燃料电池的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种燃料电池，构成燃料电池的发电单元设有第一金属隔板、第一电解质膜-电极构造体、第二金属隔板、第二电解质膜-电极构造体以及第三金属隔板。在第一金属隔板上设有用于定位第一电解质膜-电极构造体的第一凸状部。在第二金属隔板设有用于限制第一电解质膜-电极构造体的移动的第二凸状部。
【专利说明】燃料电池
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种燃料电池，该燃料电池在第一隔板以及第二隔板之间层叠有电解 质-电极构造体，该电解质-电极构造体在电解质的两侧分别配置有电极。
【背景技术】
[0002] 通常，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质 膜。该燃料电池利用隔板（双极板）夹持电解质膜-电极构造体（MEA)，该电解质膜-电极 构造体（MEA)在固体高分子电解质膜的一侧配置有阳极电极，在所述固体高分子电解质膜 的另一侧配置有阴极电极。该燃料电池通过以预定的数量层叠而例如被用作车载用燃料电 池堆。
[0003] 在燃料电池中，在内部形成有燃料气体流路、氧化剂气体流路以及冷却介质流路， 必须对该燃料气体流路、氧化剂气体流路以及冷却介质流路进行气密（液密）地密封。因 此，需要正确地定位电解质膜-电极构造体与隔板，例如，已知有日本特开2004 - 265824 号公报所公开的燃料电池。
[0004] 该燃料电池具备电解质膜-电极构造体和夹持所述电解质膜-电极构造体的一对 隔板。一体成形于一方的隔板的密封构件与一方的电极相对地具有平面部，并且在所述平 面部设有用于定位电解质膜-电极构造体的外周部的多个突起部。
[0005] 然而，在电解质膜-电极构造体中，有时会在端部产生变形。特别是，在向电解质 膜-电极构造体的外周部一体地设有树脂框构件的带树脂框MEA中，在所述树脂框构件处 容易招致弯曲。因而，在利用设置于一方的隔板的突起部对电解质膜-电极构造体进行定 位时，存在因端部的弯曲而导致所述电解质膜-电极构造体越过所述突起部的隐患。由此， 存在无法正确地进行电解质膜-电极构造体与隔板之间的相对定位的可能。
【发明内容】
[0006] 本发明是为了解决这种问题而作出的，其目的在于提供一种燃料电池，其能够以 简单的结构正确且可靠地进行电解质-电极构造体与隔板之间的相对定位。
[0007] 本发明涉及一种燃料电池，其在第一隔板以及第二隔板之间层叠有电解质-电极 构造体，该电解质-电极构造体在电解质的两侧分别配置有电极。在该燃料电池中，在第一 隔板上朝向第二隔板设有用于定位电解质-电极构造体的第一凸状部。在第二隔板上朝向 第一隔板设有用于限制电解质-电极构造体的移动的第二凸状部。
[0008] 根据本发明，在第一隔板上朝向第二隔板而设有第一凸状部，另一方面，在所述第 二隔板上朝向所述第一隔板而设有第二凸状部。因此，电解质-电极构造体在被第一凸状 部定位时，即使该电解质-电极构造体因端部的弯曲等而越过所述第一凸状部，也会抵接 于第二凸状部而被阻止。
[0009] 因而，能够以简单的结构正确且可靠地进行电解质-电极构造体与隔板之间的相 对的定位。
[0010] 根据参照附图而说明的以下实施方式的说明，可容易地理解所述的目的、特征以 及优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011] 图1是构成本发明的实施方式的燃料电池的发电单元的主要部分分解立体说明 图。
[0012] 图2是所述发电单元的图1中II - II线截面说明图。
[0013] 图3是所述发电单元的主要部分分解说明图。
[0014] 图4是构成所述发电单元的第一金属隔板的一方的面的说明图。
[0015] 图5是构成所述发电单元的第二金属隔板的一方的面的说明图。
[0016] 图6是构成所述发电单元的第三金属隔板的一方的面的说明图。
[0017] 图7是构成所述发电单元的第一电解质膜-电极构造体的一方的面的说明图。
[0018] 图8是所述第一电解质膜-电极构造体的另一方的面的说明图。
[0019] 图9是构成所述发电单元的第二电解质膜-电极构造体的一方的面的说明图。
