JPH1055813A - 燃料電池の組立て構造 - Google Patents
燃料電池の組立て構造Info
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- JPH1055813A JPH1055813A JP8210231A JP21023196A JPH1055813A JP H1055813 A JPH1055813 A JP H1055813A JP 8210231 A JP8210231 A JP 8210231A JP 21023196 A JP21023196 A JP 21023196A JP H1055813 A JPH1055813 A JP H1055813A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属薄板セパレータを用いてもシール部材と
の位置ずれなくガスシール性を確保し組付け性を良好と
する。 【解決手段】 薄板の金属セパレータ３に加硫接着層６
を付着するとともに該加硫接着層６を付着する過程でシ
ール部材４を組付け前に一体化し、燃料電池の組付け要
素として、シール部材４が一体化された金属セパレータ
３と発電セルとだけにした。
の位置ずれなくガスシール性を確保し組付け性を良好と
する。 【解決手段】 薄板の金属セパレータ３に加硫接着層６
を付着するとともに該加硫接着層６を付着する過程でシ
ール部材４を組付け前に一体化し、燃料電池の組付け要
素として、シール部材４が一体化された金属セパレータ
３と発電セルとだけにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池の組立て
構造に関し、特にセパレータとして金属薄板を用いて薄
型化を達成するものである。
構造に関し、特にセパレータとして金属薄板を用いて薄
型化を達成するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の燃料電池の構造は、イオン導電
性が付与されたイオン交換膜をアノードとカソードとな
る両ガス拡散電極で挟んだ発電セル構造の積層体であ
り、各セルはガス拡散電極の一方へ水素ガス等の燃料ガ
スを、他方へ酸化剤としての酸素ガス又は空気等の酸化
ガスをそれぞれ供給するセパレータ対で挟持している。
そして上記セパレータと各ガス拡散電極との間隙（ガス
通路）に燃料ガス及び酸化ガスからなる反応ガスを供給
すると、固体高分子膜でのイオン導電と各ガス拡散電極
の化学反応が進行して外部回路に給電する。
性が付与されたイオン交換膜をアノードとカソードとな
る両ガス拡散電極で挟んだ発電セル構造の積層体であ
り、各セルはガス拡散電極の一方へ水素ガス等の燃料ガ
スを、他方へ酸化剤としての酸素ガス又は空気等の酸化
ガスをそれぞれ供給するセパレータ対で挟持している。
そして上記セパレータと各ガス拡散電極との間隙（ガス
通路）に燃料ガス及び酸化ガスからなる反応ガスを供給
すると、固体高分子膜でのイオン導電と各ガス拡散電極
の化学反応が進行して外部回路に給電する。
【０００３】ところで、上記セパレータの素材として、
ガス不透過性カーボンを用いると、ガス拡散電極にガス
を通流させるガス通路を該セパレータに容易に形成する
ことができる反面、曲げ強度上の理由により薄型化が困
難になるとともに、ガスの漏れを防止するＯリング、ガ
スケット等のシール部材が組付けの際に位置ずれするこ
とを考慮しなければならず、組立てが困難となる。
ガス不透過性カーボンを用いると、ガス拡散電極にガス
を通流させるガス通路を該セパレータに容易に形成する
ことができる反面、曲げ強度上の理由により薄型化が困
難になるとともに、ガスの漏れを防止するＯリング、ガ
スケット等のシール部材が組付けの際に位置ずれするこ
とを考慮しなければならず、組立てが困難となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、セパレータと
して薄型化が可能な金属を用い、ガス通路は該金属に加
工するか別体のガス通路板を設けるかにより、小型で廉
価に燃料電池を構成する試みがなされている。しかし、
金属薄板セパレータは、剛性に欠け、シール部材との密
着性に問題がある。
して薄型化が可能な金属を用い、ガス通路は該金属に加
工するか別体のガス通路板を設けるかにより、小型で廉
価に燃料電池を構成する試みがなされている。しかし、
金属薄板セパレータは、剛性に欠け、シール部材との密
着性に問題がある。
【０００５】また、金属薄板セパレータは、例えば自動
機で把持する場合のハンドリングが良くなく、組付け性
の悪化による発電セル及びシール部材との位置関係が生
じるおそれもある。本発明は、金属薄板セパレータを用
いて燃料電池を製造するにあたり、組付け性を良好とす
るとともに、確実なガスシール性を確保することを解決
すべき課題とする。
機で把持する場合のハンドリングが良くなく、組付け性
の悪化による発電セル及びシール部材との位置関係が生
じるおそれもある。本発明は、金属薄板セパレータを用
いて燃料電池を製造するにあたり、組付け性を良好とす
るとともに、確実なガスシール性を確保することを解決
すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は種々検討を重ね、金属薄板製のセパレータに弾性
薄膜層を付着して剛性を増し、かつ、シール部材を予め
一体化することにより、自動機のハンドリングを損なわ
ず組付け性が向上することを確認した。すなわち、本発
明を記載した請求項１に記載の燃料電池の組立て構造に
よれば、シール部材は弾性薄膜層を金属セパレータ対に
付着する過程でそれぞれ一体化され、燃料電池の組付け
要素としては、シール部材が一体化された前記金属セパ
レータ対と発電セルとだけになり、極めて組付け性が容
易となるとともに、自動機は、直接金属セパレータを把
持することなく、ハンドリング性の良いシール部材を触
圧するので、位置ずれの問題も解決される。
発明は種々検討を重ね、金属薄板製のセパレータに弾性
薄膜層を付着して剛性を増し、かつ、シール部材を予め
一体化することにより、自動機のハンドリングを損なわ
ず組付け性が向上することを確認した。すなわち、本発
明を記載した請求項１に記載の燃料電池の組立て構造に
よれば、シール部材は弾性薄膜層を金属セパレータ対に
付着する過程でそれぞれ一体化され、燃料電池の組付け
要素としては、シール部材が一体化された前記金属セパ
レータ対と発電セルとだけになり、極めて組付け性が容
易となるとともに、自動機は、直接金属セパレータを把
持することなく、ハンドリング性の良いシール部材を触
圧するので、位置ずれの問題も解決される。
【０００７】ここで、シール部材を前記金属セパレータ
対にそれぞれ一体化する手段は、シール部材の素材によ
り種々考えられる。
対にそれぞれ一体化する手段は、シール部材の素材によ
り種々考えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の燃料電池の組み立
て構造を各実施形態により説明する。図１に示す第１実
施形態の燃料電池は、イオン導電性が付与された固体高
分子電解質膜１の両主面にガス拡散電極２、２が接合さ
れた発電セルを金属セパレータ対３、３で挟持したもの
であり、金属セパレータ対３、３に、シール部材４がそ
れぞれ組立て前に一体化されていることを特徴とする。
て構造を各実施形態により説明する。図１に示す第１実
施形態の燃料電池は、イオン導電性が付与された固体高
分子電解質膜１の両主面にガス拡散電極２、２が接合さ
れた発電セルを金属セパレータ対３、３で挟持したもの
であり、金属セパレータ対３、３に、シール部材４がそ
れぞれ組立て前に一体化されていることを特徴とする。
【０００９】具体的に、固体高分子電解質膜１には、そ
の外縁がはみ出すようにガス拡散電極２、２が表裏に接
合されており、金属セパレータ対３、３は、図２に示す
ように、固体高分子電解質膜１の外縁を挟持する枠状に
形成されている。金属セパレータ対３、３には、一方の
反応ガスの入口マニホールド７及び出口マニホールド８
と、他方の反応ガスの入口マニホールド９及び出口マニ
ホールド１０と、冷却水入口１１及び冷却水出口１２と
がそれぞれ形成される。
の外縁がはみ出すようにガス拡散電極２、２が表裏に接
合されており、金属セパレータ対３、３は、図２に示す
ように、固体高分子電解質膜１の外縁を挟持する枠状に
形成されている。金属セパレータ対３、３には、一方の
反応ガスの入口マニホールド７及び出口マニホールド８
と、他方の反応ガスの入口マニホールド９及び出口マニ
ホールド１０と、冷却水入口１１及び冷却水出口１２と
がそれぞれ形成される。
【００１０】また、金属セパレータ対３、３には、図３
に示すように、本発明のシール部材を金属セパレータ対
に一体化する弾性薄膜層としての加硫接着層６を介して
ＥＤＰＭ、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム等のシール部
材４が固着されており、該シール部材４にも上記各マリ
ホールド７〜１０及び冷却水入口１１及び冷却水出口１
２に対応した通孔が形成される。
に示すように、本発明のシール部材を金属セパレータ対
に一体化する弾性薄膜層としての加硫接着層６を介して
ＥＤＰＭ、フッ素系ゴム、シリコン系ゴム等のシール部
材４が固着されており、該シール部材４にも上記各マリ
ホールド７〜１０及び冷却水入口１１及び冷却水出口１
２に対応した通孔が形成される。
【００１１】ところで、反応ガスを各ガス拡散電極２、
２に通流させるガス通路は、ここでは金属セパレータ３
