专利名称：燃料电池用隔板制造方法
技术领域：
本发明涉及用于通过把阳极侧电极和阴极侧电极附加给电解质膜并从两侧将其夹持来构成电池模块的燃料电池用隔板制造方法。
背景技术：
燃料电池利用与水电解相反的原理，通过使氢和空气中的氧进行化学反应来发电。理论上，仅有的排出物是水。一般，氢用作燃料气体，而空气或氧化剂气体用作氧。
作为这种燃料电池，例如在第2000-123848号日本专利公报中揭示的“燃料电池”是公知的。这种燃料电池具有一种结构，即通过用阳极电极和阴极电极夹持电解质膜，并分别用第一隔板和第二隔板通过衬垫夹持阳极电极和阴极电极的外侧面来构成电池模块。
更具体地说，在第一隔板的内侧面形成要成为燃料气体流路的第一流路，在第二隔板的内侧面形成要成为氧化剂气体流路的第二流路，这些流路分别把燃料气体和氧化剂气体提供给中央的电解质膜。
如上所述，由于使用一个电池模块获得的电输出很小，所以通过制备多个这种电池模块的叠层来获得所需电输出。第一和第二隔板由于是用于防止燃料气体或氧化剂气体泄漏到相邻电池内的分隔元件而被称为“隔板”。
第一隔板在其内侧面具有燃料气体用的第一流路，第二隔板在其内侧面具有氧化剂气体用的第二流路；有必要使气体与阳极侧电极和阴极侧电极有效接触，为此，有必要设置多个极浅的槽作为第一和第二流路。
第一和第二隔板各自在顶部具有用于把燃料气体和氧化剂气体提供给第一和第二流路的燃料供给开孔和氧化剂气体供给开孔，并且各自在底部具有燃料气体排出开孔和氧化剂气体排出开孔。而且，第一和第二隔板各自在其顶部具有用于使冷却水通过的冷却水供给开孔，并且在其底部具有冷却水排出开孔。
冷却水供给开孔和冷却水排出开孔各自与冷却水通路连接。例如通过在第一隔板和第二隔板的外侧面形成冷却水通路槽，并把这些冷却水通路槽与形成在相邻电池的隔板内的冷却水通路槽组合在一起，从而形成了冷却水通路。
当照这样通过把隔板组合在一起来形成冷却水通路时，有必要在隔板的接口处设置用于防止冷却水泄漏的密封部件，并且必须对该密封部件的厚度、形状和材料等加以考虑。
另外，必须在第一隔板或第二隔板的一侧设置气体流路槽，并且必须在另一侧设置冷却水通路槽，而槽的成型是困难的。
而且，由于把隔板组合在一起，所以隔板间的电气接触电阻增加，并且可能会发生的是由于该接触电阻，会在每个电池内产生电压降，并且燃料电池的输出变小。
因此，当制造燃料电池用隔板时，并且在该隔板内形成冷却水通路时，期望的是，无需密封并可容易地形成冷却水通路，而且对燃料电池的输出降低加以抑制。
发明内容
根据本发明，提供了一种燃料电池用隔板制造方法，在该燃料电池用隔板制造方法中，采用碳和热固性树脂的混揉物来模制塑坯，并使用该塑坯在相邻隔板之间形成冷却水通路，该制造方法的特征在于它包括把用于形成冷却水通路的型芯和用于保持该型芯的保持部件设置在两个塑坯之间的步骤；通过把这些塑坯以及型芯和保持部件进行整体压缩并加热来模制隔板的步骤；以及通过在随后的加热工艺中使型芯熔融和排出来形成冷却水通路的步骤。
由于在本发明的方法中，对内部嵌入有型芯和保持部件的隔板进行模制，并通过使该型芯熔融和排出来形成冷却水通路，所以不象在现有技术中那样把两个隔板组合在一起，并且密封没有必要。而且，由于把型芯和保持部件设置在两个塑坯之间，并把这些塑坯、型芯和保持部件进行整体压缩和加热，而且在之后的加热工艺中使型芯熔融和排出，所以型芯在隔板内的嵌入和型芯的排出都可容易地进行，并可容易地形成冷却水通路。而且，由于不把隔板组合在一起，所以不会产生电气接触电阻，并且燃料电池的输出不会下降。
作为在本发明中所使用的型芯，优选的是，该型芯是低熔点金属。型芯可容易地熔融；熔融后，型芯可容易地从隔板内排出；从而可提高隔板的可制造性。而且，从隔板内排出的低熔点金属可用作型芯任何次数，从而可以控制材料成本。
作为在模制隔板之后的加热工艺的示例，优选的是进行退火处理。由于型芯在退火的加热工艺中熔融和排出，所以没有必要专门为型芯熔融提供加热工艺，从而可以减少隔板的制造工作。
而且，根据本发明，提供了一种燃料电池用隔板制造方法，该制造方法包括使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路的型芯的步骤；把型芯设置在金属模具的空腔内并把电极扩散层设置在型芯与空腔面之间的间隙内的步骤；用熔融树脂填充空腔的步骤；在把型芯和电极扩散层一体形成之后从空腔内取出熔融树脂凝固的隔板的步骤；以及通过用水从隔板中溶出型芯，使用隔板和电极扩散层在隔板的表面形成气体通路的步骤。
也就是说，在本发明中，使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路的型芯，并通过在模制隔板之后用水溶解型芯来形成气体通路。由于可以照此用水溶出隔板内的型芯，所以可在隔板内简单地形成气体通路，并可简单地制造隔板。
此处，普通燃料电池在阳极侧电极与隔板之间具有阳极电极扩散层，并在阴极侧电极与隔板之间具有阴极电极扩散层。因此，由于把阳极电极扩散层附加给隔板并把阴极电极扩散层附加给隔板，所以在隔板与阳极电极扩散层之间的电气接触电阻以及在隔板与阴极电极扩散层之间的电气接触电阻可能会增加。并且存在一种风险是该接触电阻使燃料电池的电压下降，并且使燃料电池的输出变小。
因此，在本发明中，把隔板与电极扩散层一体形成。这样，可对隔板与电极扩散层之间的电气接触电阻进行抑制并且防止燃料电池的输出降低。
而且，根据本发明，提供了一种燃料电池用隔板制造方法，该制造方法包括使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路和冷却水通路的气体通路型芯和冷却水通路型芯的步骤；把气体通路型芯设置成面向金属模具的空腔面，并把电极扩散层设置在气体通路型芯与空腔面之间的间隙中，以及按照与气体通路型芯的预定间隔来设置冷却水通路型芯的步骤；用熔融树脂填充空腔的步骤；在把气体通路型芯、冷却水通路型芯和电极扩散层一体形成之后从空腔内取出熔融树脂凝固的隔板的步骤；以及通过用水从隔板中溶解气体通路型芯和冷却水通路型芯，使用隔板和电极扩散层在隔板的表面形成气体通路和在隔板内形成冷却水通路的步骤。
在本发明中，通过使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路的气体通路型芯，并在模制隔板之后用水溶解气体通路型芯，可以形成气体通路。由于可以照此用水溶解隔板内的气体通路型芯，所以可在隔板内简单地形成气体通路。而且，通过把电极扩散层与隔板一体形成，隔板与电极扩散层之间的电气接触电阻得到了抑制。
此处，在普通隔板中，通过把一对隔板面对面放置，并把其中一个隔板的冷却水通路槽与另一隔板的冷却水通路槽组合在一起来形成冷却水通路。由于照这样把一对隔板面对面放置，所该对隔板间的电气接触电阻增加。并且存在一种风险是，该接触电阻使燃料电池的电压下降并使燃料电池的输出变小。
因此，在本发明中，通过使用水溶性聚合物来制造冷却水通路型芯，并在模制隔板之后用水溶解冷却水通路型芯，来在隔板内形成冷却水通路。由于可在隔板内形成冷却水通路，所以无需把一对隔板面对面放置以形成冷却水通路，并且可消除在现有技术中发生在成对隔板间的电气接触电阻。