[0020] 图10是所述第二电解质膜-电极构造体的另一方的面的说明图。
【具体实施方式】
[0021] 如图1?图3所示，本发明的实施方式的燃料电池10具备发电单元12,多个所述 发电单元12沿着水平方向（箭头A方向）或者铅垂方向（箭头C方向）层叠。发电单元 12设有第一金属隔板14、第一电解质膜-电极构造体（电解质-电极构造体）（MEA) 16a、第 二金属隔板18、第二电解质膜-电极构造体（电解质-电极构造体）（MEA) 16b以及第三金 属隔板20。
[0022] 第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20例如通过钢板、不锈钢 板、铝板、镀敷处理钢板或者在其金属表面实施有防腐蚀用的表面处理的横宽形状的金属 板而构成。第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20的平面具有矩形状，并 且通过将金属制薄板冲压加工为波形状而成形为截面凹凸形状。需要说明的是，作为隔板， 也能够使用碳隔板来替代第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20。
[0023] 如图1所示，在发电单元12的长边方向（箭头B方向）的一端缘部设有沿箭头A 方向彼此连通、用于供给氧化剂气体例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔22a、以及用于 排出燃料气体例如含氢气体的燃料气体出口连通孔24b。
[0024] 在发电单元12的长边方向（箭头B方向）的另一端缘部设有沿箭头A方向彼此 连通、用于供给燃料气体的燃料气体入口连通孔24a、以及用于排出氧化剂气体的氧化剂气 体出口连通孔22b。
[0025] 在发电单元12的短边方向（箭头C方向）的两端缘部设有靠近氧化剂气体入口连 通孔22a侧并沿箭头A方向彼此连通、用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔25a。 在发电单元12的短边方向（箭头C方向）的两端缘部设有靠近燃料气体入口连通孔24a 侦I用于排出冷却介质的一对冷却介质出口连通孔25b。
[0026] 如图4所示，在第一金属隔板14的朝向第一电解质膜-电极构造体16a的面14a 上形成有与氧化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b连通的第一氧化剂气 体流路26。
[0027] 第一氧化剂气体流路26具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部（也可以为 直线状流路槽部）26a。在第一氧化剂气体流路26的入口附近以及出口附近，位于发电区 域的外侧地分别设有入口缓冲部28a以及出口缓冲部28b。入口缓冲部28a与出口缓冲部 28b具有多个压花部29a与多个压花部29b。压花部29a、29b的平面形状被设定为圆形、椭 圆形或者直线状等各种形状。另外，树脂框构件侧也是相同的。
[0028] 在入口缓冲部28a与氧化剂气体入口连通孔22a之间形成有构成桥部的多条入口 连结槽30a。在出口缓冲部28b与氧化剂气体出口连通孔22b之间形成有构成桥部的多条 出口连结槽30b。
[0029] 如图1所示，在第一金属隔板14的面14b上形成有将一对冷却介质入口连通孔 25a与一对冷却介质出口连通孔25b之间连通起来的冷却介质流路32。冷却介质流路32 通过将第一氧化剂气体流路26的背面形状与后述的第二燃料气体流路42的背面形状重合 而形成。
[0030] 在冷却介质流路32的入口附近以及出口附近，位于发电区域的外侧地分别设有 入口缓冲部33a以及出口缓冲部33b。入口缓冲部33a以及出口缓冲部33b为氧化剂气体 侧的入口缓冲部28a与出口缓冲部28b的背面形状。在入口缓冲部33a与出口缓冲部33b 设有多个压花部29c与多个压花部29d。
[0031] 如图5所示，在第二金属隔板18的朝向第一电解质膜-电极构造体16a的面18a 上形成有将燃料气体入口连通孔24a与燃料气体出口连通孔24b连通起来的第一燃料气体 流路34。第一燃料气体流路34具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路槽部（也可以是直 线状流路槽部）34a。
[0032] 在燃料气体入口连通孔24a的附近形成多个供给孔部36a，并且在燃料气体出口 连通孔24b的附近形成有多个排出孔部36b。在第一燃料气体流路34的入口附近以及出口 附近分别设有平坦部37a以及37b。
[0033] 如图1以及图5所示，在第二金属隔板18的朝向第二电解质膜-电极构造体16b 的面18b上形成有将氧化剂气体入口连通孔22a与氧化剂气体出口连通孔22b连通起来的 第二氧化剂气体流路38。第二氧化剂气体流路38具有沿箭头B方向延伸的多个波状流路 槽部（也可以是直线状流路槽部）38a。
[0034] 在第二氧化剂气体流路38的入口附近以及出口附近分别设有平坦部39a以及 39b。平坦部39a以及39b为平坦部37b以及37a的背面形状。在平坦部39a与氧化剂气 体入口连通孔22a之间形成有构成桥部的多条入口连结槽（未图示）。在平坦部39b与氧 化剂气体出口连通孔22b之间形成有构成桥部的多条出口连结槽（未图示）。
[0035] 如图1所示，在第三金属隔板20的朝向第二电解质膜-电极构造体16b的面20a 上形成有将燃料气体入口连通孔24a与燃料气体出口连通孔24b连通起来的第二燃料气体 流路42。第二燃料气体流路42具有沿箭头B方向延伸的多条波状流路槽部（也可以是直 线状流路槽部）42a。
[0036] 在燃料气体入口连通孔24a的附近形成有多个供给孔部44a，并且在燃料气体出 口连通孔24b的附近形成有多个排出孔部44b。供给孔部44a配置在比第二金属隔板18的 供给孔部36a靠内侧（燃料气体流路侧）的位置。排出孔部44b配置在比所述第二金属隔 板18的排出孔部36b靠内侧（燃料气体流路侧）的位置。在第二燃料气体流路42的入口 附近以及出口附近分别设有平坦部45a以及45b。
[0037] 如图6所示，在第三金属隔板20的面20b上形成作为第二燃料气体流路42的背 面形状的冷却介质流路32的一部分。通过在第三金属隔板20的面20b上层叠与所述第三 金属隔板20相邻的第一金属隔板14的面14b，从而将冷却介质流路32设为一体。
[0038] 在冷却介质流路32的入口附近以及出口附近分别设有平坦部47a以及47b。平坦 部47b以及47a为平坦部45a以及45b的背面形状。
[0039] 如图1所示，在第一金属隔板14的面14a、14b上围绕该第一金属隔板14的外周 端缘部而一体成形有第一密封构件46。在第二金属隔板18的面18a、18b上围绕该第二金 属隔板18的外周端缘部而一体成形有第二密封构件48。在第三金属隔板20的面20a、20b 上围绕该第三金属隔板20的外周端缘部而一体成形有第三密封构件50。
[0040] 作为第一密封构件46、第二密封构件48以及第三密封构件50,例如使用EPDM、 NBR、氟橡胶、硅橡胶、硅氟橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁二烯或丙烯酸酯橡 胶等密封材料、缓冲材料或填密材料等具有弹性的密封材料。
[0041] 如图4所示，第一密封构件46在第一金属隔板14的面14a上具有第一凸状密封 部46a，该第一凸状密封部46a围绕氧化剂气体入口连通孔22a以及氧化剂气体出口连通 孔22b与第一氧化剂气体流路26而使其连通。如图1所示，第一密封构件46在第一金属 隔板14的面14b上具有第二凸状密封部46b，该第二凸状密封部46b围绕冷却介质入口连 通孔25a以及冷却介质出口连通孔25b与冷却介质流路32而使其连通。
[0042] 如图5所示，第二密封构件48在第二金属隔板18的面18a上具有第一凸状密封 部48a，该第一凸状密封部48a围绕供给孔部36a以及排出孔部36b与第一燃料气体流路 34而使其连通。
[0043] 如图1所示，第二密封构件48在面18b上具有第二凸状密封部48b，该第二凸状密 封部48b围绕氧化剂气体入口连通孔22a以及氧化剂气体出口连通孔22b与第二氧化剂气 体流路38而使其连通。
