燃料電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及燃料電池，并且更具體地，涉及隔板(separator plate)的密封線附近的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]日本專利申請公開第2006-54058號(JP 2006-54058A)描述了一種燃料電池，該燃料電池具有通過在隔離器(separator)上提供突出部、在突出部的頂部上布置聚合物彈性層并且將突出部鄰接靠著聚合物膜來創(chuàng)建密封的結(jié)構(gòu)。
[0003]當(dāng)通過將各具有一對隔板(在隔板之一上具有突出部)的燃料電池(也稱作“單個(gè)電池”)堆疊在一起來形成燃料電池組時(shí)，隔板的突出部鄰接靠著相鄰的燃料電池的隔板。此外，通過突出部與相鄰的燃料電池的隔板之間的反作用力來實(shí)現(xiàn)密封。可能存在以下情況，其中，由于隔板的制造公差或當(dāng)堆疊燃料電池時(shí)燃料電池的不良對準(zhǔn)而導(dǎo)致在此處突出部被不良對準(zhǔn)。在該情況下，在隔板中產(chǎn)生力矩，使得隔板傾斜。因此，在密封線處可能不能夠獲得充分的反作用力，從而可能不能夠?qū)崿F(xiàn)充分的密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及燃料電池，燃料電池包括膜電極組件、支撐膜電極組件的外邊緣部的加固框架、以及將膜電極組件和加固框架夾在之間的第一隔板和第二隔板。第一隔板包括密封線形成突出部和設(shè)置在密封線形成突出部的兩側(cè)上的第一接合部，當(dāng)堆疊燃料電池時(shí)，密封線形成突出部被按壓靠著相鄰地布置的燃料電池的第二隔板，使得形成密封線。第二隔板包括接收部和設(shè)置在接收部的兩側(cè)上的第二接合部，接收部被按壓靠著相鄰地布置的燃料電池的第一隔板的密封線形成突出部，使得形成密封線。燃料電池包括設(shè)置在密封線形成突出部和接收部的兩側(cè)中的至少一側(cè)上的傾斜抑制部。利用該方面的燃料電池，當(dāng)將燃料電池堆疊在一起以形成燃料電池組時(shí)能夠由傾斜抑制部抑制隔板的傾斜。
[0005]第一隔板還可以包括設(shè)置在密封線形成突出部和第一接合部之間的投影部。
[0006]在堆疊燃料電池之前，在堆疊方向上，密封線形成突出部的頂部和接收部之間的距離可以大于傾斜抑制部的厚度。此外，在堆疊燃料電池之前，在堆疊方向上，從第一接合部到密封線形成突出部的頂部的高度可以比從第一接合部到傾斜抑制部的高度高。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，當(dāng)堆疊燃料電池時(shí)，一個(gè)燃料電池的第一密封線形成突出部的頂部接觸相鄰的燃料電池的接收部，并且然后該相鄰的燃料電池的傾斜抑制部彼此接觸。當(dāng)將燃料電池堆疊在一起以形成燃料電池組時(shí)能夠由傾斜抑制部來抑制隔板的傾斜。
[0007]傾斜抑制部可以是第一隔板的在與密封線形成突出部的突出方向相同的方向上相對于第一接合部突出的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使用第一隔板來形成傾斜抑制部。
[0008]傾斜抑制部可以是第二隔板的在與密封線形成突出部的突出方向相反的方向上相對于第二接合部突出的部分。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以使用第二隔板來形成傾斜抑制部。
[0009]傾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之間的間隔可以被加固框架所占用。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，傾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之間的間隔可以被加固框架所占用，從而傾斜抑制部將不容易形變。
[0010]加固框架可以延伸到設(shè)置在燃料電池的外部上的外限制構(gòu)件。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，加固框架延伸到外限制構(gòu)件，從而即使當(dāng)接收到碰撞時(shí)燃料電池仍將不容易變得不良對準(zhǔn)。
[0011]傾斜抑制部可以由加固框架來形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用加固框架來形成傾斜抑制部。
[0012]傾斜抑制部可以被設(shè)置在第一接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上、或者設(shè)置在第二接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使用第一接合部或第二接合部上的傾斜抑制構(gòu)件來形成傾斜抑制部。
[0013]燃料電池還可以包括設(shè)置在第一接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上或設(shè)置在第二接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上的堰堤。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，除了傾斜抑制部之外還提供堰堤，從而能夠抑制下述側(cè)流動，在該側(cè)流動中，流體在第一接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上或在第二接合部的與加固框架相比的相對側(cè)上流動。
[0014]堰堤被布置成與密封線形成突出部相更靠近膜電極組件側(cè)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，與密封線形成突出部相比，更靠近膜電極組件側(cè)布置傾斜抑制構(gòu)件，從而能夠?qū)A斜抑制構(gòu)件用作堰堤。
[0015]能夠以各種模式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。例如，除了燃料電池組的制造方法之外，還可以通過諸如燃料電池組或燃料電池隔板的制造方法的模式來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