图1是示出根据本发明第一实施例的燃料电池用隔板制造方法的流程图的图。
图2A和图2B是示出根据第一实施例的塑坯模制步骤的图。
图3是示出在根据第一实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的隔板模具的图，并且示出了处于打开状态的模具。
图4示出了处于关闭状态的图3的模具。
图5示出了第一实施例的燃料电池用隔板退火方法的流程图。
图6A和图6B是示出根据第一实施例的退火和型芯排出的图。
图7A和图7B是示出进行中的根据本发明第一实施例的退火和型芯排出的图。
图8是示出进行中的根据本发明第二实施例的退火和型芯排出的图。
图9是示出本发明的退火和型芯排出的第三实施例的图。
图10A和图10B是示出根据本发明第四实施例的燃料电池用隔板制造方法中的塑坯模制状态的图。
图11A和图11B是示出使用在图10A和图10B中模制的塑坯作为模具来制造隔板的步骤的图。
图12A和图12B是示出根据本发明第五实施例的燃料电池用隔板制造方法中的带型芯的塑坯的制造步骤的图。
图13A和图13B是示出使用在图12A和图12B中模制的塑坯作为模具来制造隔板的步骤的图。
图14是使用根据本发明第六实施例的燃料电池用隔板制造方法所制造的燃料电池的分解透视图。
图15是沿着图14的线15-15所取的断面图。
图16是沿着图14的线16-16所取的断面图。
图17是示出在根据第六实施例的燃料电池用隔板制造方法中用于形成燃料气体通路和冷却水通路槽的型芯的模制步骤的图。
图18是在根据第六实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的型芯的透视图。
图19和图20是示出在第六实施例的方法中模制第一隔板的步骤的图。
图21是沿着图14的线21-21所取的断面图，示出了组合在一起的第一隔板和第二隔板。
图22是示出根据本发明第七实施例的燃料电池用隔板制造方法中的型芯模制步骤的图。
图23是使用根据本发明第八实施例的燃料电池用隔板制造方法制造的燃料电池的分解透视图。
图24是沿着图23的线24-24所取的隔板的断面图。
图25是示出根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第一步骤的图，示出了第一气体通路型芯的模制步骤。
图26是示出根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第二步骤的图，示出了冷却水通路型芯的模制步骤。
图27是示出在根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的第一气体通路型芯、第二气体通路型芯和冷却水通路型芯的透视图。
图28和图29是示出根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第三步骤和第四步骤的图，示出了隔板的模制步骤。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明第一实施例的燃料电池用隔板的制造流程图。
步骤(以下简称ST)01把碳粉末和热固性树脂粉末按预定混合比率进行混合，添加适量胶合剂，并把混合物混揉。
ST02如图2A和图2B所示，通过把混揉后的混合物进行模制来制造塑坯。首先，在图2A中，把混揉物13放置在塑坯模制下模11的模制面12上。然后，如箭头a所示，使塑坯模制上模15下降，并把混揉物13进行加压模制。然后，如图2B所示，使用塑坯模制下模11和塑坯模制上模15模制出了具有所需形状的塑坯17。
ST03把型芯和用于保持该型芯的保持板设置在这些塑坯中的两个塑坯之间，并把所述塑坯、型芯和保持板进行整体压缩模制。
ST04与该压缩模制的开始大致同时地进行热硬化处理，从而使塑坯完全硬化以制造隔板。
ST05把所模制的隔板进行退火。
退火一般是为了消除和防止应力而把玻璃、陶瓷或金属进行烘烤。
图3和图4示出了在根据本发明的该第一实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的制造设备。
首先，把塑坯17放置在具有加热器21的隔板模制下模22的模制面23上；把用于在隔板内形成冷却水通路的水通路形成部件25放置在该塑坯17上；并把另一塑坯17放置在该水通路形成部件25上。然后，从隔板模制下模22的上方，使具有加热器27的隔板模制上模28下降，并使隔板模制上模28与隔板模制下模22配合。
水通路形成部件25具有多个型芯31；保持板32，用作用于保持这些型芯31的由高热传导率的轻金属例如铝合金制成的保持部件；以及多个定位部件33，用于把该保持板32定位在空腔内。把用于形成使燃料气体或氧化剂气体流经的气体流路槽的多个舌部35按照固定间隔形成在隔板模制下模22的模制面23上。把多个类似舌部36也形成在隔板模制上模28的模制面上。
如图4所示，在使用加热器21、27加热隔板模制下模22和隔板模制上模28时，图3所示的塑坯17、17和水通路形成部件25被整体加压模制，以制造具有形成在其两侧的多个气体流路槽38、38的带型芯的隔板41。
图5示出了本发明的燃料电池用隔板的退火工序。
ST11把隔板夹持在矫直板之间。
ST12在隔板被夹持在矫直板之间时，对隔板进行加热。
ST13在隔板冷却时，把矫直板拧紧，并通过把隔板加压保持来进行矫直。
现在将根据图6A至图7B，对上述第一实施例的退火和型芯取出进行详细说明。
图6A和图6B示出了根据第一实施例的退火和型芯取出用的设备。
在图6A和图6B中，把多个螺栓44安装到在用于矫直带型芯的隔板41的一对上/下矫直板48、43中、设置在下侧的下侧矫直板43的四角和长度方向中央；把电动机45的输出轴46安装到中央部；并把带型芯的隔板41、41排成直线放置在下侧矫直板43上，使得带型芯的隔板41的型芯31位于下侧矫直板43的长度方向。输出轴46在其端部具有外螺纹。
如图7A所示，把在与下侧矫直板43上的螺栓44和输出轴46的位置相对应的位置具有开孔的上侧矫直板48放置在带型芯的隔板41、41上，并使螺栓44和输出轴46通过这些孔。然后，把螺母51旋到螺栓44上并临时拧紧到某一程度，使得带型芯的隔板41、41不松动。并且，把螺母52旋到输出轴46上。
在图7B中，使线圈53接近下侧矫直板43和上侧矫直板48中的每一个，通过操作电动机45来旋转输出轴46，使夹持在下侧矫直板43与上侧矫直板48之间的带型芯的隔板41、41旋转。然后，通过给线圈53通电，当型芯31由介质材料制成时，通过在带型芯的隔板41、41内的型芯31中产生感应电流，进行感应加热。当已达到熔点的型芯31熔融时，这些型芯31依靠离心力从隔板41内排出到外部。这样，在型芯31被排出的部分内就形成了冷却水通路54。
当所有型芯31都已从隔板内排出时，停止电动机45以制动隔板旋转，并停止向线圈53供电以停止加热。然后，拧紧螺母51(6个位置)，并把已取出型芯的隔板按预定负荷加压保持并持续预定时间。当预定时间过去时，松开螺母51以解除隔板的加压，并结束隔板的矫直。