[0044] 第三密封构件50在第三金属隔板20的面20a上具有第一凸状密封部50a，该第一 凸状密封部50a围绕供给孔部44a以及排出孔部44b与第二燃料气体流路42而使其连通。
[0045] 如图6所示，第三密封构件50在第三金属隔板20的面20b上具有第二凸状密封 部50b，该第二凸状密封部50b围绕冷却介质入口连通孔25a以及冷却介质出口连通孔25b 与冷却介质流路32而使其连通。
[0046] 如图2所示，第一电解质膜-电极构造体16a以及第二电解质膜-电极构造体16b 具备例如在全氟磺酸的薄膜中浸渍水而成的固体高分子电解质膜52、以及夹持所述固体高 分子电解质膜52的阴极电极54以及阳极电极56。
[0047] 阴极电极54具有小于阳极电极56以及固体高分子电解质膜52的平面尺寸的平 面尺寸，构成所谓的台阶型MEA。需要说明的是，阴极电极54、阳极电极56以及固体高分子 电解质膜52可以设定为相同的平面尺寸，另外，所述阳极电极56也可以具有小于所述阴极 电极54以及所述固体高分子电解质膜52的平面尺寸的平面尺寸。
[0048] 阴极电极54以及阳极电极56具有由碳纸等构成的气体扩散层（未图示）、以及将 在表面承担有钼合金的多孔质碳粒子均匀地涂敷在所述气体扩散层的表面而形成的电极 催化剂层（未图示）。电极催化剂层例如形成于固体高分子电解质膜52的两面。
[0049] 如图1?图3所示，第一电解质膜-电极构造体16a位于阴极电极54的终端部外 侦牝并在固体高分子电解质膜52的外周缘部例如通过注射成形等一体成形有第一树脂框 构件（树脂制框构件）58。需要说明的是，也可以接合有预先制造的树脂制框构件。
[0050] 第二电解质膜-电极构造体16b位于阴极电极54的终端部外侧，并在固体高分 子电解质膜52的外周缘部例如通过注射成形等一体成形有第二树脂框构件（树脂制框构 件）60。需要说明的是，也可以接合有预先制造的树脂制框构件。
[0051] 作为构成第一树脂框构件58以及第二树脂框构件60的树脂材料，例如除具有电 绝缘性的通用塑料之外，还可以采用工程塑料或超级工程塑料等。第一树脂框构件58以及 第二树脂框构件60例如可以利用薄膜等构成。
[0052] 如图7所示，在第一树脂框构件58的阴极电极54侧的面上，在位于氧化剂气体入 口连通孔22a与第一氧化剂气体流路26的入口侧之间的位置（位于发电区域的外侧的位 置）设有入口缓冲部62a。在位于氧化剂气体出口连通孔22b与第一氧化剂气体流路26的 出口侧之间的位置（位于发电区域的外侧的位置）设有出口缓冲部62b。在此，发电区域是 指，夹着固体高分子电解质膜52而在两极设有电极催化剂层的区域。
[0053] 入口缓冲部62a具有与第一树脂框构件58 -体成形的多个线状凸部64a，并在所 述凸部64a之间形成有入口引导流路66a。出口缓冲部62b具有与第一树脂框构件58 -体 成形的多个线状凸部64b，并在所述凸部64b之间形成有出口引导流路66b。在入口缓冲部 62a以及出口缓冲部62b分别形成有多个压花部63a、63b。需要说明的是，入口缓冲部62a 以及出口缓冲部62b也可以仅由线状凸部或者压花构成。
[0054] 如图8所示，在第一树脂框构件58的阳极电极56侧的面上，在位于燃料气体入口 连通孔24a与第一燃料气体流路34之间的位置（位于发电区域的外侧的位置）设有入口 缓冲部68a。在位于燃料气体出口连通孔24b与第一燃料气体流路34之间的位置（位于发 电区域的外侧的位置）设有出口缓冲部68b。
[0055] 入口缓冲部68a具有多个线状凸部70a，并且在所述凸部70a之间形成有入口引导 流路72a。出口缓冲部68b具有多个线状凸部70b，并且在所述凸部70b之间形成有出口引 导流路72b。在入口缓冲部68a以及出口缓冲部68b分别形成有多个压花部69a、69b。
[0056] 如图9所示，在第二树脂框构件60的阴极电极54侧的面上，在位于氧化剂气体入 口连通孔22a与第二氧化剂气体流路38之间的位置（位于发电区域的外侧的位置）设有 入口缓冲部74a。在位于氧化剂气体出口连通孔22b与第二氧化剂气体流路38之间的位置 (位于发电区域的外侧的位置）形成有出口缓冲部74b。
