に液体Oリングを用いたもの、(I3)シ
ール材にアルミニウムのホイルを用いたもの、 C)シール材にアルミニウムのホイルを用い、更にスポ
ット溶接したもの てシールさせるようにし、試験条件として、(イ) 6
50’Cで面圧Q Kg/ ctrrに)650°Cて
面圧2 Kl / car(/9室温で面圧Q Kg/
cnt ”(→室温て面圧2 K’j / c
ryてシール性を実験した。その結果、第2図に示すよ
うな結果が得られた。なお、第2図中、O印は上記試験
条件<()の場合、・印は上記に)の場合、Δ印は上記
(/9の場合、ム印は、上記←)の場合をそれぞれ示し
ている。
第2図から明らかなように、に)の場合では、燃料電池
の運転湿度(650’C)で2 KLj / cIyi
の面圧をかけても・印の如くリーク量は零にならず、室
温ではΔ印、ム印に示す如く血圧をかけてもかけなくて
もシール性が非常に悪かった。又、■の場合では、65
0 ’Cてはシール材としてのアルミニウムのホイルが
溶融又は半溶融するため、血圧をかけないでも○印の如
くシール性は良くなり、血圧をかけると、・印の如く更
にシール性が良くなったが、室温では、血圧をかけても
かけなくてもシール性は悪かった。この点、(C)の場
合は、O印、Δ印で示されるように血圧をかけなくても
スポット溶接による接着力とアルミニウムのホイルの弾
性により室温でもリーク間が零で高いシール性が得られ
た。
の運転湿度(650’C)で2 KLj / cIyi
の面圧をかけても・印の如くリーク量は零にならず、室
温ではΔ印、ム印に示す如く血圧をかけてもかけなくて
もシール性が非常に悪かった。又、■の場合では、65
0 ’Cてはシール材としてのアルミニウムのホイルが
溶融又は半溶融するため、血圧をかけないでも○印の如
くシール性は良くなり、血圧をかけると、・印の如く更
にシール性が良くなったが、室温では、血圧をかけても
かけなくてもシール性は悪かった。この点、(C)の場
合は、O印、Δ印で示されるように血圧をかけなくても
スポット溶接による接着力とアルミニウムのホイルの弾
性により室温でもリーク間が零で高いシール性が得られ
た。
[発明の効果]
以上jホペた如く、本発明の接合り法によれば、薄板の
接合において、薄板と被接合部材との間に、高温で溶融
又は半溶融する材料をシール材として挟み込ませ、且つ
熱歪を生じさせないスポット溶接を施こして上記薄板と
被接合部材とを接着させることにJ:す、歪がなくシー
ル性の高い接合が得られ、燃料電池に用いて最適なセパ
レータを提供できることになる、という優れた効果を秦
し得る。
接合において、薄板と被接合部材との間に、高温で溶融
又は半溶融する材料をシール材として挟み込ませ、且つ
熱歪を生じさせないスポット溶接を施こして上記薄板と
被接合部材とを接着させることにJ:す、歪がなくシー
ル性の高い接合が得られ、燃料電池に用いて最適なセパ
レータを提供できることになる、という優れた効果を秦
し得る。
第1図は本発明の方法を実施する燃料電池用セパレータ
の断面図、第2図は実験結果を示す図、第3図は従来の
燃料電池の一例を示す断面図である。 ■・・・セル、1・・・タイル、2・・・カソード、3
・・・アノード、4・・・セパレータ、10・・・セパ
レータ本体、11・・・センタープレート、12.13
・・・コルグー1〜板、16.17・・・マスク板、1
8・・・フレキシブルシート、19・・・アルミニウム
のホイル、20・・・押え仮、21・・・スポット溶接
部。
の断面図、第2図は実験結果を示す図、第3図は従来の
燃料電池の一例を示す断面図である。 ■・・・セル、1・・・タイル、2・・・カソード、3
・・・アノード、4・・・セパレータ、10・・・セパ
レータ本体、11・・・センタープレート、12.13
・・・コルグー1〜板、16.17・・・マスク板、1
8・・・フレキシブルシート、19・・・アルミニウム
のホイル、20・・・押え仮、21・・・スポット溶接
部。
Claims (1)
- 1)タイルをカソードとアノードとで両面から挟み、カ
ソード側に酸化ガスを、又、アノード側に燃料ガスをそ
れぞれ流すようにしてあるセルを多層に積層して燃料電
池スタックとするときに各セルを仕切るために用いる燃
料電池用セパレータのウェットシール部に薄板を接合さ
せる方法において、薄板と該薄板を接合させる部材との
間に、高温で溶融又は半溶融する材料をシール材として
挟み込み、次いで、上記挟み込んだ部材を避けて薄板と
部材とをスポット溶接で接着させることを特徴とする燃
料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63037091A JPH01211864A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63037091A JPH01211864A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01211864A true JPH01211864A (ja) | 1989-08-25 |
Family
ID=12487894
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63037091A Pending JPH01211864A (ja) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | 燃料電池用セパレータのウェットシール部の接合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01211864A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5378247A (en) * | 1990-07-24 | 1995-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Separators and method of manufacturing the same |
KR100901568B1 (ko) * | 2006-12-12 | 2009-06-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 금속분리판의 제조방법 |
-
1988
- 1988-02-19 JP JP63037091A patent/JPH01211864A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5378247A (en) * | 1990-07-24 | 1995-01-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Separators and method of manufacturing the same |
KR100901568B1 (ko) * | 2006-12-12 | 2009-06-08 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 금속분리판의 제조방법 |
US8882859B2 (en) | 2006-12-12 | 2014-11-11 | Hyundai Motor Company | Method for manufacturing metal separator for fuel cell |
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