燃料电池堆的电池构造_2

文档序号:9423028阅读:来源:国知局
构件52防止来自外部的雨水等的进入的同时,利用内周密封材料53防止流经电池模块M间的流路F的冷却液的泄露。
[0035]在这里,如上所述,本发明的燃料电池堆FS的电池构造是由具有利用一对分隔件2、2夹持着膜电极接合体I的构造的单元电池C层叠而成的燃料电池堆FS的电池构造。而且,膜电极接合体I在其周围具有比分隔件2的周缘部向外侧延伸的大小的框架3。
[0036]S卩、单元电池C为了实现薄型化,利用一对较薄的膜夹住膜电极接合体I的周围,并将该膜的局部作为框架3。在具有这样的框架3的单元电池C中,为了形成为防止由雨水、结露水等外部的水引起的单元电池C间的短路(液结)的结构,如图2的(A)所示,将框架3形成得比分隔件2大一圈。而且,单元电池C在层叠而构成燃料电池堆FS时,如图2的(B)所示,将在电池层叠方向上相邻的框架3彼此沿着整周粘接起来,并将该粘接部位作为密封部11。该密封部11使用在涂覆后发生固化以发挥粘接作用和密封作用的粘接剂。
[0037]另外,如上所述,单元电池C将膜电极接合体I和分隔件2气密地相接合,如图2所示,将膜电极接合体I的框架3的周缘部和分隔件2沿整周粘接起来。在该粘接中,与上述的框架3的粘接一样,使用涂覆后发生固化而成为密封部12的粘接剂。另外,在图2的(A)中,各个密封部11、12为了与其他结构构件的轮廓区分开而用虚线来表示,而实际上是整周连续。
[0038]由此,单元电池C借助两个密封部11、12在外周部具有双重的密封构造,在内外的密封部之间、即位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封部11 (粘接部位)到膜电极接合体I和分隔件2之间的密封部12 (粘接位置)为止的范围内形成有环状的空间Q。
[0039]在这样的双重的密封构造中,如以往技术的内容所说明的那样,当在粘接剂固化前施加电池层叠方向的荷重时,存在被封闭在空间Q的空气局部地割开呈线状涂覆的粘接剂而被放出的风险。另外,即使在空气未被放出地粘接剂发生固化的情况下,存在在空间Q中被压缩的空气带来多余的层叠荷重、各单元电池的面压的偏差的风险。
[0040]与此相对,在本发明的燃料电池堆FS的电池构造中,在框架3的位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封部11到膜电极接合体I和分隔件2之间的密封部12为止的范围内的的部分上设置有使框架3的表背面连通的连通孔21、22。
[0041]各框架3的连通孔21、22将在电池层叠方向上相邻的连通孔彼此形成于在电池层叠方向上一致的位置。另外,在各框架3的多个部位形成有连通孔21、22。作为该多个部位,希望尽可能是彼此分开的位置。
[0042]具体而言,该实施方式的框架3在矩形状的四个角部即四个部位各具有两个连通孔21、22。两个连通孔21、22中的一者是形成于在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的相对面3a的外侧连通孔21,另一者是形成于框架3的与分隔件2相对的相对面3b的内侧连通孔22。而且,在各框架3中,在电池层叠方向上相邻的外侧连通孔21彼此位于在电池层叠方向上一致的位置,并且,内侧连通孔22彼此位于在电池层叠方向上一致的位置。
[0043]而且,在该实施方式中,在分隔件2的位于从在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的密封构件11到膜电极接合体I和分隔件2之间的密封部12为止的范围内的部分上形成有与框架3的表背面连通的连通孔23。在这里,在燃料电池堆FS中,将单元电池C的阳极侧的分隔件2和相邻的单元电池C的阴极侧的分隔件2相接合,由此上述连通孔23形成在两个分隔件2、2的相同位置。
[0044]该实施方式的各分隔件2的连通孔23设置于在电池层叠方向上一致的位置,如图2的(B)所示,框架3的内侧连通孔22也设置于在电池层叠方向上一致的位置。
[0045]在具有上述结构的燃料电池堆FS的电池构造中,在层叠单元电池C来制造电池模块M以及燃料电池堆FS时,在单元电池C的框架3的外周部涂覆粘接剂,涂覆之后,层叠下一个单元电池C并将框架3彼此粘接起来,之后重复相同的作业。