【附圖說明】
[0016]以下將參照附圖來描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)的和工業(yè)的意義，在附圖中，類似的標(biāo)號表示類似的元件，并且其中:
[0017]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例實(shí)施例的燃料電池組的外面的框架形式的視圖；
[0018]圖2是根據(jù)第一示例實(shí)施例的加固框架和膜電極組件的視圖；
[0019]圖3是根據(jù)第一示例實(shí)施例的第一隔離器的視圖；
[0020]圖4是根據(jù)第一示例實(shí)施例的燃料電池的密封線附近的截面圖；
[0021]圖5是其中根據(jù)第一示例實(shí)施例的以正確的對準(zhǔn)堆疊示例實(shí)施例的燃料電池的狀態(tài)的視圖；
[0022]圖6是其中根據(jù)第一示例實(shí)施例的不良對準(zhǔn)地堆疊示例實(shí)施例的燃料電池的狀態(tài)的視圖；
[0023]圖7是其中不良對準(zhǔn)地堆疊比較示例的燃料電池的狀態(tài)的視圖；
[0024]圖8A至圖8D是根據(jù)第一示例實(shí)施例的修改示例的燃料電池的突出部附近的區(qū)域的其他配置示例的視圖；
[0025]圖9A至圖9C是根據(jù)第一示例實(shí)施例的修改示例的燃料電池的突出部附近的區(qū)域的其他配置示例的視圖；
[0026]圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例的突出部附近的區(qū)域的視圖；
[0027]圖11A至圖11D是根據(jù)本發(fā)明的第三示例實(shí)施例的突出部附近的區(qū)域的視圖；
[0028]圖12A至圖12D是根據(jù)本發(fā)明的第四示例實(shí)施例的將兩條密封線排成一行的區(qū)域中的結(jié)構(gòu)的視圖；
[0029]圖13是根據(jù)本發(fā)明的第五示例實(shí)施例的燃料電池組的視圖；
[0030]圖14是具有中間層的燃料電池組的外邊緣部的視圖；
[0031]圖15是具有中間層的比較示例的燃料電池組的外邊緣部的視圖；
[0032]圖16是具有中間層的另一比較示例的燃料電池組的外邊緣部的視圖；
[0033]圖17A和圖17B是第五示例實(shí)施例的修改示例的視圖；
[0034]圖18是圖17A中的加固框架的平面視圖；
[0035]圖19是用于在加固框架的僅四個(gè)角處提供中間層的結(jié)構(gòu)的視圖；
[0036]圖20是根據(jù)本發(fā)明的第六示例實(shí)施例的第一隔板的視圖；
[0037]圖21A和圖21B是當(dāng)沿著圖20中的線20A-20A和線20B-20B截取燃料電池時(shí)的截面的視圖；
[0038]圖22A至圖22C是堰堤形狀的示例的視圖；以及
[0039]圖23是第六示例實(shí)施例的修改示例的視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]第一示例實(shí)施例:圖1是示出燃料電池組10的外面的框架形式的視圖。該燃料電池組10包括燃料電池100 (也稱作“單個(gè)電池”)、接線板200和210、絕緣板220以及端板230和240。每個(gè)燃料電池100包括加固框架140、第一隔板150和第二隔板160。加固框架140是由樹脂制成的框架形狀的構(gòu)件，該構(gòu)件在它的內(nèi)部具有膜電極組件(MEA)。加固框架140被夾在第一隔板150和第二隔板160之間。多個(gè)這些燃料電池100被設(shè)置為堆疊在一起。接線板200和210被布置為一個(gè)接線板位于堆疊的燃料電池100的每端上，并且被用于從燃料電池100提取電壓和電流。絕緣板220被布置到接線板200的外部。取決于燃料電池組10和其內(nèi)安裝有燃料電池組10的車輛的主體的固定位置，絕緣板也可以被布置到接線板210的外部。端板230和240被布置為一個(gè)端板在燃料電池組10的每側(cè)上以緊固燃料電池100、接線板200和210以及絕緣板220。
[0041]燃料電池100、接線板200、絕緣板220和端板230各具有多個(gè)開口。這些開口被連通在一起，使得形成歧管310、315、320、325、330和335。歧管310被用于向燃料電池100供應(yīng)氧化劑氣體，并且因此也被稱作“氧化劑氣體供應(yīng)歧管310”。在下文中，歧管315、320、325,330和335針對它們各自的角色也分別被稱作“氧化劑氣體排放歧管315”、“燃料氣體排放歧管320”、“燃料氣體供應(yīng)歧管325”、“冷卻劑供應(yīng)歧管330”和“冷卻劑排放歧管335”。
[0042]圖2是加固框架140和膜電極組件(MEA) 110的視圖。加固框架140具有由樹脂制成的大體矩形框架形狀。膜電極組件110被支撐在加固框架140的中央部分中。膜電極組件包括傳導(dǎo)質(zhì)子的電解質(zhì)膜和被形成在電解質(zhì)膜的兩側(cè)上的催化劑層。還可以使用膜電極氣體擴(kuò)散層組件(MEGA)來代替膜電極組件110。膜電極氣體擴(kuò)散層組件具有還在膜電極組件110的催化劑層上方包括氣體擴(kuò)散層的結(jié)構(gòu)。開口 1401至1406在面向加固框架140的側(cè)中是開放的。這些開口 1401至1406被用于形成歧管310、315、320、325、330和335(圖1)。
[0043]圖3是第一隔板150的視圖。第一隔板150是由金屬制成的大體矩形板狀構(gòu)件。開口 1501至1506在面向第一隔板150的側(cè)中是開放的。這些開口 1501至1506被用于形成歧管310、315、320、325、330和335 (圖1)。第一隔板150包括流路徑形成部156，流路徑形成部156在中央部分中具有被圖案化的鋸齒狀的形狀。流路徑形成部150的膜電極組件110側(cè)是反應(yīng)氣體所流過的區(qū)域，并且流路徑形成部156的與膜電極組件110相對的側(cè)是冷卻劑所流過的區(qū)域。第一隔板150包括圍繞開口 1501至1506的第一密封線182。第一密封線182由形成在第一隔板150上的密封線形成突出部152所形成，第一隔板150被按壓靠著相鄰的第二隔板160，這將在以后加以描述。此外，環(huán)繞開口 1505和1506以及流路徑形成部156形成第二密封線183。第二密封線183也類似地