と別体に設けたカーボン製のガス通路板５、５に形成さ
れ、該ガス通路板５、５は、ガス拡散電極２、２に対面
し、固体高分子電解質膜１を挟持する金属セパレータ３
とガス拡散電極２との間に挿入される。なお、上記構成
は、発電セル１個の場合で説明したが、該発電セルを多
数直列に接続する場合、中間部における（端側でない）
金属セパレータ３、３は両面に加硫接着層６及びシール
部材４やガス通路を形成する。
２に通流させるガス通路は、ここでは金属セパレータ３
と別体に設けたカーボン製のガス通路板５、５に形成さ
れ、該ガス通路板５、５は、ガス拡散電極２、２に対面
し、固体高分子電解質膜１を挟持する金属セパレータ３
とガス拡散電極２との間に挿入される。なお、上記構成
は、発電セル１個の場合で説明したが、該発電セルを多
数直列に接続する場合、中間部における（端側でない）
金属セパレータ３、３は両面に加硫接着層６及びシール
部材４やガス通路を形成する。
【００１２】本構造によれば、金属セパレータ３にシー
ル部材４を組付け前に接着するため、燃料電池の組付け
要素がシール部材４が一体化された金属セパレータ対
３、３と、発電セル及びガス通路板５との３要素だけと
なり、金属セパレータ３に対する自動機のハンドリング
性がよく、発電セル及びシール部材との位置ずれが防止
されて組付け性が良好となり、加硫接着層６を設けるこ
とにより、薄板の剛性を高め、ガス拡散電極２への規定
面圧を確保しつつ、シール部材４との密着性が格段と向
上する。
ル部材４を組付け前に接着するため、燃料電池の組付け
要素がシール部材４が一体化された金属セパレータ対
３、３と、発電セル及びガス通路板５との３要素だけと
なり、金属セパレータ３に対する自動機のハンドリング
性がよく、発電セル及びシール部材との位置ずれが防止
されて組付け性が良好となり、加硫接着層６を設けるこ
とにより、薄板の剛性を高め、ガス拡散電極２への規定
面圧を確保しつつ、シール部材４との密着性が格段と向
上する。
【００１３】特に、ガス通路を金属セパレータ３に形成
する場合は、組付け要素がシール部材４と一体の金属セ
パレータ対３、３と発電セルだけに減り、更に組付け性
が改善される。なお、上記第１実施例において、カーボ
ン製のガス通路板に接触する金属セパレータ３の表面に
は金メッキ等の表面処理を行って、接触抵抗を下げると
よい。金属セパレータ３にガス通路を形成し該金属セパ
レータ３を直接にガス拡散電極２に対面させる実施例で
も同様に金メッキするとよい。
する場合は、組付け要素がシール部材４と一体の金属セ
パレータ対３、３と発電セルだけに減り、更に組付け性
が改善される。なお、上記第１実施例において、カーボ
ン製のガス通路板に接触する金属セパレータ３の表面に
は金メッキ等の表面処理を行って、接触抵抗を下げると
よい。金属セパレータ３にガス通路を形成し該金属セパ
レータ３を直接にガス拡散電極２に対面させる実施例で
も同様に金メッキするとよい。
【００１４】また、図４に示すように、シール部材４′
を、加硫接着層６′自体により構成してもよい。これに
より、更にコストの低減を図ることができる。更に、加
硫接着層は、マリホールド７〜１０及び冷却水入口１１
及び冷却水出口１２を除く金属セパレータ対３、３の表
面全部に形成する必要はなく、これら通孔要素の周囲に
設ければよい。
を、加硫接着層６′自体により構成してもよい。これに
より、更にコストの低減を図ることができる。更に、加
硫接着層は、マリホールド７〜１０及び冷却水入口１１
及び冷却水出口１２を除く金属セパレータ対３、３の表
面全部に形成する必要はなく、これら通孔要素の周囲に
設ければよい。
【００１５】ところで、図１に示すような、シール部材
４は、平ガスケットに属するため、二つを突合わせた場
合、シール性を確実に行うため、図１には、シール部材
４にビード４ａを設けている。このビード４ａの形態と
しては、図５に示すように、他方の反応ガス（例えば燃
料ガス）の入口マニホールド９と出口マニホールド１０
の周囲にビード４ａを形成し、一方の反応ガスとなる酸
化ガスの入口マニホールド７と出口マニホールド８及び
冷却水入口１１、出口１２に対してシール性を保証して
いる。また、図６では、酸化ガスの入口マニホールド７
と出口マニホールド８の周囲、冷却水入口１１と冷却水
出口１２の周囲にそれぞれビード４ｂ′、４ｃ′を設
け、更に燃料ガスの入口マニホールド９と出口マニホー
ルド１０を含めた全体のシール性をビード４ａ′で保証
している。
４は、平ガスケットに属するため、二つを突合わせた場
合、シール性を確実に行うため、図１には、シール部材
４にビード４ａを設けている。このビード４ａの形態と
しては、図５に示すように、他方の反応ガス（例えば燃
料ガス）の入口マニホールド９と出口マニホールド１０
の周囲にビード４ａを形成し、一方の反応ガスとなる酸