上述感应加热是这样一种方法，即，把介质材料设置在两个线圈之间，通过在线圈间施加高频交流电压来在介质材料内产生感应电流，并且依靠该感应电流使介质材料自身发热并被加热。因此，使用感应加热，可在短时间内整体地加热介质材料，并可提高加热效率。
如图1、图3和图7B所示，本发明的特征在于，首先，一种燃料电池用隔板制造方法，其中，采用碳和热固性树脂的混揉物来模制塑坯17，并使用该塑坯17在相邻隔板之间形成冷却水通路54，在该制造方法中，把用于形成冷却水通路54的型芯31和用于保持这些型芯31的保持板32设置在两个塑坯17、17之间；通过把这些塑坯17、17以及型芯31和保持板32进行整体压缩加热来形成隔板；以及通过在随后加热步骤使型芯31熔融和排出来形成冷却水通路54。
由于形成把型芯31和保持板32嵌入在内部的带型芯的隔板41，并通过使型芯31熔融和排出来形成冷却水通路54，所以不象在现有技术中那样把两个隔板组合在一起，并且密封变得没有必要。因此，除了省去密封部件以外，还可省去在研究诸如密封部件的厚度、形状和材料的规格时所花的工时，并可降低燃料电池的制造成本。
而且，由于把型芯31和保持板32设置在两个塑坯17、17之间，并把塑坯17、17、型芯31和保持板32进行整体压缩和加热，以及在之后的加热步骤使型芯31熔融和排出，所以型芯31在隔板内的嵌入和型芯31的取出都可容易地进行，并可容易地形成冷却水通路54。
而且，由于不再把隔板组合在一起，所以不会出现电气接触电阻，并可防止燃料电池的输出降低。
在本实施例中，当型芯31由低熔点金属制成时，型芯31可容易地熔融，并且在熔融后，它们可容易地从隔板内排出，从而可提高隔板的可制造性。并且，从隔板内排出的低熔点金属可用于制造型芯任何次数，从而可抑制材料成本。
而且，在本实施例中，当把模制带型芯的隔板41之后的加热工艺作为退火工艺时，由于在退火加热工艺中使型芯31熔融和排出，所以不必为型芯31熔融提供专门的加热工艺，并可减少隔板的制造工作。
图8示出了根据本发明第二实施例的退火和型芯取出用的装置。与图7A和图7B所示的第一实施例的设备中相同的部件已被赋予相同标号，并将省略对其的说明。
首先，用一对矫直板61、61夹持带型芯的隔板41，并用嵌入在这些矫直板61、61内的多个加热器62来加热型芯31。
当带型芯的隔板41的型芯31已熔融时，通过装设到隔板41的一个侧面上的空气供给管63喷入空气，并把空气吹入隔板41内，从而把熔融的型芯31排出到外部。
当型芯31全部都从隔板41内排出时，停止向加热器62供电；把旋到螺栓64上的螺母65拧紧；并把已取出型芯的隔板按预定负荷加压保持预定时间，以矫直隔板。
图9示出了根据本发明第三实施例的退火和型芯取出用的设备。与第一实施例和第二实施例中相同的部件已被赋予相同标号，并将省略对它们的说明。
首先，把带型芯的隔板41夹持在一对矫直板71、71之间；在安装到这些矫直板71、71上的多个下电极72和上电极73之间通电；并使电流直接流经隔板41，从而进行带型芯的隔板41的电阻加热(具体地说，直接电阻加热)。
当带型芯的隔板41的型芯31已熔融时，通过装设到隔板41的侧面上的空气供给管63喷入空气，并把空气吹入隔板41内，从而把熔融的型芯31排出到外部。
当型芯31全部都从隔板41内排出时，停止向下电极72和上电极73供电；把旋到螺栓64上的螺母65拧紧；并把已取出型芯的隔板按预定负荷加压保持预定时间，以矫直隔板。
图10A至图11B示出了在根据本发明第四实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的制造设备。与第一实施例中相同的部件已被赋予相同标号，并将省略对它们的说明。
在图10A中，提供了塑坯模制上模82，其具有用于在塑坯17内形成型芯导槽87、87(参见图10B)的导槽形成凸部81、81；以及塑坯模制下模84，其具有放置表面85。把塑坯17放置在塑坯模制下模84的放置表面85上，并如箭头所示，使塑坯模制上模82下降。
在图10B中，使用塑坯模制上模82的导槽形成凸部81、81在塑坯内形成型芯导槽87、87，并获得具有这些型芯导槽87的塑坯90。
在图11A中，把塑坯90放置在隔板模制下模22的模制面23上；把用于在隔板内形成冷却水通路的水通路形成部件91放置在该塑坯90上；并把另一塑坯90放置在该水通路形成部件91上。然后，从隔板模制下模22的上方，使隔板模制上模28下降，并使隔板模制上模28与隔板模制下模22紧密配合。
水通路形成部件91的组成部分为金属丝网93，其采用低熔点金属制成并用作保持部件；以及棒状型芯94、94，其采用低熔点金属制成并与金属丝网93一体形成。当把水通路形成部件91放置在塑坯90上时，型芯94、94就被收容在塑坯90的型芯导槽87、87内。
金属丝网93用于在以下说明的塑坯90、90的加压模制期间使熔融良好并促进塑坯90、90的一体化。
在图11B中，当使用加热器21、27对隔板模制下模22、隔板模制上模28和塑坯90、90进行加热时，就把塑坯90、90和水通路形成部件91整体加压模制了，并制造了在其两侧具有气体流路槽38、38的带型芯的隔板95。
该带型芯的隔板95的随后的退火和型芯取出与第一至第三实施例中的相同，这里将省略其说明。
金属丝网93采用与型芯94相同的方式进行熔融并排出。
图12A至图13B示出了在根据本发明第五实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的制造设备。与第一实施例中相同的部件已被赋予相同的标号，这里将省略其说明。
在图12A中，把塑坯101放置在塑坯模制下模11的模制面12上；把用作由低熔点金属制成的用于在隔板内形成冷却水通路的型芯的多个水通路形成棒102放置在该塑坯101上；并把另一塑坯101放置在这些水通路形成棒102上。然后，从塑坯模制下模11的上方，如箭头所示，使塑坯模制上模15下降，并使塑坯模制上模15与塑坯模制下模11紧密配合。
在图12B中，把图12A所示的塑坯101、101和水通路形成棒102进行整体加压模制以制造带型芯的塑坯103。
如图13A所示，把带型芯的塑坯103放置在隔板模制下模22的模制面23上；把由低熔点金属制成的金属丝网105放置在该带型芯的塑坯103上；并把另一带型芯的塑坯103放置在该金属丝网105上。然后，从隔板模制下模22的上方，如箭头所示，使隔板模制上模28下降，并使隔板模制上模28与隔板模制下模22紧密配合。
金属丝网105用于在以下说明的带型芯的塑坯103、103的加压模制期间使熔融良好并促进带型芯的塑坯103、103的一体化。
如图13B所示，当使用加热器21、27对隔板模制下模22、隔板模制上模28和带型芯的塑坯103、103(参见图13A)进行加热时，带型芯的塑坯103、103和金属丝网105被整体加压模制，并且制造了在两侧具有气体流路槽38、38的带型芯的隔板107。
该带型芯的隔板107的随后的退火和型芯取出与第一至第三实施例中的相同，这里将省略其说明。
金属丝网105采用与水通路形成棒102相同的方式进行熔融和排出。