[0046]此时,在燃料电池堆FS的电池构造中,在内外的密封部12、11之间的空间Q中,在框架3上设置有与外部连通的外侧的连通孔21和内侧的连通孔22,因此,使所有的单元电池I的空间Q彼此连通。
[0047]因此,在燃料电池堆FS的电池构造中,即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重,如图2的(B)中箭头所示,也能够使空间Q的空气从连通孔21、22向外部(相邻的单元电池C的空间Q)流出。这样的空气的流出在各单元电池C彼此之间进行。由此,在燃料电池堆FS的电池构造中,在空气压力不会局部升高、且在外周部具有双重的密封构造的燃料电池堆FS中,特别能够防止用于形成框架3彼此之间的密封部11的粘接剂的破损。
[0048]另外,在燃料电池堆FS的电池构造中,即使在所涂覆的粘接剂固化而成为密封部11后,空气也不会被封闭在一个空间Q内,因此,消除了由压缩空气带来的多余的层叠荷重、各单元电池的面压的偏差。
[0049]而且,在燃料电池堆FS的电池构造中,在电池层叠方向上相邻的连通孔21?23形成于在电池层叠方向上一致的位置,因此,使得各空间Q彼此的空气的流通性非常良好。
[0050]而且,在燃料电池堆FS的电池构造中,在框架3的多个部位形成有连通孔21、22,在该实施方式中,外侧的连通孔21和内侧的连通孔22分别形成在矩形状的四个角部(四处)。由此,在燃料电池堆FS的电池构造中,如图2的(A)中附图标记R所示,即使所涂覆的粘接剂向内侧溢出并堵空间Q的中途,空间Q也不会密闭。由此,防止用于形成密封部11的粘接剂的破损,并且消除多余的层叠荷重、各单元电池C的面压的偏差。
[0051]而且,在燃料电池堆FS的电池构造中,于在电池层叠方向上相邻的框架3彼此的相对面3a上形成有连通孔(外侧连通孔)21,使得相邻的空间Q彼此的空气的流通性更加良好。另外,在燃料电池堆FS的电池构造中,在框架3的与分隔件2相对的相对面3b上形成有连通孔(内侧连通孔)22,从而处于分隔件2介于相邻的连通孔22彼此之间的状态。由此,在膜电极接合体I中产生的水蒸气的冷凝水处于难以在电池层叠方向上流通的状态,能够防止由该水引起的单元电池C彼此的短路(液结)。
[0052]另外,上述冷凝水的流通也取决于单元电池C的朝向,因此,根据燃料电池堆FS的设置姿态来选择连通孔21、22的位置即可。上述实施方式在分隔件2上也形成有连通孔23,因此,是与阻止冷凝水的流通相比优先提高空气的流通的构造。
[0053]而且,在燃料电池堆FS的电池构造中,如上述那样在分隔件2上形成有连通孔23,因此,该连通孔23能够作为表面处理时的保持孔、单元电池C层叠时的定位孔来使用。表面处理时的保持孔是指,例如在将分隔件2浸渍在电解液槽中来进行表面处理时供用于将该分隔件2吊挂在母线上的钩子钩挂的孔。
[0054](第2实施方式)
[0055]图3的㈧所示的单元电池C具有与第I实施方式(参照图2)相同的基本结构。在该实施方式的燃料电池堆的电池构造中,在框架3的多个部位、即作为矩形状的四个角部的四处分别形成有连通孔21、22。另外,如以图1的(B)所说明那样,燃料电池堆具有在层叠方向上夹持单元电池C的层叠体的端板56A、56B。
[0056]如图3的⑶和(C)所示,该实施方式的端板56A(56B)具有:与连通孔21、22的位置相对应地配置的压力吸收用的凹部61和使各凹部61连通的均压用的通路部62。SP、因为单元电池C在矩形状的四个角部分别具有连通孔21、22,所以端板56A(56B)在相同的四个角部具有压力吸收用的凹部61,并且以将这些凹部61依次连通的方式具有四条通路部62。
[0057]另外,端板56A(56B)在其周缘部和电池模块M的层叠端部的单元电池C的框架之间,与框架3彼此之间一样,夹设有由粘接剂构成的密封部11。另外,该密封能够由密封板P的防水密封来代替。
[0058]具有上述结构的燃料电池堆的电池构造在将各单元电池C的空间Q彼此连通的同时,也与端板56A(56B)的凹部61连通。由此,在燃料电池堆的电池构造中,即使在制造时在电池层叠方向上施加荷重,各凹部61将作为压力吸收用的容量空间发挥作用。另外,在燃料电池堆的电池构造中,各凹部61通过通路部62彼此连通,因此,使各凹部61的空气压力变得均匀。
[0059]这样一来,对于在外周部具有双重的密封构
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