燃料电池组制造技术

本发明专利技术的燃料电池组包括：单元层叠体，其层叠了由膜电极接合体、以及夹持所述膜电极接合体的分离器构成的单电池；一对集电板，其夹持所述单元层叠体并且由集电板Ａ和集电板Ｂ构成；一对端板，其夹持所述单元层叠体和所述集电板并且由端板Ａ和端板Ｂ构成；以及弹性部件，其配置在所述端板Ａ和所述集电板Ａ之间，所述端板Ａ的与所述集电板Ａ相对的面具有凹凸形状，所述端板Ａ的凹部保持所述弹性部件，所述凹部的底面具有第二凸部和第二凹部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料电池组。
技术介绍
燃料电池组具有层叠了燃料电池单元(单电池)的结构。单电池由具有高分子 电解质膜和夹持高分子电解质膜的一对催化电极的膜电极接合体(membrane electrode assembly，以下也称为“MEA”)、以及夹持膜电极接合体的一对分离器构成。高分子电解质膜由具有高分子离子交换膜等的电解质构成，所述高分子离子交换 膜为具有磺酸基的氟化树脂类离子交换膜或者碳氢树脂类离子交换膜等。催化电极由位于高分子电解质膜侧的、促进催化电极内的氧化还原反应的催化层 和位于催化层外侧的、具有通气性以及导电性的气体扩散层构成。另外，气体扩散层由位于 催化层侧的、用于提高与催化层的接触性的碳涂层和用于使从外部供给的气体扩散而提供 给催化层的气体扩散基材层构成。燃料极的催化层例如包含钼或钼和钌的合金等，空气极 的催化层例如包含钼或钼和钴的合金等。分离器是用于使对燃料极供给的燃料气体和对空气极供给的氧化气体不混合的 导电性部件。通过层叠这样的单电池，能够将燃料电池组串联地电连接。燃料电池组还具有夹 持单元层叠体的端板(end plate)(例如，参照专利文献1和专利文献2)。另外，也存在以 下的情况，即为了对单元层叠体施加均勻的负荷，在单元层叠体和端板之间配置弹簧模块 (spring module)(参照专利文献3和专利文献4)，或者在单元层叠体和端板之间配置弹性 部件(例如，参照专利文献5和专利文献6)。图1是专利文献6记载的燃料电池组1的剖面图。如图1所示，专利文献6记载 的燃料电池组1具有单元层叠体12、夹持单元层叠体12的压板(pressure plate) 2和压 板8、以及端板20。在端板20和压板2之间配置弹性部件19。对压板的与单元层叠体12相对的面施加了导电处理，压板的与单元层叠体12相 对的面以外的部分是绝缘体。另外，弹性部件19由端板20的凹部9和压板2的凹部7保持。通过对具有这样的结构的燃料电池组的各个单电池分别供给燃料气体(含有 氢)、以及氧化气体(含有氧)，能够持续地获得电能。以下，说明通过对单电池供给燃料气 体和氧化气体而产生的化学反应。对燃料极供给了的氢分子通过燃料极的催化层被分为氢离子和电子。氢离子通过 被加湿的高分子电解质膜而移动到空气极侧。另一方面，电子通过外部电路而移动到供给 氧化气体的空气极。此时，能够将通过外部电路的电子利用为电能。在空气极催化层中，通 过高分子电解质膜而移动来的氢离子、通过外部电路而移动来的电子以及供给到空气极的 氧发生反应，生成水。另外，通过上述的化学反应，产生热。这样，通过对燃料电池供给燃料气体和氧化气体，能够同时获得电能和热能。由此，燃料电池组被利用为要求发电和热水供应的家庭用联产系统(cogeneration system) (例如，参照专利文献7)。在家庭用联产系统中，利用在分离器上设置的流路流动的制冷 剂，依次回收发电中产生的热。被回收的热进而贮存在储热水罐等中，并根据需要，被利用 为热能。另外，已知以下的技术，SP 为了在运转时容易进行燃料电池组的温度调节，在端 板的与单元层叠体相对的面上设置凹凸形状(例如，参照专利文献8)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2005-123114号公报专利文献2 日本特开平8-203553号公报专利文献3 日本特开2004-288618号公报专利文献4 美国专利申请公开第2005/0277012号说明书专利文献5 日本特开2007-257865号公报专利文献6 日本特开2006-179220号公报专利文献7 日本特开2008-293996号公报专利文献8 美国专利申请公开第2008/0090122号说明书但是，在发电中产生的热除了通过制冷剂来回收以外，有时从单元层叠体传导到 端板。