构成隔板的热固性树脂例如是苯酚树脂，其凝固温度约为190℃，退火温度约为170℃。
对于型芯，可以合适地选择在210℃至240℃的范围内熔融的树脂、蜡或低熔点金属等，并且在低熔点金属的情况下，熔点为220℃的Sn-Ag-Cu合金，或者熔点为230℃的Sn是合适的。
在本发明的第一实施例中示出了一示例，即通过感应加热对型芯进行加热并依靠离心力排出型芯；在第二实施例中示出了一示例，即使用加热器间接地对型芯进行加热并使用压缩空气排出型芯；然而，本发明不限于此，另选地，也可以通过感应加热对型芯进行加热并使用压缩空气排出型芯，或者也可以使用加热器对型芯进行加热并使用离心力排出型芯。
另外，在第三实施例中，尽管示出了一示例，即通过使型芯通电直接对型芯进行加热并使用压缩空气排出型芯，然而本发明不限于此，另选地，也可以通过使型芯通电直接对型芯进行加热并使用离心力排出型芯。
另外，在第五实施例中，尽管示出了一示例，即把构成型芯的水通路形成棒嵌入塑坯内并把这些塑坯中的两个塑坯进行压缩模制以模制隔板，然而本发明不限于此，另选地，也可以把水通路形成棒直接设置在两个塑坯(例如，图2B所示的塑坯17)之间并进行整体压缩模制以模制隔板。
图14至图21示出了根据本发明的燃料电池用隔板制造方法的第六实施例。
参照图14至图16，燃料电池200是固体聚合物型燃料电池，并由多个层叠电池模块211构成。电池模块211各自具有电解质膜212，阳极电极213，阴极电极214，第一隔板220，和第二隔板240。作为电解质膜212，例如，可使用固体聚合物电解质膜。该电解质膜212由阳极电极213和阴极电极214夹持。第一隔板220设置在阳极电极213的外侧面，并且阳极电极扩散层215位于两者之间。第二隔板240设置在阴极电极214的外侧面，并且阴极电极扩散层235位于两者之间。
当相邻电池模块211、211层叠时，就把一个电池模块211的第一隔板220和另一电池模块211的第二隔板240在第一与第二隔板220、240的冷却水通路形成面220a、240a处组合在一起。结果，使用形成在第一隔板220内的多个冷却水通路槽221和形成在第二隔板240内的多个冷却水通路槽241形成了图21所示的多个冷却水通路230。这些冷却水通路230与形成在第一和第二隔板220、240的顶部中央的冷却水供给开孔222a、242a连通，并且也与形成在第一和第二隔板220、240的底部中央的冷却水排出开孔222b、242b连通。
第一隔板220通过使阳极电极扩散层(电极扩散层)215与燃料气体通路形成面(第一隔板表面)220b一体地接合(即一体化)，如图15所示，在燃料气体通路形成面220b中具有多个燃料气体通路(气体通路)226。这些燃料气体通路223与形成在第一和第二隔板220、240的顶部左侧的燃料气体供给开孔224a、244a连通，并且也与形成在第一和第二隔板220、240的底部右侧的燃料气体排出开孔224b、244b连通。
第二隔板240通过使阴极电极扩散层(电极扩散层)235与氧化剂气体通路形成面(第二隔板表面)240b一体地接合(即一体化)，在氧化剂气体通路形成面240b中具有图21所示的多个氧化剂气体通路(气体通路)246。这些氧化剂气体通路246与形成在第一和第二隔板220、240的顶部右侧的氧化剂气体供给开孔225a、245a连通，并且也与形成在第一和第二隔板220、240的底部左侧的氧化剂气体排出开孔225b、245b连通。
作为构成第一和第二隔板220、240的树脂，一种包括60～90wt％碳素材料的树脂复合物可以举出作为示例，该树脂复合物通过把天然石墨、人造石墨、Ketjen炭黑、乙炔炭黑等单独混合或者与具有耐酸性的热塑性树脂进行混合制成。
作为具有耐酸性的热塑性树脂，可列举出例如乙烯乙酸乙烯酯共聚物(ethylene vinyl acetate copolymer)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(ethylene ethyl acrylate copolymer)、直链低密度聚乙烯(straight-chain low-density polyethylene)、聚苯硫醚(polyphonylene sulfide)、改性聚苯醚(modified polyphenylene oxide)等，然而本发明不限于这些。
第一隔板220具有近似矩形形状，并如图15所示，在燃料气体通路形成面220b中具有多个燃料气体通路槽223。通过把阳极电极扩散层215与该燃料气体通路形成面220b一体设置，使用燃料气体通路槽223和阳极电极扩散层215形成了多个燃料气体通路226。第一隔板220还具有在其冷却水通路形成面220a中形成的多个冷却水通路槽221。
如图16所示，把阳极电极扩散层215接合到第一隔板220的燃料气体通路形成面220b。结果，在燃料气体通路槽223与阳极电极扩散层215之间形成了燃料气体通路226。这些燃料气体通路226与形成在第一隔板220内的燃料气体供给开孔224a连通。
接下来，将根据图17至图20C，对燃料电池用隔板制造方法进行说明。
首先，将根据图17至图18，对用于使用水溶性聚合物来制造燃料气体通路226和冷却水通路槽221的型芯250的模制步骤进行说明。
图17(a)至(c)示出了根据本发明第六实施例的燃料电池用隔板制造方法的第一步骤。
如图17(a)所示，把阳极电极扩散层215设定在打开的型芯模具256的可动模257上，然后使可动模257沿箭头方向朝固定模258下降，并把型芯模具256锁定。
然后，如图17(b)所示，如箭头[1]所示，用熔融的水溶性聚合物填充型芯模具256的空腔256a。在可使水溶性聚合物凝固并把型芯250与阳极电极扩散层215接合(即一体化)之后，如箭头所示，使可动模257上升。
作为水溶性聚合物，可列举出例如聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚丙烯酸(polyacrylic acid)、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic acid)、聚甲叉丁二酸(polyitaconic acid)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)等，然而本发明不限于此。也就是说，作为水溶性聚合物，可以使用任何可用作型芯并具有水溶性的物质。
最后，如图17(c)所示，从通过使可动模257上升而打开的型芯模具256的空腔256a内取出与阳极电极扩散层215一体模制的型芯250。
图18示出了采用图17所示的第一步骤制造的型芯250。为使其形状容易理解，型芯250显示为面朝上。
阳极电极扩散层215在一端部具有燃料气体供给开孔216a、冷却水供给开孔218a和氧化剂气体供给开孔217a，并在其另一端部具有燃料气体排出开孔216b、冷却水排出开孔218b和氧化剂气体排出开孔217b。
燃料气体供给开孔216a、冷却水供给开孔218a和氧化剂气体供给开孔217a具有燃料气体供给开孔型芯251a、冷却水供给开孔型芯252a和氧化剂气体供给开孔型芯253a。
