燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池，并且更具体地，涉及隔板(separator plate)的密封线附近的结构。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公开第2006-54058号(JP 2006-54058A)描述了一种燃料电池，该燃料电池具有通过在隔离器(separator)上提供突出部、在突出部的顶部上布置聚合物弹性层并且将突出部邻接靠着聚合物膜来创建密封的结构。
[0003]当通过将各具有一对隔板(在隔板之一上具有突出部)的燃料电池(也称作“单个电池”)堆叠在一起来形成燃料电池组时，隔板的突出部邻接靠着相邻的燃料电池的隔板。此外，通过突出部与相邻的燃料电池的隔板之间的反作用力来实现密封。可能存在以下情况，其中，由于隔板的制造公差或当堆叠燃料电池时燃料电池的不良对准而导致在此处突出部被不良对准。在该情况下，在隔板中产生力矩，使得隔板倾斜。因此，在密封线处可能不能够获得充分的反作用力，从而可能不能够实现充分的密封。
【发明内容】
[0004]本发明的一个方面涉及燃料电池，燃料电池包括膜电极组件、支撑膜电极组件的外边缘部的加固框架、以及将膜电极组件和加固框架夹在之间的第一隔板和第二隔板。第一隔板包括密封线形成突出部和设置在密封线形成突出部的两侧上的第一接合部，当堆叠燃料电池时，密封线形成突出部被按压靠着相邻地布置的燃料电池的第二隔板，使得形成密封线。第二隔板包括接收部和设置在接收部的两侧上的第二接合部，接收部被按压靠着相邻地布置的燃料电池的第一隔板的密封线形成突出部，使得形成密封线。燃料电池包括设置在密封线形成突出部和接收部的两侧中的至少一侧上的倾斜抑制部。利用该方面的燃料电池，当将燃料电池堆叠在一起以形成燃料电池组时能够由倾斜抑制部抑制隔板的倾斜。
[0005]第一隔板还可以包括设置在密封线形成突出部和第一接合部之间的投影部。
[0006]在堆叠燃料电池之前，在堆叠方向上，密封线形成突出部的顶部和接收部之间的距离可以大于倾斜抑制部的厚度。此外，在堆叠燃料电池之前，在堆叠方向上，从第一接合部到密封线形成突出部的顶部的高度可以比从第一接合部到倾斜抑制部的高度高。根据该结构，当堆叠燃料电池时，一个燃料电池的第一密封线形成突出部的顶部接触相邻的燃料电池的接收部，并且然后该相邻的燃料电池的倾斜抑制部彼此接触。当将燃料电池堆叠在一起以形成燃料电池组时能够由倾斜抑制部来抑制隔板的倾斜。
[0007]倾斜抑制部可以是第一隔板的在与密封线形成突出部的突出方向相同的方向上相对于第一接合部突出的部分。根据该结构，可以使用第一隔板来形成倾斜抑制部。
[0008]倾斜抑制部可以是第二隔板的在与密封线形成突出部的突出方向相反的方向上相对于第二接合部突出的部分。根据该结构，可以使用第二隔板来形成倾斜抑制部。
[0009]倾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之间的间隔可以被加固框架所占用。根据该结构，倾斜抑制部的第一隔板和第二隔板之间的间隔可以被加固框架所占用，从而倾斜抑制部将不容易形变。
[0010]加固框架可以延伸到设置在燃料电池的外部上的外限制构件。根据该结构，加固框架延伸到外限制构件，从而即使当接收到碰撞时燃料电池仍将不容易变得不良对准。
[0011]倾斜抑制部可以由加固框架来形成。根据该结构，能够使用加固框架来形成倾斜抑制部。
[0012]倾斜抑制部可以被设置在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上、或者设置在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上。根据该结构，能够使用第一接合部或第二接合部上的倾斜抑制构件来形成倾斜抑制部。
[0013]燃料电池还可以包括设置在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上或设置在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上的堰堤。根据该结构，除了倾斜抑制部之外还提供堰堤，从而能够抑制下述侧流动，在该侧流动中，流体在第一接合部的与加固框架相比的相对侧上或在第二接合部的与加固框架相比的相对侧上流动。
[0014]堰堤被布置成与密封线形成突出部相更靠近膜电极组件侧。根据该结构，与密封线形成突出部相比，更靠近膜电极组件侧布置倾斜抑制构件，从而能够将倾斜抑制构件用作堰堤。
[0015]能够以各种模式实现本发明。例如，除了燃料电池组的制造方法之外，还可以通过诸如燃料电池组或燃料电池隔板的制造方法的模式来实现本发明。
【附图说明】
[0016]以下将参照附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术的和工业的意义，在附图中，类似的标号表示类似的元件，并且其中:
[0017]图1是示出根据本发明的第一示例实施例的燃料电池组的外面的框架形式的视图；