化ガスの入口マニホールド７と出口マニホールド８及び
冷却水入口１１、出口１２に対してシール性を保証して
いる。また、図６では、酸化ガスの入口マニホールド７
と出口マニホールド８の周囲、冷却水入口１１と冷却水
出口１２の周囲にそれぞれビード４ｂ′、４ｃ′を設
け、更に燃料ガスの入口マニホールド９と出口マニホー
ルド１０を含めた全体のシール性をビード４ａ′で保証
している。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ガス
シール材が金属のセパレータと一体化されたため、組付
け時のハンドリングが良好となって量産に適し、ガスシ
ール材との位置ずれがなく、ガスシールの信頼性が大幅
に高くなる。また、金属の薄板化により燃料電池の厚み
が縮小される。
シール材が金属のセパレータと一体化されたため、組付
け時のハンドリングが良好となって量産に適し、ガスシ
ール材との位置ずれがなく、ガスシールの信頼性が大幅
に高くなる。また、金属の薄板化により燃料電池の厚み
が縮小される。
【図１】 本発明の第１実施形態に係る燃料電池を示す
構成図である。
構成図である。
【図２】 上記実施形態に用いたシール部材と一体の金
属セパレータを示す平面図である。
属セパレータを示す平面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】 本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図５】 本発明によるシール部材を突合わせる場合の
ビードの一例を説明する金属セパレータの平面図であ
る。
ビードの一例を説明する金属セパレータの平面図であ
る。
【図６】 上記ビード他の例を説明する金属セパレータ
の平面図である。
の平面図である。
１は固体高分子電解質膜１、２はガス拡散電極、３は金
属セパレータ、６は加硫接着層（弾性薄膜層）、５はガ
ス通路板であり、図１と図２で同一若しくは同等の要素
には共通の符号を付す。
属セパレータ、６は加硫接着層（弾性薄膜層）、５はガ
ス通路板であり、図１と図２で同一若しくは同等の要素
には共通の符号を付す。
Claims (1)
- 【請求項１】 イオン導電性が付与された固体高分子電
解質膜及び該固体高分子電解質膜の両主面に接合された
ガス拡散電極対とからなる発電セルと、 前記発電セルの外縁を挟持するとともに、前記ガス拡散
電極対へ各反応ガスを供給するための入口マニホールド
及び出口マニホールドがそれぞれ形成され、且つ、一部
に弾性薄膜層が付着された金属セパレータ対と、 該金属セパレータ対と前記発電セルとの間に介装され、
前記各反応ガスにおける前記入口マニホールド及び出口
マニホールド同士間のガスシールを行うシール部材とを
具備し、 前記シール部材は前記金属セパレータ対に前記弾性薄膜
層を付着する過程でそれぞれ一体化され該シール部材が
一体化された前記金属セパレータ対と前記発電セルとを
組付け要素とすることを特徴とする燃料電池の組立て構
造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8210231A JPH1055813A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 燃料電池の組立て構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8210231A JPH1055813A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 燃料電池の組立て構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1055813A true JPH1055813A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16585962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8210231A Pending JPH1055813A (ja) | 1996-08-08 | 1996-08-08 | 燃料電池の組立て構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1055813A (ja) |
Cited By (24)
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-
1996
- 1996-08-08 JP JP8210231A patent/JPH1055813A/ja active Pending
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