燃料气体排出开孔216b、冷却水排出开孔218b和氧化剂气体排出开孔217b具有燃料气体排出开孔型芯251b、冷却水排出开孔型芯252b和氧化剂气体排出开孔型芯253b。
燃料气体通路型芯254与阳极电极扩散层215一体模制；燃料气体通路型芯254的供给侧254a与燃料气体供给开孔型芯251a连接，并且燃料气体通路型芯254的排出端254b与燃料气体排出开孔型芯251b连接。这样，可把阳极电极扩散层215、燃料气体供给开孔型芯251a、冷却水供给开孔型芯252a、氧化剂气体供给开孔型芯253a、燃料气体排出开孔型芯251b、冷却水排出开孔型芯252b、氧化剂气体排出开孔型芯253b和燃料气体通路型芯254一体组合起来。
燃料气体供给开孔型芯251a、冷却水供给开孔型芯252a、氧化剂气体供给开孔型芯253a、燃料气体排出开孔型芯251b、冷却水排出开孔型芯252b、氧化剂气体排出开孔型芯253b和燃料气体通路型芯254构成型芯250。
当把型芯250和阳极电极扩散层215设在金属模具的空腔内时，把燃料气体供给开孔型芯251a的端部251c、冷却水供给开孔型芯252a的端部252c、氧化剂气体供给开孔型芯253a的端部253c、燃料气体排出开孔型芯251b的端部251e、冷却水排出开孔型芯252b的端部252e、以及氧化剂气体排出开孔型芯253b的端部253e放置在模的空腔面上。
下面，将根据图19和图20，对第一隔板的模制步骤进行说明。
图19(a)和(b)示出了根据第六实施例的燃料电池用隔板制造方法的第二步骤。
如图19(a)所示，把型芯250和阳极电极扩散层215设在金属模具260的固定模261上，并如箭头所示，使可动模262下降并把金属模具260锁定。
正如参照图18说明的那样，把型芯250放置成下述部分被放置在金属模具260的空腔面263a上燃料气体供给开孔型芯251a的端部251c、冷却水供给开孔型芯252a的端部252c、氧化剂气体供给开孔型芯253a的端部253c、燃料气体排出开孔型芯251b的端部251e、冷却水排出开孔型芯252b的端部252e、以及氧化剂气体排出开孔型芯253b的端部253e。也就是说，把型芯250和阳极电极扩散层215设置在固定模261的空腔面263a上。
由于这样可使用供给开孔型芯251a、252a、253a和排出开孔型芯251b、252b、253b来把型芯250置于空腔263内，所以可使为把型芯250设置在空腔263内通常所必要的诸如型芯撑的型芯支撑部件没有必要。当使用型芯支撑部件时，存在的一种风险是，在用树脂填充空腔263内部并模制隔板之后，型芯支撑部件将作为间隙残留在隔板内。此时，有必要用诸如硅剂(silincon agent)的密封剂填充残留间隙，但对于第六实施例则没有这种必要。
在图19(b)中，通过闭合金属模具260，把型芯250置于金属模具260的空腔263内，并把阳极电极扩散层215设置在型芯250与可动模262的空腔面263b之间的间隙内。在该状态下，如箭头[2]所示，用熔融的树脂填充空腔263。之后，可使空腔263内的熔融树脂凝固。
图20(a)至(c)示出了根据第六实施例的燃料电池用隔板制造方法的第三步骤。
如上所述，通过使熔融树脂凝固，把第一隔板220与型芯250和阳极电极扩散层215一体地形成。之后，如图20(a)所示，使可动模262上升以打开金属模具260，并从空腔263内取出第一隔板220、型芯250和阳极电极扩散层215。
然后，如图20(b)所示，把从空腔内取出的第一隔板220、型芯250和阳极电极扩散层215浸入蓄存在水箱265内的水266中。结果，型芯250在水中溶解，并且型芯250从第一隔板220内溶出。由于用水溶性聚合物来模制型芯250，所以可使型芯250在水中溶解。因此，由于可使型芯250溶解用的设备制造简单，所以可抑制设备费用并可实现成本降低。
最后，从水箱265内取出第一隔板220和阳极电极扩散层215。如图20(c)所示，如此取出的第一隔板220由于型芯250溶解而具有在内部形成的燃料气体通路226。使用图20(a)所示的固定模261的空腔面263a来模制第一隔板220的冷却水通路槽221。这样，获得与阳极电极扩散层215一体形成的第一隔板220。
通过顺次执行图17至图20所示的步骤，采用与第一隔板220同样的方法，也可获得与图1所示的与阴极电极扩散层235一体形成的第二隔板240。
如图21所示，把这样获得的具有阳极电极扩散层215的第一隔板220和具有阴极电极扩散层235的第二隔板240组合在一起。也就是说，把第一和第二隔板220、240的冷却水通路形成面220a、240a组合在一起，并使第一隔板220和第二隔板240接合起来。因此，使用第一隔板220内的冷却水通路槽221和第二隔板240内的冷却水通路槽241形成了冷却水通路230。
而且，通过把第一隔板220与阳极电极扩散层215一体模制，在其燃料气体通路形成面220b中形成了多个燃料气体通路226。并且通过把第二隔板240与阴极电极扩散层235一体模制，在其氧化剂气体通路形成面240b中形成了多个氧化剂气体通路246。
如上所述，在该第六实施例中，使用水溶性聚合物来制造型芯250，并在第一隔板220内使用该型芯250来模制多个燃料气体通路226。也就是说，通过在模制第一隔板220之后用水266溶解型芯250，可形成多个燃料气体通路226。
而且对于第二隔板240，与对于第一隔板220同样，使用水溶性聚合物来制造型芯，并在第二隔板240内使用该型芯模制多个氧化剂气体通路246。也就是说，通过在模制第二隔板240之后用水266溶解型芯，可形成多个氧化剂气体通路246。
由于可以照这样用水266溶解第一和第二隔板220、240内的型芯，所以可简单地形成第一和第二隔板220、240的燃料气体通路226和氧化剂气体通路246。
而且，把第一和第二隔板220、240分别与阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235一体形成。这样，可对第一隔板220与阳极电极扩散层215之间的电气接触电阻进行抑制，并可对第二隔板240与阴极电极扩散层235之间的电气接触电阻进行抑制。通过这样抑制电气接触电阻，可降低过电压和防止燃料电池的输出降低。
接下来，根据下面的表1对在第六实施例中所述的伴随电气接触电阻的过电压(电阻过电压)进行说明。
表1
第一对比示例是一种通过使阳极电极扩散层与第一隔板组合在一起进行接触、而不使阳极电极扩散层与第一隔板一体化所制成的结构。
第六实施例是一种通过使阳极电极扩散层与第一隔板一体化所制成的结构。
第一对比示例和第六实施例的电阻过电压是在以下条件下测量的。
也就是说，把电池模块温度设定为80℃并提供纯H2作为阳极气体(燃料气体)，并且提供空气作为阴极气体(氧化剂气体)。
使阳极侧燃料气体温度为80℃，并使阴极侧氧化剂气体温度为80℃，以及使阳极侧燃料气体压力为50kPa，并使阴极侧氧化剂气体压力为100kPa。在这些条件下，使电流密度为0.883A/cm2的电流流过。
