燃料电池用衬垫制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池用衬垫，实现了燃料电池堆的低成本化。为了达成该目的，燃料电池用衬垫1（2）在位于隔板6（7）与MEA5之间的GDL3（4）的外周通过橡胶状弹性材料一体成形，与隔板6（7）紧密接触，在该衬垫1（2）的与隔板6（7）的对向面上，形成有气体导入槽1b，该气体导入槽1b以将开设于该衬垫1（2）的歧管孔1a（2a）和由MEA5形成的气体反应区域10A相互连通的方式延伸。由于该气体导入槽1b能够在通过橡胶状弹性材料成形衬垫1（2）的同时形成，并且在隔板6（7）侧不需要加工气体导入槽，因此能够降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】燃料电池用衬垫
本专利技术涉及一种使用于构成燃料电池的发电要素的燃料电池单元并且一体设置于GDL（GasDiffusionLayer：气体扩散层）的衬垫。
技术介绍
如图11-13所示，燃料电池通过将由设置于电解质膜以及其两面的未图示的触媒电极层构成的MEA（MembraneElectrodeAssembly：膜-电极复合体）101，从厚度方向两侧经由GDL102、103利用隔板104、105夹持，构成作为发电的最小单位的燃料电池单元100。在GDL102、103的外周侧，由橡胶状弹性材料（橡胶材料或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料）构成的衬垫106、107在橡胶状弹性材料的一部分含浸于GDL102、103的缘部的状态下分别一体成形。在隔板104、105以及衬垫106、107上，分别开设有多个歧管孔104a、105a、106a、107a，如图11以及图12所示，在隔板104、105中的与GDL102、103的对向面上（图13所示由MEA101形成的气体反应区域100A），形成燃料气体反应用槽104b以及氧化剂气体反应用槽105b，此外，在隔板104、105中的与衬垫106、107的对向面上，形成将歧管孔104a、105a与气体反应区域100A（燃料气体反应用槽104b以及氧化剂气体反应用槽105b）之间连通的气体导入槽104c以及气体导入槽105c。并且，在图13所示的层叠状态下，通过将隔板104、105的歧管孔104a、105a与衬垫106、107的歧管孔106a、107a相互重合（连通），形成燃料气体、氧化剂气体或制冷剂的供应通道以及排出通道（歧管孔）。也就是说，这种燃料电池在各燃料电池单元100中，在歧管孔流通的燃料气体（氢气）经由气体导入槽104c、燃料气体反应用槽104b以及一个GDL102供应至MEA101的一个触媒电极层（阳极）侧，在其他歧管孔流通的氧化剂气体（空气）经由气体导入槽105c、氧化剂气体反应用槽105b以及另一个GDL103供应至MEA101的另一个触媒电极层（阴极）侧，通过水的电解的逆反应，也就是由氢气和氧气生成水的反应产生电力。另外，虽然由各燃料电池单元100产生的电动势较低，但是通过将多个的燃料电池单元100层叠形成电性串联连接的电池堆，能够获得需要的电动势（例如参照专利文献1、2）。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2004-335453号公报专利文献2：日本特开2007-026847号公报
技术实现思路
（专利技术要解决的问题）这种燃料电池实现了电池堆的进一步的小型化/低成本化，如上所述，将衬垫106、107一体化于GDL102、103而构成，提升了在电池堆组装等的可操作性，对于降低成本有效。然而，歧管孔和气体反应区域100A（燃料气体反应用槽104b以及氧化剂气体反应用槽105b）之间的气体导入槽104c以及气体导入槽105c通过隔板104、105的加工而形成，加工成本较高。本专利技术鉴于以上要点而完成，其技术课题是通过燃料电池用衬垫的改良，实现燃料电池堆的进一步的低成本化。（解决技术问题的技术方案）作为有效地解决上述技术课题的方法，本专利技术技术方案的燃料电池衬垫，在位于隔板与MEA之间的GDL的外周通过橡胶状弹性材料一体成形，与所述隔板紧密接触，所述燃料电池用衬垫的特征在于，在该衬垫的与所述隔板的对向面上形成有气体导入槽，所述气体导入槽以将开设于该衬垫的歧管孔和由所述MEA形成的气体反应区域相互连通的方式延伸。另外，本专利技术技术方案的燃料电池衬垫的特征在于，在上述的本专利技术技术方案所记载的燃料电池衬垫中，一体设置有加强板。另外，本专利技术技术方案的燃料电池衬垫的特征在于，在上述的本专利技术技术方案所记载的燃料电池衬垫中，气体导入槽形成于加强板。（专利技术的效果）根据本专利技术涉及的燃料电池用衬垫，通过形成于衬垫的气体导入槽，形成使反应气体（燃料气体以及氧化剂气体）在歧管孔和气体反应区域之间流通的流路，该气体导入槽能够在通过橡胶状弹性材料成形衬垫的同时形成，并且在隔板侧不需要加工气体导入槽，因此能够降低成本。