燃料电池及其制造方法技术

本公开涉及燃料电池及其制造方法，本发明专利技术的单电池在一对气体隔离件之间具备与一对气体隔离件粘合的线状的密封部，将单电池层叠而成的燃料电池具备：垫圈，设置于相邻的单电池之间；第1歧管，与单电池内气体流路连通；以及第2歧管，与单电池间制冷剂流路连通。垫圈具备以包围第1歧管的外周的方式配置来将第1歧管密封的第1垫圈、和将第2歧管及单电池间制冷剂流路密封的第2垫圈，在从层叠方向观察燃料电池时，在第1歧管与第2歧管之间，从第1歧管朝向第2歧管，依次配置有第1垫圈、密封部、第2垫圈。第2垫圈。第2垫圈。

【技术实现步骤摘要】
燃料电池及其制造方法


[0001]本公开涉及燃料电池及其制造方法。

技术介绍

[0002]燃料电池一般具有将多个单电池层叠而成的堆叠结构，并在所层叠的单电池之间设置有制冷剂流路。因此，在各单电池内、和邻接的单电池之间设置用于将反应气体或者制冷剂密封的密封构造。作为设置于邻接的单电池之间的密封构造，公知有具备包围气体歧管孔的垫圈、和包围包括制冷剂歧管孔在内的区域的垫圈的密封构造(例如，参照日本特开2017
‑
117521)。在上述的密封构造中，通过设置包围气体歧管孔的垫圈和包围制冷剂歧管孔的垫圈，从而在气体歧管孔与制冷剂歧管孔接近的部位，以并排延伸的方式形成上述两个垫圈。
[0003]这样，在将垫圈设置于气体隔离件的外表面上的燃料电池中，若因来自气体隔离件的外表面侧的加热而欲在沿着层叠方向与垫圈重叠的位置形成单电池内的密封部，则用于形成密封部的热输入受到垫圈抑制，从而密封部中的密封性有可能变得不充分。特别是如上述那样，在并排形成两个垫圈的部位，容易产生用于密封部的形成的热输入不足。

技术实现思路

[0004]本公开能够作为以下的方式来实现。
[0005](1)根据本公开的一个方式，提供将多个单电池层叠而成的燃料电池。上述单电池具备：膜电极接合体；一对气体隔离件，夹着上述膜电极接合体；以及线状的密封部，在上述一对气体隔离件之间，与上述一对气体隔离件粘合，上述燃料电池具备：垫圈，设置于相邻的上述单电池之间；第1歧管，在上述单电池的层叠方向上贯通上述燃料电池，并与供反应气体在上述膜电极接合体与上述气体隔离件之间流动的单电池内气体流路连通；以及第2歧管，与上述第1歧管邻接设置，在上述单电池的层叠方向上贯通上述燃料电池，并与供制冷剂在相邻的上述单电池之间流动的单电池间制冷剂流路连通，上述垫圈具备以包围上述第1歧管的外周的方式配置来将上述第1歧管密封的第1垫圈、和将上述第2歧管及上述单电池间制冷剂流路密封的第2垫圈，在从上述层叠方向观察上述燃料电池时，在上述第1歧管与上述第2歧管之间，从上述第1歧管朝向上述第2歧管依次配置有上述第1垫圈、上述密封部、上述第2垫圈。
[0006]根据该方式的燃料电池，在边加热边形成单电池内的密封部的情况下，能够抑制由垫圈妨碍对应形成密封部的场所的热输入。其结果是，提高密封部的密封强度变得容易，从而能够使燃料电池的密封部的密封性提高。
[0007](2)也可以构成为：在上述方式的燃料电池的基础上，上述单电池在上述一对气体隔离件之间具备与上述膜电极接合体的外周部接合的绝缘片，上述第1歧管和上述第2歧管形成为贯通上述绝缘片与上述气体隔离件所层叠的部分，上述密封部是上述绝缘片的一部分。根据该方式的燃料电池，能够使用与膜电极接合体的外周部接合的绝缘片来形成与一
对气体隔离件粘合的线状的密封部。
[0008]本公开能够通过上述以外的各种方式实现，例如，能够通过燃料电池的制造方法、燃料电池用的单电池、单电池的制造方法、或者燃料电池中的密封部的配置方法等方式实现。
[0009]以下参考附图，对本专利技术的示例性实施例的特征、优点、以及技术和工业意义进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件
附图说明
[0010]图1是表示单电池的结构的概略的分解立体图。
[0011]图2是表示单电池的概略结构的剖面示意图。
[0012]图3是第2气体隔离件的俯视图。
[0013]图4是表示燃料电池的制造方法的工序图。
[0014]图5是示意性地表示使用模具来进行加热冲压的样子的剖视图。
具体实施方式
[0015]A.燃料电池的整体结构：
[0016]图1是表示作为本公开的第1实施方式的燃料电池具备的单电池100的结构的概略的分解立体图。此外，图1和后述的各附图示意性地表示本实施方式的燃料电池的各部分的样子，图示的各部分的尺寸不表示具体的尺寸。本实施方式的燃料电池具有将多个单电池100层叠而成的堆叠结构。本实施方式的燃料电池是固体高分子型燃料电池，但也能够为固体氧化物型燃料电池等其他种类的燃料电池。单电池100具备膜电极气体扩散层接合体18(Membrane Electrode Gas diffusion layer Assembly18，以后，也称为MEGA18)、第1气体隔离件40和第2气体隔离件50、以及树脂片25。
[0017]MEGA18具备膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly，以后，也称为MEA)、和夹持MEA的一对气体扩散层，上述膜电极接合体具备电解质膜、和作为形成于电解质膜的各个面的催化剂电极层的阳极和阴极。树脂片25包围MEA的外周部来保持MEA。也将MEA与树脂片25接合而成的构造称为“片接合体30”。在本实施方式中，树脂片25与MEGA18接合，本实施方式的片接合体30具备气体扩散层。片接合体30由第1气体隔离件40和第2气体隔离件50夹持。在MEGA18中，在电解质膜上形成阳极的一侧的面与第1气体隔离件40对置，在MEGA18与第1气体隔离件40之间形成供燃料气体流动的电池内燃料气体流路。在MEGA18中，在电解质膜上形成阴极的一侧的面与第2气体隔离件50对置，在MEGA18与第2气体隔离件50之间形成供氧化气体流动的电池内氧化气体流路。
[0018]在MEGA18中，电解质膜是由高分子电解质材料、例如氟树脂形成的质子传导性的离子交换膜，在湿润状态下示出良好的质子传导性。阳极和阴极是具有气孔的多孔质体，例如通过具有质子传导性的高分子电解质包覆担载有白金、或者白金合金等催化剂的导电性粒子、例如碳粒子而形成。气体扩散层由具有透气性和电子传导性的部件构成，例如，能够由发泡金属、金属网等金属制部件、或者碳布、碳纸等碳制部件形成。例如，通过将MEA与气体扩散层冲压接合来获得MEGA18。
[0019]树脂片25使用热塑性树脂等树脂而形成，并且外形成型为矩形的框状。树脂片25
以堵塞中央的开口部25a的方式配置MEA(MEGA18)来保持MEA。另外，如图1所示，在树脂片25设置有多个狭缝部39。这些狭缝部39是用于使已叙述的电池内燃料气体流路或者电池内氧化气体流路、与在具备单电池100的燃料电池的内部形成的后述的气体歧管连通的构造。树脂片25也称为“绝缘片”。
[0020]树脂片25例如能够为在至少与第1气体隔离件40及第2气体隔离件50粘合的表面具备通过官能团的导入而赋予了粘合性的改性聚丙烯等改性聚烯烃(例如，三井化学有限公司制的ADMER；ADMER是注册商标)的片。若通过加热能够将树脂片25与第1气体隔离件40及第2气体隔离件50之间粘合，则也可以由与上述不同的材料形成树脂片25。
[0021]在本实施方式中，将树脂片25与第1气体隔离件40及第2气体隔离件50之间粘合是指，通过加热冲压，在树脂片25的表面与第1气体隔离件40及第2气体隔离件50的表面之间进行了化学反应，从而形成氢键、共价键。在树脂片25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池，由多个单电池层叠而成，其中，所述单电池具备：膜电极接合体；一对气体隔离件，夹着所述膜电极接合体；以及线状的密封部，在所述一对气体隔离件之间，与所述一对气体隔离件粘合，所述燃料电池具备：垫圈，设置于相邻的所述单电池之间；第1歧管，在所述单电池的层叠方向上贯通所述燃料电池，并与供反应气体在所述膜电极接合体与所述气体隔离件之间流动的单电池内气体流路连通；以及第2歧管，与所述第1歧管邻接设置，在所述单电池的层叠方向上贯通所述燃料电池，并与供制冷剂在相邻的所述单电池之间流动的单电池间制冷剂流路连通，所述垫圈具备以包围所述第1歧管的外周的方式配置来将所述第1歧管密封的第1垫圈、和将所述第2歧管及所述单电池间制冷剂流路密封的第2垫圈，在从所述层叠方向观察所述燃料电池时，在所述第1歧管与所述第2歧管之间，从所述第1歧管朝向所述第2歧管依次配置有所述第1垫圈、所述密封部、所述第2垫圈。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述单电池在所述一对气体隔离件之间具备与所述膜电极接合体的外周部接合的绝缘片，所述第1歧管和所述第2歧管形成为贯通所述绝缘片和所述气体隔离件所层叠的部分，所述密封部是所述绝缘片的一部分。3.一种燃料电池的制造方法，是由多个单电池层叠而成的燃料电池的制造方法，其中，准备膜电极接合体，准备一对气体隔离件，该一对气体隔离件设置有：第1歧管孔，该第1歧管孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗原卓也，佐藤研二，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：