存在以下的问题，即由于传导到端板的热从端板向外部释放，所以无法将其作为热 能回收，无法高效率地回收发电中产生的热。例如，在图1所示的专利文献6的燃料电池组1中，发电中产生的单元层叠体12 的热传递给压板8，并从压板8向外部释放。另外，发电中产生的单元层叠体12的热通过压 板2和弹性部件19移动到端板20，并从端板20向外部释放。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供减少从单元层叠体传导到端板并向外部释放的热量，从 而能够高效率地回收发电中产生的热的燃料电池组。本专利技术人发现通过减少端板与集电板之间的接触面积，并且减少端板与弹性部件 之间的接触面积，能够抑制热的释放，并通过进一步的研究而完成了本专利技术。也就是说，本 专利技术涉及如下所示的燃料电池组。燃料电池组，包括单元层叠体，其层叠了由膜电极接合体、以及夹持所述膜 电极接合体的分离器构成的单电池；一对集电板，其夹持所述单元层叠体并且由集电板A 和集电板B构成；一对端板，其夹持所述单元层叠体和所述集电板并且由端板A和端板B构 成；以及弹性部件，其配置在所述端板A和所述集电板A之间，所述端板A的与所述集电板 A相对的面具有凹凸形状，所述端板A的凹部保持所述弹性部件，所述凹部的底面具有第二 凸部和第二凹部。如所述的燃料电池组，所述弹性部件与所述第二凸部的顶面接触。如或所述的燃料电池组，所述集电板A具有保持所述弹性部件的凹 部，所述集电板A的凹部的底面具有第三凸部和第三凹部，所述弹性部件与所述第三凸部 的顶面接触。如 的任一项所述的燃料电池组，所述弹性部件是螺旋弹簧。如 的任一项所述的燃料电池组，所述端板B的与所述集电板B相对 的面具有凹凸形状。如所述的燃料电池组，还包括弹性部件，其配置在所述端板B和所述集 电板B之间，所述端板B的凹部保持所述弹性部件，所述凹部的底面具有第二凸部和第二凹部。如所述的燃料电池组，在所述端板B和所述集电板B之间不具有弹性部 件，所述端板B的与所述集电板B相对的面是与所述集电板B的接触面，所述端板B的凸部 的顶面与所述集电板B接触。如所述的燃料电池组，与所述集电板B接触的所述端板B的凸部的顶面的 面积的合计为，所述端板B与所述集电板B相对的区域的面积的10% 30%。如或所述的燃料电池组，所述端板B的与所述集电板B相对的面的凸 部包含所述端板B的与所述集电板B相对的面上形成的肋，所述肋形成格子状。如 的任一项所述的燃料电池组，所述端板由树脂构成。在本专利技术的燃料电池组中，由于端板与集电板之间的接触面积较小，所以从集电 板向端板传导的热量较小。另外，在本专利技术中，由于端板与弹性部件之间的接触面积较小， 所以从集电板通过弹性部件向端板传导的热量较小，通过端板向外部释放的热量较小。因 此，能够高效率地回收发电时产生的热，并能够提供热回收效率较高的燃料电池组。另外，根据本专利技术的燃料电池组，即使在利用环状带保持了燃料电池组时，端板也 不容易变形。因此，在本专利技术的燃料电池组中，能够对单元层叠体施加均勻的负荷，单电池 间的接触电阻较低。因此，本专利技术的燃料电池组的发电效率较高。附图说明图1是以往的燃料电池组的剖面图。图2是本专利技术的燃料电池组的端板、弹性部件和集电板的剖面图。图3是实施方式1的燃料电池组的立体图。图4是实施方式1的燃料电池组的剖面图。图5是实施方式1的端板的从集电板相对面侧所见的立体图、以及保持凹部的放 大正视图。图6是实施方式1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
燃料电池组，包括：单元层叠体，其层叠了由膜电极接合体、以及夹持所述膜电极接合体的分离器构成的单电池；一对集电板，其夹持所述单元层叠体并且由集电板Ａ和集电板Ｂ构成；一对端板，其夹持所述单元层叠体和所述集电板并且由端板Ａ和端板Ｂ构成；以及弹性部件，其配置在所述端板Ａ和所述集电板Ａ之间，所述端板Ａ的与所述集电板Ａ相对的面具有凹凸形状，所述端板Ａ的凹部保持所述弹性部件，所述凹部的底面具有第二凸部和第二凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本敏宏，长尾善辉，日下部弘树，川畑德彦，新井健二，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]