另外，通过一体设置于衬垫的加强板，能够防止由气体导入槽造成的衬垫的机械强度的降低，能够容易进行燃料电池堆的组装。另外，通过气体导入槽在一体埋设于衬垫的加强板上形成，防止了由衬垫的压缩造成的气体导入槽的变形，并且补偿了气体导入槽的形成部分的机械强度，因此能够容易进行燃料电池堆的组装。附图说明图1是与MEA以及隔板一起从层叠方向观察本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第一实施方式的分离状态的俯视图。图2是与MEA以及隔板一起在图1的I-I线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第一实施方式的分离状态的部分剖面图。图3是与MEA以及隔板一起在图1的I-I线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第一实施方式的层叠状态的部分剖面图。图4是概略地示出燃料电池单元中的发电机理的说明图。图5是与MEA以及隔板一起从层叠方向观察本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第二实施方式的分离状态的俯视图。图6是与MEA以及隔板一起在图5的V-V线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第二实施方式的分离状态的部分剖面图。图7是与MEA以及隔板一起在图5的V-V线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第二实施方式的其他的例子的分离状态的部分剖面图。图8是与MEA以及隔板一起从层叠方向观察本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第三实施方式的分离状态的俯视图。图9是与MEA以及隔板一起在图8的VIII-VIII线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第三实施方式的分离状态的部分剖面图。图10是与MEA以及隔板一起在图8的VIII-VIII线位置切断示出本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第三实施方式的层叠状态的部分剖面图。图11是与MEA以及隔板一起从层叠方向观察现有技术涉及的燃料电池用衬垫的一例的分离状态的俯视图。图12是与MEA以及隔板一起在图11的XI-XI线位置切断示出现有技术涉及的燃料电池用衬垫的一例的分离状态的部分剖面图。图13是与MEA以及隔板一起在图11的XI-XI线位置切断示出现有技术涉及的燃料电池用衬垫的一例的层叠状态的部分剖面图。符号说明1、2衬垫11、21衬垫主体12、13、22、23加强板1a、2a、6a、7a歧管孔1b、2b气体导入槽3、4GDL5MEA6、7隔板6b燃料气体反应用槽7b氧化剂气体反应用槽10A气体反应区域。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的优选实施方式进行详细的说明。首先，图1是与MEA以及隔板一起从层叠方向观察本专利技术涉及的燃料电池用衬垫的第一实施方式的分离状态的俯视图，图2是在图1的I-I线位置切断示出的分离状态的部分剖面图，图3是在图1的I-I线位置切断示出的层叠状态的部分剖面图。这些图中的参照符号1、2是本专利技术涉及的衬垫，由橡胶状弹性材料（橡胶材料或者具有橡胶状弹性的合成树脂材料），优选由从乙烯-丙烯橡胶（EPDM）、硅酮橡胶（VMQ）、氟橡胶（FKM）、全氟橡胶（FFKM）等中选择的材料成形为板状或者片状。GDL（GasDiffusionLayer：气体扩散层）3、4由金属制的多孔体或碳纤维等具有允许气体流通的无数微细贯通空隙的多孔质的导电性材料构成，并且形成相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料电池用衬垫，在位于隔板与MEA之间的GDL的外周通过橡胶状弹性材料一体成形，与所述隔板紧密接触，所述燃料电池用衬垫的特征在于，在该衬垫的与所述隔板的对向面上形成有气体导入槽，所述气体导入槽以将开设于该衬垫的歧管孔和由所述MEA形成的气体反应区域相互连通的方式延伸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.19 JP 2011-1577301.一种燃料电池用衬垫，在位于隔板与膜-电极复合体之间的气体扩散层的外周通过橡胶状弹性材料一体成形，与所述隔板紧密接触，所述燃料电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：堀本隆之，古贺正太郎，
申请(专利权)人：NOK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP