燃料电池用分隔件的制造方法和制造装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在层叠燃料电池单元而形成的燃料电池中所使用的分隔件组件的制造方法和制造装置。
【背景技术】
[0002]燃料电池是通过层叠数百个左右的燃料电池单元而构成的，该燃料电池单元是利用具有波形形状的分隔件从在电解质膜的两面接合阳极电极和阴极电极而成的所谓的膜电极接合体(Membrane Electrode Assembly，以下称作MEA)的两面夹持该膜电极接合体而成的。燃料电池通常层叠有多个燃料电池单元，以达到期望的功率，层叠方式会影响发电特性，因此对在层叠时的各构成部件的定位进行了认真研究。对于用于构成燃料电池的构成部件之间的定位，例如公开了这样的技术:在设于MEA的外周的密封部的4个角部中的相对的两个角部以及分隔件的4个角部设置孔并使导销贯通这些孔(参照专利文献I)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利f献
[0005]专利文献1:日本特开2008 - 59760号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]然而，在邻接的燃料电池单元中相邻的分隔件通过分隔件的波形形状彼此接触来进行通电，但存在这样的情况:因形状差异而无法使波形形状彼此充分接触，由燃料电池单元生成的电在燃料电池单元之间移动时的电阻上升。因此，有时在邻接的分隔件之间设置通过吸收分隔件的形状差异来抑制电阻上升的所谓的弹簧那样的构件。
[0008]在进行也包括所述的弹簧构件在内的用于构成燃料电池的部件之间的定位时，采用专利文献I的方法，在弹簧构件的4个角部设置贯通孔，在邻接的分隔件的在层叠时与弹簧构件的贯通孔连通的位置设置贯通孔，利用定位销进行定位。
[0009]然而，分隔件除形成有波形形状以外还形成有供燃料、氧化剂、冷却流体流通的贯通孔，该贯通孔形成在比波形形状靠外侧的位置。因此，为了在分隔件设置定位用的贯通孔，即使存在差异也需要使燃料等的贯通孔与形状没有关系，为了满足该条件，在比贯通孔还靠外侧的位置设置贯通孔，不得不扩大分隔件的外形。另外，弹簧构件只要具有在层叠时能够与波形形状接触的面积就能发挥作用，但在如专利文献I那样在构成部件的角部设置贯通孔来进行定位的情况下，分隔件的外形与弹簧构件的外形不同，因此，不得不扩大弹簧构件的形状以使其外形与分隔件的外形相同，在该情况下存在部件成本增大这样的问题。
[0010]因此，本发明是为了解决所述问题而做成的，其目的在于提供一种为了对位、即使不扩大分隔件、或不将弹簧构件的外形做成与分隔件的外形同样、也能够使分隔件与弹簧构件高精度地对位的燃料电池用的分隔件组件的制造方法和制造装置。
_1] 用于解决问题的方案
[0012]用于实现所述目的的本发明是一种燃料电池用的分隔件组件的制造方法，该燃料电池用的分隔件组件与膜电极接合体邻接地设置，用于形成供流体流动的流路。在所述制造方法中，准备弹性构件、截面形状具有凹凸形状的第I分隔件以及截面形状具有凹凸形状的第2分隔件，该弹性构件具有导电性，并具有小于第I分隔件和第2分隔件这两者的从平面方向进行观察时的俯视的外形形状的外形形状，该弹性构件配置在第I分隔件与第2分隔件之间并且通过弹性变形来维持与相对的第I分隔件的凸部以及所述第2分隔件的凸部这两者的接触(准备工序)。之后，使弹性构件与设于载置面的第I定位构件抵接，从而将弹性构件定位并将弹性构件载置于载置面(第I载置工序)。之后，使第I分隔件与设于载置面的比设有第I定位构件的区域靠外侧的区域的第2定位构件抵接，从而将第I分隔件相对于弹性构件定位并将第I分隔件以与弹性构件重叠的方式载置于弹性构件(第2载置工序)。之后，将已被定位并且彼此重叠的弹性构件与第I分隔件接合起来(接合工序)。在本发明中，其特征在于，在第2载置工序中，在使用于对弹性构件进行定位的第I定位构件自载置面退避的同时，使第I分隔件与弹性构件重叠。
[0013]另外，用于实现所述目的的另一本发明是一种所述燃料电池用的分隔件组件的制造装置。所述制造装置具有:载置部，其供弹性构件、第I分隔件和第2分隔件载置；第I定位构件，其设于载置部的载置面，通过与弹性构件抵接而将弹性构件定位；第2定位构件，其设于比设有第I定位构件的区域靠外侧的区域，通过与第I分隔件抵接而将第I分隔件相对于弹性构件定位；以及接合部，其用于将通过第I定位构件和第2定位构件实现了对位的弹性构件与第I分隔件接合起来。在本发明中，其特征在于，第I定位构件能够自载置面退避。
【附图说明】
[0014]图1是表示本发明的一实施方式的燃料电池用的分隔件组件的制造方法的时序图。
[0015]图2是用于形成分隔件组件的装置的概略俯视图，该分隔件组件用于构成该实施方式的燃料电池。
[0016]图3是表示用于进行该实施方式的分隔件与弹性构件之间的对位的载置台的立体图。
[0017]图4的(A)是表示将弹性构件定位于载置台后的状态的俯视图，图4的⑶是表示将分隔件定位于载置台后的状态的俯视图。
[0018]图5是用于构成燃料电池的分隔件的俯视图，是表示与弹性构件接合的分隔件与弹性构件的接合位置以及成对的分隔件之间的接合位置的俯视图。
[0019]图6的(A)?图6的(C)是沿着图4的(B)中的6 — 6线的剖视图，是表示形成分隔件组件的样子的说明图。
[0020]图7是表示用于层叠燃料电池的构成部件的层叠工序的立体图。
[0021]图8是表示该实施方式的燃料电池的立体图。
[0022]图9是表示燃料电池的结构的分解立体图。
[0023]图10是表示燃料电池的结构的一部分的分解立体图。
[0024]图11是表示该实施方式的燃料电池用的分隔件组件的立体图。
[0025]图12是表示该实施方式的分隔件组件和膜电极接合体的剖视图。
[0026]图13是表示用于构成该实施方式的分隔件组件的弹性构件的一部分的立体图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。其中，以下的记载内容并不用于限定权利要求书中记载的保护范围、用语的意义。并且，为了便于说明，附图中的尺寸比例有所夸张，存在与实际的比例不同的情况。
[0028]图1是表示本发明的一实施方式的燃料电池用的分隔件组件的制造方法的时序图，图2是用于形成分隔件组件的装置的概略俯视图，该分隔件组件用于构成该实施方式的燃料电池。图3是表示用于进行该实施方式的分隔件与弹性构件之间的对位的载置台的立体图，图4的(A)是表示将弹性构件定位于载置台后的状态的俯视图，图4的(B)是表示将分隔件定位于载置台后的状态的俯视图。图5是用于构成燃料电池的分隔件的俯视图，是表示与弹性构件接合的分隔件与弹性构件之间的接合位置以及成对的分隔件之间的接合位置的俯视图。图6的(A)?图6的(C)是沿着图4中的6 — 6线的剖视图，是表示形成分隔件组件的样子的说明图。图7是表示用于层叠燃料电池的构成部件的层叠工序的立体图。
[0029]图8是表示该实施方式的燃料电池的立体图，图9是表示燃料电池的结构的分解立体图，图10是表示燃料电池的结构的一部分的分解立体图，图11是表示该实施方式的燃料电池用分隔件组件的立体图。图12是表示该实施方式的分隔件组件和膜电极接合体的剖视图，图13是表示用于构成该实施方式的分隔件组件的弹性构件的一部分的立体图。
[0030]本实施方式的燃料电池用的分隔件组件12是在与膜电极接合体11邻接地配置的阳极分隔件13与阴极分隔件14之间还配置弹性构件30并且将分隔件13与分隔件14接合起来而成的。如图1所示，分隔件组件12的制造方法具有准备工序(步骤ST10)、第I载置工序(步骤ST20)、第2载置工序(步骤ST30)、第I接合工序(相当于接合工序，步骤ST40)以及第2接合工序(相当于另一接合工序，步骤ST50)。而且，若再进行用于将膜电极接合体11与分隔件组件12层叠起来的层叠工序(步骤ST60)，则成为燃料电池的制造方法。详细见后述。
[0031](燃料电池)
[0032]在说明燃料电池用的分隔件组件的制造方法和制造装置之前，先说明包括作为构成部件的燃料电池用的分隔件组件的燃料电池。燃料电池100具有作为主要构成部件的层叠多个燃料电池单元1a而成的层叠体10。燃料电池单元1a是通过在膜电接合体11的两侧配置分隔件13、14而构成的。膜电极接合体11在电解质膜Ila的一侧接合有阳极11b，在电解质膜Ila的另一侧接合有阴极11c。分隔件组件12具有两个分隔件13、14以及在分隔件13与分隔件14之间与分隔件13、14的波形形状13g、14g接触的弹性构件30。并且，在层叠体10的层叠方向上的两端部设有集电板16、17。并且，燃料电池100具有壳体20。壳体20具有一对紧固板21、22、一对加强板23、24以及一对端板25、26(相当于端部构件)。以下，说明燃料电池单元100所包括的各构件。
[0033]如图9?图12所示，分隔件13、14将在层叠在一起的多个燃料电池单元1a中相邻的膜电极接合体11隔开，并且使由膜电极接合体11产生的电力通电。分隔件13、14被划分为阳极侧分隔件13 (相当于第I分隔件)和阴极侧分隔件14 (相当于第2分隔件)。阳极侧分隔件13与膜电极接合体11的阳极Ilb抵接。阳极侧分隔件13含有具有导电性材料的金属，形成为比阳极Ilb大的薄板状。
[0034]如图12所示，在阳极侧分隔件13的中央设有截面包括多个凹凸形状的波形形状13g，以构成用于使燃料气体(氢)与冷却水等冷却流体分开流动的流路。对于阳极侧分隔件13的波形形状13g，其与阳极Ilb接触而形成的密闭空间被用作用于向阳极Ilb供给氢的阳极气体流路13h。另一方面，对于阳极侧分隔件13的波形形状13g，其隔着弹性构件30与阴极侧分隔件14的波形形状14g之间形成的密闭空间被用作用于供给冷却水的冷却流体流路13 j。
[0035]阳极侧分隔件13为长方形状，在其长度方向上的一端开设有与阴极气体供给口13a、冷却流体供给口 13b和阳极气体供给口 13c相当的贯通孔。同样地，在阳极侧分隔件13的长度方向上的另一端开设有与阳极气体排出口 13d、冷却流体排出口 13e和阴极气体排出口 13f相当的贯通孔。
[0036]阴极侧分隔件14与膜电极接合体11的阴极Ilc抵接。阴极侧分隔件14含有具有导电性材料的金属，形成为比阴极Ilc大的薄板状。
[0037]如图12所示，在阴极侧分隔件14的中央设有截面包括多个凹凸形状的波形形状14g，以构成用于使氧化剂气体(含