[0018]图2是根据第一示例实施例的加固框架和膜电极组件的视图；
[0019]图3是根据第一示例实施例的第一隔离器的视图；
[0020]图4是根据第一示例实施例的燃料电池的密封线附近的截面图；
[0021]图5是其中根据第一示例实施例的以正确的对准堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图；
[0022]图6是其中根据第一示例实施例的不良对准地堆叠示例实施例的燃料电池的状态的视图；
[0023]图7是其中不良对准地堆叠比较示例的燃料电池的状态的视图；
[0024]图8A至图8D是根据第一示例实施例的修改示例的燃料电池的突出部附近的区域的其他配置示例的视图；
[0025]图9A至图9C是根据第一示例实施例的修改示例的燃料电池的突出部附近的区域的其他配置示例的视图；
[0026]图10是根据本发明的第二示例实施例的突出部附近的区域的视图；
[0027]图11A至图11D是根据本发明的第三示例实施例的突出部附近的区域的视图；
[0028]图12A至图12D是根据本发明的第四示例实施例的将两条密封线排成一行的区域中的结构的视图；
[0029]图13是根据本发明的第五示例实施例的燃料电池组的视图；
[0030]图14是具有中间层的燃料电池组的外边缘部的视图；
[0031]图15是具有中间层的比较示例的燃料电池组的外边缘部的视图；
[0032]图16是具有中间层的另一比较示例的燃料电池组的外边缘部的视图；
[0033]图17A和图17B是第五示例实施例的修改示例的视图；
[0034]图18是图17A中的加固框架的平面视图；
[0035]图19是用于在加固框架的仅四个角处提供中间层的结构的视图；
[0036]图20是根据本发明的第六示例实施例的第一隔板的视图；
[0037]图21A和图21B是当沿着图20中的线20A-20A和线20B-20B截取燃料电池时的截面的视图；
[0038]图22A至图22C是堰堤形状的示例的视图；以及
[0039]图23是第六示例实施例的修改示例的视图。
【具体实施方式】
[0040]第一示例实施例:图1是示出燃料电池组10的外面的框架形式的视图。该燃料电池组10包括燃料电池100 (也称作“单个电池”)、接线板200和210、绝缘板220以及端板230和240。每个燃料电池100包括加固框架140、第一隔板150和第二隔板160。加固框架140是由树脂制成的框架形状的构件，该构件在它的内部具有膜电极组件(MEA)。加固框架140被夹在第一隔板150和第二隔板160之间。多个这些燃料电池100被设置为堆叠在一起。接线板200和210被布置为一个接线板位于堆叠的燃料电池100的每端上，并且被用于从燃料电池100提取电压和电流。绝缘板220被布置到接线板200的外部。取决于燃料电池组10和其内安装有燃料电池组10的车辆的主体的固定位置，绝缘板也可以被布置到接线板210的外部。端板230和240被布置为一个端板在燃料电池组10的每侧上以紧固燃料电池100、接线板200和210以及绝缘板220。
[0041]燃料电池100、接线板200、绝缘板220和端板230各具有多个开口。这些开口被连通在一起，使得形成歧管310、315、320、325、330和335。歧管310被用于向燃料电池100供应氧化剂气体，并且因此也被称作“氧化剂气体供应歧管310”。在下文中，歧管315、320、325,330和335针对它们各自的角色也分别被称作“氧化剂气体排放歧管315”、“燃料气体排放歧管320”、“燃料气体供应歧管325”、“冷却剂供应歧管330”和“冷却剂排放歧管335”。
[0042]图2是加固框架140和膜电极组件(MEA) 110的视图。加固框架140具有由树脂制成的大体矩形框架形状。膜电极组件110被支撑在加固框架140的中央部分中。膜电极组件包括传导质子的电解质膜和被形成在电解质膜的两侧上的催化剂层。还可以使用膜电极气体扩散层组件(MEGA)来代替膜电极组件110。膜电极气体扩散层组件具有还在膜电极组件110的催化剂层上方包括气体扩散层的结构。开口 1401至1406在面向加固框架140的侧中是开放的。这些开口 1401至1406被用于形成歧管310、315、320、325、330和335(图1)。
[0043]图3是第一隔板150的视图。第一隔板150是由金属制成的大体矩形板状构件。开口 1501至1506在面向第一隔板150的侧中是开放的。这些开口 1501至1506被用于形成歧管310、315、320、325、330和335 (图1)。第一隔板150包括流路径形成部156，流路径形成部156在中央部分中具有被图案化的锯齿状的形状。流路径形成部150的膜电极组件110侧是反应气体所流过的区域，并且流路径形成部156的与膜电极组件110相对的侧是冷却剂所流过的区域。第一隔板150包括围绕开口 1501至1506的第一密封线182。第一密封线182由形成在第一隔板150上的密封线形成突出部152所形成，第一隔板150被按压靠着相邻的第二隔板160，这将在以后加以描述。此外，环绕开口 1505和1506以及流路径形成部156形成第二密封线183。第二密封线183也类似地