[0057] 入口缓冲部74a具有多个线状凸部76a，且在所述凸部76a之间形成有入口引导流 路78a。出口缓冲部74b具有多个线状凸部76b，且在所述凸部76b之间形成有出口引导流 路78b。在入口缓冲部74a以及出口缓冲部74b分别形成有多个压花部75a、75b。
[0058] 如图10所示，在第二树脂框构件60的阳极电极56侧的面上，在位于燃料气体入 口连通孔24a与第二燃料气体流路42之间的位置（位于发电区域的外侧的位置）设有入 口缓冲部80a。在位于燃料气体出口连通孔24b与第二燃料气体流路42之间的位置（位于 发电区域的外侧的位置）设有出口缓冲部80b。
[0059] 入口缓冲部80a具有多个线状凸部82a，并在所述凸部82a之间形成有入口引导流 路84a。出口缓冲部80b具有多个线状凸部82b，并在所述凸部82b之间形成有出口引导流 路84b。在入口缓冲部80a以及出口缓冲部80b分别形成有多个压花部8la、8lb。
[0060] 通过将发电单元12彼此相互层叠，从而在构成一方的发电单元12的第一金属隔 板14和构成另一方得发电单元12的第三金属隔板20之间形成有冷却介质流路32。
[0061] 在本实施方式中，在第一金属隔板14的面14a与第二金属隔板18的面18b之间 设有用于对第一电解质膜 -电极构造体16a与第二电解质膜-电极构造体16b进行定位的 第一凸状部86a、86b。在第二金属隔板18的面18a与第三金属隔板20的面20a之间设有 用于限制第一电解质膜-电极构造体16a与第二电解质膜-电极构造体16b的移动的第二 凸状部88a、88b。
[0062] 如图4所示，为了将第一电解质膜-电极构造体16a相对地定位于所述第一金属 隔板14,在第一金属隔板14的面14a上设有多个第一凸状部86a。第一凸状部86a与第一 电解质膜-电极构造体16a的外周形状对应地设定于任意的位置并且设定为任意的个数。 第一凸状部86a例如与第一密封构件46 -体成形。第一密封构件46具有外密封件46out， 该外密封件46out位于第一凸状部86a的外侧，且围绕设于第二金属隔板18的第二密封构 件48的平坦面并与其抵接。
[0063] 第一凸状部86a沿着第一电解质膜-电极构造体16a的外周形状而纵长状延伸。 如图3所示，第一凸状部86a具有朝向第二金属隔板18的面18a而顶端86at侧变薄且内 侧面86as成为铅垂的截面直角三角形状。
[0064] 如图5所示，为了阻止第一电解质膜-电极构造体16a越过第一凸状部86a，在第 二金属隔板18的面18a上设有第二凸状部88a。第二凸状部88a对应于第一电解质膜-电 极构造体16a的外周形状，并且被设定为沿着第一电解质膜-电极构造体16a的外周形状 而与第一凸状部86a彼此相邻。第二凸状部88a例如与第二密封构件48 -体成形。第二 密封构件48具有内密封件48in，该内密封件48in位于第二凸状部88a的内侧，且围绕设于 第一电解质膜-电极构造体16a的第一树脂框构件58的平坦面并与其抵接。
[0065] 第二凸状部88a沿着第一电解质膜-电极构造体16a的外周形状延伸。如图3所 示，第二凸状部88a具有朝向第一金属隔板14的面14a而顶端88at侧变薄且内侧面88as 成为铅垂的剖视直角三角形状。第二凸状部88a的内侧面88as配置为比第一凸状部86a 的内侧面86as向内侧（发电面侧）进入长度L。
[0066] 第一凸状部86a的高度tl被设定为比第二凸状部88a的高度t2大的尺寸（tl > t2)。这是为了例如在向第二凸状部88a与第一金属隔板14之间夹入第一电解质膜-电极 构造体16a时阻止过度面压的产生。
[0067] 如图2、图3以及图5所示，为了将第二电解质膜-电极构造体16b与所述第二金 属隔板18相对地定位，在第二金属隔板18的面18b上设有多个第一凸状部86b。第一凸 状部86b与所述的第一凸状部86a同样地构成，标注相同的参照附图标记并省略其详细的 说明。另外，第二密封构件48具有外密封件48out，该外密封件48out位于第一凸状部86b 的外侧，且围绕设于第三金属隔板20的第三密封构件50的平坦面并与其抵接。第三密封 构件50具有内密封件50in，该内密封件50in位于第二凸状部88b的内侧，且围绕设于第二 电解质膜-电极构造体16b的第二树脂框构件60的平坦面并与其抵接。