这样的结果是，第六实施例的电阻过电压与第一对比示例的电阻过电压相比，每电池模块降低0.014V。因此，可以看出，通过如同第六实施例那样使第一隔板与阳极电极扩散层一体化，可以降低电阻过电压并且防止燃料电池的输出降低。
下面，将根据图22(a)至(c)，对根据第七实施例的燃料电池用隔板制造方法进行说明。在该第七实施例中，与第六实施例中相同的部件已被赋予相同的标号，这里将省略其说明。
如图22(a)所示，在型芯模具27b被锁定的状态下，如箭头[3]所示，用熔融水溶性聚合物填充开口型芯模具276的空腔276a。在使水溶性聚合物凝固并从而模制型芯250之后，如箭头所示，使可动模277上升。
然后，如图22(b)所示，从通过使可动模277上升而打开的型芯模具276的空腔276a内取出型芯250。
最后，如图22(c)所示，把型芯250设在金属模具260的固定模261内，之后，如箭头所示，把阳极电极扩散层215放置在型芯250上。在这样把型芯250和阳极电极扩散层215设在空腔263内之后，如箭头所示，使可动模262下降以闭合金属模具260。
结果，达到第六实施例的图19(b)的状态。之后，通过循序重复与第六实施例中相同的步骤，获得图14所示的与阳极电极扩散层215一体形成的第一隔板220。
而且，采用与图22中相同的步骤，获得图14所示的与阴极电极扩散层235一体形成的第二隔板240。
这样，对于该第七实施例，可获得与第六实施例相同的效果。
而且，使用第七实施例的燃料电池用隔板制造方法，可把型芯250与阳极电极扩散层215分开模制。这样，由于可以合适地选择第六实施例和第七实施例中的任何一方的型芯250模制方法，所以可提高设计的自由度。
接下来，将根据图23至图29，对根据本发明第八实施例的燃料电池用隔板制造方法进行说明。在对第八实施例进行说明时，与第六实施例中相同的部件已被赋予相同的标号，这里将省略其说明。
图23示出了根据第八实施例的具有燃料电池用隔板的燃料电池。
第八实施例的燃料电池280具有电池模块281，该电池模块281是通过以下方式制成的把阳极电极213和阴极电极214附加给电解质膜212；把燃料电池用隔板(隔板)282面对面与阳极电极213侧组合在一起，并且阳极电极扩散层215位于两者之间；以及把隔板282面对面与阴极电极214侧组合在一起，并且阴极电极扩散层235位于两者之间。
如图24所示，通过把阳极电极扩散层215与燃料气体通路形成面(隔板的两面中的一面)282a一体地模制，隔板282具有在燃料气体通路形成面282a中形成的多个燃料气体通路(气体通路)283。
而且，通过把阴极电极扩散层235与氧化剂气体通路形成面(隔板的两面中的另一面)282b一体地模制，隔板282具有在氧化剂气体通路形成面282b中形成的多个氧化剂气体通路(气体通路)284。
而且，隔板282具有在燃料气体通路283与氧化剂气体通路284之间形成的多个冷却水通路285。
作为构成隔板282的树脂，与第六实施例中一样，一种包含60～90wt％碳素材料的树脂组合物可作为示例，该树脂组合物通过把天然石墨、人造石墨、Ketjen炭黑、乙炔炭黑等单独混合或者与具有耐酸性的热塑性树脂进行混合来制成。
作为具有耐酸性的热塑性树脂，可列举出例如乙烯乙酸乙烯酯共聚物(ethylene vinyl acetate copolymer)、乙烯丙烯酸乙酯共聚物(ethylene ethyl acrylate copolymer)、直链低密度聚乙烯(straight-chain low-density polyethylene)、聚苯硫醚(polyphonylene sulfide)、改性聚苯醚(modified polyphenylene oxide)等，然而本发明不限于这些。
燃料气体通路283与图23所示的隔板282的顶部左侧的燃料气体供给开孔291a连通，并与隔板282的底部右侧的燃料气体排出开孔291b连通。
图24所示的氧化剂气体通路284与图23所示的隔板282的顶部右侧的氧化剂气体供给开孔292a连通，并与隔板282的底部左侧的氧化剂气体排出开孔292b连通。
而且，图24所示的冷却水通路285与图23所示的隔板282的顶部中央的冷却水供给开孔293a连通，并与隔板282的底部中央的冷却水排出开孔293b连通。
也就是说，第八实施例的燃料电池用隔板282与第六实施例的不同点仅在于，通过在燃料气体通路283与氧化剂气体通路284之间形成冷却水通路285，把第六实施例的第一和第二隔板220、240一体地模制，在其构成的其他方面，与第六实施例相同。
通过照这样把第一和第二隔板220、240一体形成，就消除了在一对第一和第二隔板220、240之间产生的电气接触电阻，并且更好地防止了燃料电池的输出降低。
下面，将根据图25至图29，对根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法进行说明。
首先，根据图25至图27，对用于使用水溶性聚合物来形成燃料气体通路283、氧化剂气体通路284和冷却水通路285(参见图24)的型芯300(参见图27)的模制步骤进行说明。该型芯300由第一气体通路型芯、第二气体通路型芯和冷却水通路型芯构成，以下对第一气体通路型芯、第二气体通路型芯和冷却水通路型芯的制造步骤进行说明。与第六实施例中一样，使用水溶性聚合物来模制型芯300。作为水溶性聚合物，可列举出例如聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚丙烯酸(polyacrylic)、聚甲基丙烯酸(polymethacrylic)、聚甲叉丁二酸(polyitaconate)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)等，然而本发明不限于此。也就是说，作为水溶性聚合物，可以使用任何可用作型芯并具有水溶性的物质。
图25(a)至(c)示出了根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第一步骤。首先，对图24所示的燃料气体通路283的第一气体通路型芯的模制示例进行说明。
如图25(a)所示，在把阳极电极扩散层215设在打开的型芯模具286的可动模287上之后，如箭头所示，使可动模287朝固定模288下降，以闭合型芯模具286。
在图25(b)中，如箭头[4]所示，用熔融水溶性聚合物填充型芯模具286的空腔286a的内部。在使水溶性聚合物凝固并把第一气体通路型芯301与阳极电极扩散层215接合(即一体化)之后，如箭头所示，使可动模287上升。
如图25(c)所示，从通过使可动模287上升而打开的型芯模具286的空腔286a内取出与阳极电极扩散层215一体地模制的第一气体通路型芯301。
采用与图25所示步骤类似的步骤，可把用于图24所示的氧化剂气体通路284的第二气体通路型芯305(参见图27)与阴极电极扩散层235一体地模制。
以下将参照图27，来详细说明用于燃料气体通路283的第一气体通路型芯301和阳极电极扩散层215、以及用于氧化剂气体通路284的第二气体通路型芯305和阴极电极扩散层235。
图26(a)和(b)示出了根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第二步骤，并将对用于图24所示的冷却水通路285的冷却水型芯的模制示例进行说明。
如图26(a)所示，在型芯模具296被锁定的状态下，如箭头[5]所示，用熔融水溶性聚合物填充型芯模具296的空腔296a。在使水溶性聚合物凝固并形成冷却水通路型芯311之后，如箭头所示，使可动模297上升。
然后，如图26(b)所示，从通过使可动模297上升而打开的型芯模具296的空腔296a内取出冷却水通路型芯311。
参照图27对所模制的用于冷却水通路285的冷却水通路型芯311进行说明。
图27示出了在根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法中使用的型芯(第一和第二气体通路型芯和冷却水通路型芯)。
阳极电极扩散层215在一端部具有燃料气体供给开孔216a、冷却水供给开孔218a和氧化剂气体供给开孔217a，并在其另一端部具有燃料气体排出开孔216b、冷却水排出开孔218b和氧化剂气体排出开孔217b。把第一气体通路型芯301与阳极电极扩散层215一体地模制。
也就是说，第一气体通路型芯301在燃料气体供给开孔216a处具有燃料气体供给开孔型芯302，并在燃料气体排出开孔216b处具有燃料气体排出开孔型芯303。通过把燃料气体通路型芯304与燃料气体供给开孔型芯302和燃料气体排出开孔型芯303一体地模制，获得了第一气体通路型芯301。把燃料气体通路型芯304与阳极电极扩散层215一体地模制。这样，可把阳极电极扩散层215和第一气体通路型芯301一体地组合起来。
阴极电极扩散层235在一端部具有燃料气体供给开孔236a、冷却水供给开孔238a和氧化剂气体供给开孔237a，并在其另一端部具有燃料气体排出开孔236b、冷却水排出开孔238b和氧化剂气体排出开孔237b。把第二气体通路型芯305与该阴极电极扩散层235一体地模制。
也就是说，第二气体通路型芯305在氧化剂气体供给开孔237a处具有氧化剂气体供给开孔型芯306，并在氧化剂气体排出开孔237b处具有氧化剂气体排出开孔型芯307。通过把氧化剂气体通路型芯308与氧化剂气体供给开孔型芯306和氧化剂气体排出开孔型芯307一体地模制，获得了第二气体通路型芯305。把氧化剂气体通路型芯308与阴极电极扩散层235一体地模制。这样，可把阴极电极扩散层235和第二气体通路型芯305一体组合。
设置在第一气体通路型芯301与第二气体通路型芯305之间的冷却水通路型芯311在一端部与冷却水供给开孔型芯313一体形成，并在其另一端部与冷却水排出开孔型芯314一体形成。该冷却水供给开孔型芯313装配到阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235各自的冷却水供给开孔218a、238a内，并且装配到阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235各自的冷却水排出开孔218b、238b内。
同时，阳极电极扩散层215侧的燃料气体供给开孔型芯302和燃料气体排出开孔型芯303分别装配到阴极电极扩散层235的燃料气体供给开孔236a和燃料气体排出开孔236b内。
而且，阴极电极扩散层235侧的氧化剂气体供给开孔型芯306和氧化剂气体排出开孔型芯307分别装配到阳极电极扩散层215的氧化剂气体供给开孔217a和氧化剂气体排出开孔217b内。
结果，冷却水供给开孔型芯313和冷却水排出开孔型芯314各自的底端313a、314a与阳极电极扩散层215齐平。而且，冷却水供给开孔型芯313和冷却水排出开孔型芯314各自的顶端313b、314b与阴极电极扩散层235齐平。
而且，燃料气体供给开孔型芯302和燃料气体排出开孔型芯303各自的顶端302a、303a与阴极电极扩散层235齐平。
而且，氧化剂气体供给开孔型芯306和氧化剂气体排出开孔型芯307各自的底端306a、307a与阳极电极扩散层215齐平。
下面，将根据图28和图29，对隔板的模制步骤进行说明。
图28(a)和(b)示出了根据本发明第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第三步骤。
如图28(a)所示，把第一气体通路型芯301和阳极电极扩散层215设置在金属模具320的固定模321内，并如箭头所示，把冷却水通路型芯311放置在第一气体通路型芯301上。
然后，如箭头所示，把第二气体通路型芯305和阴极电极扩散层235放置在冷却水通路型芯311上，并使可动模322下降以闭合金属模具320。
此处，图27所示的第二气体通路型芯305和阴极电极扩散层235由氧化剂气体供给开孔型芯306和氧化剂气体排出开孔型芯307支撑在空腔面323a上。冷却水通路型芯311由冷却水供给开孔型芯313和冷却水排出开孔型芯314支撑在空腔面323a上。
这样，把第二气体通路型芯305通过氧化剂气体供给开孔型芯306和氧化剂气体排出开孔型芯307设置在空腔323内，并把冷却水通路型芯311通过冷却水供给开孔型芯313和冷却水排出开孔型芯314设置在空腔323内。由于这样把第二气体通路型芯305和冷却水通路型芯311设置在空腔323内，所以可省去通常必要的型芯支撑部件。
当设有型芯支撑部件时，存在的一种风险是，在用树脂填充空腔323内部并模制隔板之后，型芯支撑部件将作为间隙残留在隔板内。在该情况下，有必要用诸如硅剂那样的密封剂填充残留间隙，但对于第八实施例则没有这种必要。
如图28(b)所示，通过闭合金属模具320，把第一和第二气体通路型芯301、305和冷却水通路型芯311设置在金属模具320的空腔323内。把阳极电极扩散层215设置在第一气体通路型芯301与固定模321的空腔面323a之间的间隙内。把阴极电极扩散层235设置在第二气体通路型芯305与可动模322的空腔面323b之间的间隙内。在该状态下，如箭头[6]所示，用熔融树脂填充空腔323。
图29(a)至(c)示出了根据第八实施例的燃料电池用隔板制造方法的第四步骤。
如图29(a)所示，在把填充有已凝固的树脂的隔板282与型芯300(第一气体通路型芯301，第二气体通路型芯305和冷却水通路型芯311)、阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235一体地模制之后，使可动模322上升以打开金属模具320。在打开模具之后，从金属模具320的空腔323内取出型芯300、阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235。
如图29(b)所示，把一体化的隔板282、型芯300、阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235浸入水箱325内的水326中。通过这样用水326溶解型芯300，使型芯300从隔板282内溶出。