[0068] 如图1?图3以及图6所示，为了阻止第二电解质膜-电极构造体16b越过第一 凸状部86b，在第三金属隔板20的面20a上设有第二凸状部88b。第二凸状部88b与所述 的第二凸状部88a同样地构成，标注相同的参照附图标记t、s并省略其详细的说明。
[0069] 以下，对该燃料电池10的动作进行说明。
[0070] 首先，如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔22a供给含氧气体等氧化剂气体，并 且，向燃料气体入口连通孔24a供给含氢气体等燃料气体。另外，向冷却介质入口连通孔 25a供给纯水或乙二醇、润滑油等冷却介质。
[0071] 因此，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔22a通过入口缓冲部62a而供给到第 一金属隔板14的第一氧化剂气体流路26。氧化剂气体的一部分从氧化剂气体入口连通孔 22a导入到第二金属隔板18的第二氧化剂气体流路38。
[0072] 如图1以及图4所示，氧化剂气体沿第一金属隔板14的第一氧化剂气体流路26 向箭头B方向（水平方向）移动，并供给到第一电解质膜-电极构造体16a的阴极电极54。 剩余的氧化剂气体沿着第二金属隔板18的第二氧化剂气体流路38向箭头B方向移动，并 供给到第二电解质膜-电极构造体16b的阴极电极54。
[0073] 另一方面，如图1所示，燃料气体从燃料气体入口连通孔24a通过第二金属隔板18 的供给孔部36a而供给到入口缓冲部68a。燃料气体通过入口缓冲部68a而供给到第二金 属隔板18的第一燃料气体流路34。
[0074] 燃料气体的一部分从燃料气体入口连通孔24a通过第三金属隔板20的供给孔部 44a而供给到入口缓冲部80a。燃料气体通过入口缓冲部80a而供给到第三金属隔板20的 第二燃料气体流路42。
[0075] 如图1以及图5所示，燃料气体沿第二金属隔板18的第一燃料气体流路34向箭 头B方向移动，并供给到第一电解质膜-电极构造体16a的阳极电极56。剩余的燃料气体 沿第三金属隔板20的第二燃料气体流路42向箭头B方向移动，并供给到第二电解质膜-电 极构造体16b的阳极电极56。
[0076] 因而，在第一电解质膜-电极构造体16a以及第二电解质膜-电极构造体16b中， 供给到各阴极电极54的氧化剂气体和供给到各阳极电极56的燃料气体在电极催化剂层内 通过电化学反应而被消耗、进而进行发电。
[0077] 接着，被供给到第一电解质膜-电极构造体16a以及第二电解质膜-电极构造体 16b的各阴极电极54并被消耗的氧化剂气体从出口缓冲部62b、74b向氧化剂气体出口连通 孔22b排出。
[0078] 被供给到第一电解质膜-电极构造体16a以及第二电解质膜-电极构造体16b的 阳极电极56并被消耗的燃料气体被导入到出口缓冲部68b、80b。燃料气体通过排出孔部 36b、44b而向燃料气体出口连通孔24b排出。
[0079] 另一方面，供给到一对冷却介质入口连通孔25a的冷却介质如图1所示被导入冷 却介质流路32。冷却介质从各冷却介质入口连通孔25a供给到冷却介质流路32,并在暂时 沿箭头C方向内侧流动之后，向箭头B方向移动，进而冷却第一电解质膜-电极构造体16a 以及第二电解质膜-电极构造体16b。该冷却介质在移动到箭头C方向外侧之后，向一对冷 却介质出口连通孔25b排出。
[0080] 接着，以下对组装发电单元12的作业进行说明。
[0081] 首先，如图3所示，依次配置第一金属隔板14、第一电解质膜-电极构造体16a、第 二金属隔板18、第二电解质膜-电极构造体16b以及第三金属隔板20。然后，利用设于第 一金属隔板14的面14a的多个第一凸状部86a来定位第一电解质膜-电极构造体16a。
[0082] 此时，若构成第一电解质膜-电极构造体16a的第一树脂框构件58产生弯曲，贝lj 所述第一树脂框构件58的端部将越过第一凸状部86a。
[0083] 在此，在本实施方式中，在第二金属隔板18的面18a上设有向第一金属隔板14的 面14a侧突出、并且与第一凸状部86a相邻（不重合的位置）的第二凸状部88a。因此，即 使第一电解质膜-电极构造体16a越过第一凸状部86a也会被第二凸状部88a阻止，从而 被所述第一凸状部86a定位。
[0084] 并且，第二凸状部88a的内侧面88as配置为比第一凸状部86a的内侧面86as向 内侧（发电面侧）进入长度L。因而，第一电解质膜-电极构造体16a因与第二凸状部88a 抵接而可靠地阻止其向第一凸状部86a的外侧突出。
[0085] 并且，第一凸状部86a具有顶端86at侧变薄并且内侧面86as成为铅垂的剖视直 角三角形状。由此，在被施加了发电单元12的层叠方向上的负载（紧固负载）时，不会在 第一凸状部86a产生过度的面压。同样，第二凸状部88a具有顶端88at侧变薄并且内侧面 88as成为铅垂的剖视直角三角形状。因此，在被施加了发电单元12的层叠方向上的负载 (紧固负载）时，不会在第二凸状部88a产生过度的面压。
[0086] 因而，能够以简单的结构正确且可靠地进行第一电解质膜-电极构造体16a与第 一金属隔板14以及第二金属隔板18的相对定位。
[0087] 需要说明的是，与所述的第一电解质膜-电极构造体16a相同，第二电解质膜-电 极构造体16b能够正确并且可靠地定位于第二金属隔板18与第三金属隔板20之间。
[0088] 在第一电解质膜-电极构造体16a以及第二电解质膜-电极构造体16b被定位的 发电单元12中，例如对第一金属隔板14、第二金属隔板18以及第三金属隔板20实施紧固 处理。紧固处理例如是通过使树脂材料熔接而将发电单元12整体暂时固定的处理。
[0089] 在进行了紧固处理之后，利用定位销（未图示）等层叠多组发电单元12而构成燃 料电池堆。在此，在处理暂时固定的发电单元12时，容易在所述发电单元12的内部产生缝 隙。这是因为没有对各构成部件之间牢固地固定。因此，如图3所示，第一金属隔板14? 第三金属隔板20有时彼此分离。
[0090] 此时，在本实施方式中，在第二金属隔板18的面18a上向第一金属隔板14的面 14a侧突出地设有第二凸状部88a。因而，即使第一电解质膜-电极构造体16a的第一树脂 框构件58产生弯曲等，所述第一树脂框构件58也会被第二凸状部88a阻止从而被抑制越 过第一凸状部86a。
[0091] 由此，在发电单元12中，不再需要分离紧固部位而去除越上第一凸状部86a的第 一电解质膜-电极构造体16a等作业。因此，发电单元12的组装作业性一举提高。另一方 面，在第二电解质膜-电极构造体16b中，也与所述的第一电解质膜-电极构造体16a相同。
[0092] 此外，在本实施方式中，采用了具备两张 MEA与三张隔板的、所谓的间隔冷却构造 (在第一电解质膜-电极构造体16a与第二电解质膜-电极构造体16b之间不具有冷却介 质流路的构造），但是并不限定于此。例如，也能够应用于利用一对隔板来夹持一张 MEA的 发电单元（各电池冷却构造）。另外，在本实施方式中，使用了带树脂框MEA，但是并不限定 于此，也能够应用于未使用树脂框构件的MEA。
【权利要求】
1. 一种燃料电池，其在第一隔板以及第二隔板之间层叠有电解质-电极构造体，该电 解质-电极构造体在电解质的两侧分别配置有电极，其特征在于， 在所述第一隔板上朝向所述第二隔板设有用于定位所述电解质-电极构造体的第一 凸状部， 在所述第二隔板上朝向所述第一隔板设有用于限制所述电解质-电极构造体的移动 的第二凸状部。
2. 根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 所述第二凸状部配置在比所述第一凸状部靠内侧的位置。
3. 根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 所述第一凸状部与所述第二凸状部配置为沿着所述电解质-电极构造体的外周形状 彼此相邻。
4. 根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于， 所述第一凸状部具有朝向所述第二隔板而顶端侧变薄并且内侧面成为铅垂的截面直 角三角形状。
【文档编号】H01M2/18GK104124458SQ201410165268
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】后藤修平, 石田坚太郎, 山野尚纪, 田中广行 申请人:本田技研工业株式会社