由于通过使用水溶性聚合物来模制型芯300，可用水326溶出型芯300，从而可使型芯300的溶出用设备制造简单，并可抑制设备费用和实现成本降低。
在图29(c)中，通过从隔板282内溶出第一和第二气体通路型芯301、305和冷却水通路型芯311，可在隔板282内形成多个燃料气体通路283、多个冷却水通路285和多个氧化剂气体通路284。
在该状态下，通过从水箱325内取出隔板282、阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235，获得了与阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235一体形成并且形成在二者之间的隔板282。该隔板282相对于图24所示的隔板282是倒转的。
对于上述第八实施例，可获得与第六实施例相同的效果。也就是说，对于第八实施例，通过采用水溶性聚合物来形成型芯300并在模制隔板282之后用水326溶出型芯300，可简单地形成多个燃料气体通路283和氧化剂气体通路284。
而且，通过把隔板282与阳极电极扩散层215和阴极电极扩散层235一体形成，可以抑制隔板282与阳极电极扩散层215之间的电气接触电阻，可以抑制隔板282与阴极电极扩散层235之间的电气接触电阻，并且可以防止燃料电池的输出降低。
此外，对于第八实施例，通过利用水溶性聚合物型芯300来在隔板282内形成多个冷却水通路285，就没有必要如在现有技术中那样把一对隔板组合在一起以形成冷却水通路。因此，不再有在现有技术中产生在一对隔板间的电气接触电阻。并且通过照这样抑制接触电阻，可以降低电阻过电压和防止燃料电池的输出降低。
接下来，将根据下面的表2对第八实施例的电阻过电压进行说明。
表2
第二对比示例是通过使第二隔板与第一隔板组合在一起而不使第一隔板与第二隔板一体化所制成的。
在第八实施例中，则使隔板一体化。
第二对比示例和第八实施例的电阻过电压是在以下条件下测量的。
也就是说，把电池模块温度设定为80℃并提供纯H2作为阳极气体(燃料气体)，并且提供空气作为阴极气体(氧化剂气体)。
使阳极侧燃料气体温度为80℃，并使阴极侧氧化剂气体温度为80℃，以及使阳极侧燃料气体压力为50kPa，并使阴极侧氧化剂气体压力为100kPa。在这些条件下，使电流密度为0.883A/cm2的电流流过。
这样的结果是，第八实施例的电阻过电压与第二对比示例的电阻过电压相比，每电池模块降低了0.027V。因此，可以看出，如在第八实施例中那样，通过使隔板一体化，可降低电阻过电压并且防止燃料电池的输出降低。
接下来，对第九实施例进行说明。
在第八实施例中，如图27所示，对以下示例作了说明，即把第一气体通路型芯301与阳极电极扩散层215一体模制，并把第二气体通路型芯305与阴极电极扩散层235一体模制；然而，本发明不限于此，也可把第一气体通路型芯301与阳极电极扩散层215分开模制，并可把第二气体通路型芯305与阴极电极扩散层235分开模制。
在该情况下，首先，把阳极电极扩散层215设置在图28所示的金属模具320的空腔323内，并把第一气体通路型芯301放置在该阳极电极扩散层215上。把冷却水通路型芯311放置在该第一气体通路型芯301上；把第二气体通路型芯305放置在冷却水通路型芯311上；然后把阴极电极扩散层235放置在第二气体通路型芯305上。
通过在该状态下闭合金属模具320，与第八实施例的图28(b)同样，可把第一气体通路型芯301、第二气体通路型芯305、冷却水通路型芯311、阳极电极扩散层215、以及阴极电极扩散层235设定在空腔323内。因此，在该第九实施例中，也可获得与第八实施例相同的效果。
使用第九实施例的燃料电池用隔板制造方法，可把第一气体通路型芯301与阳极电极扩散层215分开形成，并可把第二气体通路型芯305与阴极电极扩散层235分开形成。因此，由于可从第八实施例和第九实施例中的任何一方中合适地选择第一和第二通路型芯301、305的模制方法，从而可提高设计的自由度。
在第六至第八实施例中，对使用固体聚合物材料作为电解质膜212的固体聚合物燃料电池200、280作了说明；然而，本发明不限于此，并也可适用于其他燃料电池。
尽管在第六和第七实施例中对使用喷注模制法来模制第一和第二隔板220、240的示例作了说明，然而本发明不限于此，例如也可使用热压模制法或传递模制法来对它们进行模制。传递模制设备是一种把一次注料量的模制材料投入与空腔分离的罐内、并使用柱塞把处于熔融状态的材料传递到空腔用于模制的方法。
为了使用热压模制法来模制第一和第二隔板220、240，作为构成第一和第二隔板220、240的树脂，包含60～90wt％碳素材料的树脂组合物可作为示例，该树脂组合物通过把天然石墨、人造石墨、Ketjen炭黑、乙炔炭黑等单独混合或者与具有耐酸性的热塑性树脂进行混合来制成。作为具有耐酸性的热塑性树脂，可列举出例如苯酚、乙烯基酯，然而本发明不限于这些。
在燃料电池用隔板的制造中，在使用型芯来形成燃料气体通路或冷却水通路时，由于使用低熔点金属或水溶性聚合物，并通过加热或通过用水溶解来取出型芯，所以可容易地形成通路，并且，与通过把隔板组合在一起来形成通路的现有技术相比，电气接触电阻较低，同时改进了密封性。因此，本发明在燃料电池制造的各种行业都是有用的。
权利要求
1.一种燃料电池用隔板制造方法，包括使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路的型芯的步骤；把型芯置于金属模具的空腔内并把电极扩散层置于型芯与空腔面之间的间隙内的步骤；用熔融的树脂填充空腔的步骤；在把型芯和电极扩散层一体形成之后从空腔内取出熔融树脂已凝固的隔板的步骤；以及通过用水从隔板中溶出型芯，利用隔板和电极扩散层在隔板的表面形成气体通路的步骤。
2.一种燃料电池用隔板制造方法，包括使用水溶性聚合物来制造用于形成气体通路和冷却水通路的气体通路型芯和冷却水通路型芯的步骤；把气体通路型芯设置成面向金属模具的空腔面、把电极扩散层置于气体通路型芯与空腔面之间的间隙中、以及按照与气体通路型芯的预定间隔来放置冷却水通路型芯的步骤；用熔融的树脂填充空腔的步骤；在把气体通路型芯、冷却水通路型芯和电极扩散层一体形成之后从空腔内取出熔融树脂已凝固的隔板的步骤；以及通过用水从隔板中溶出气体通路型芯和冷却水通路型芯、利用隔板和电极扩散层在隔板的表面形成气体通路并在隔板内形成冷却水通路的步骤。
全文摘要
在制造燃料电池用隔板时，首先，把型芯(31，94)置于两个塑坯(17，90，101)之间并形成带型芯的隔板(41，95，107)。之后，通过加热使型芯熔融并将其排出，以形成多个冷却水通路(54)。结果，由于无需把隔板组合在一起来形成冷却水通路，所以密封变得没有必要。而且，由于无需把隔板组合在一起，所以电气接触电阻也下降了。
文档编号H01M2/14GK1921208SQ200610101888
公开日2007年2月28日 申请日期2002年6月26日 优先权日2001年7月9日
发明者吉田尚, 石黑顕一, 西好次 申请人:本田技研工业株式会社