使用于燃料电池的分隔件及燃料电池的制作方法_3

文档序号:9602689阅读:来源:国知局
C2中,与其他的区域相比,冷却介质成为高温,尤其是在接近上端的区域C2成为最高温。而且,在接近下端的区域Cl中,冷却介质的压力(水压)比接近上端的区域C2高。
[0037]密封垫片通过粘结剂而粘结于分隔件,在用于对冷却介质流路的周围进行密封的密封垫片G5中,当冷却介质与粘结剂接触时,可能该部分的粘结性下降而在密封垫片G5的一部分发生剥离。冷却介质浸透发生了剥离的部分,因此与此相应,粘结性逐渐下降的部分扩大,最终,剥离的部分有可能从密封垫片G5的宽度方向的内侧达到外侧,导致冷却介质的漏泄。而且,也有可能因分隔件50的表面由冷却介质(冷却水)氧化,而同样粘结性下降而发生密封垫片G5的剥离。这样的粘结性的下降以化学反应为起因,因此温度越高的部位越显著。而且,对于粘结性的下降,冷却介质的浸透越大则越被促进,因此冷却介质的压力(水压)越高越显著。
[0038]因此,在上述的区域Cl、C2中,冷却介质用的密封垫片G5成为粘结性容易下降而容易剥离的倾向。上述的区域C1、C2是与分隔件中央区域50a的上下方向的端部分别相邻的区域。
[0039]因此,在本实施方式中,将与分隔件中央区域50a的端部相邻设置的第一密封垫片部分G5w的宽度Ww设为了比第二密封垫片部分G5r的宽度Wr宽。由此,能够抑制第一密封垫片部分G5w的部分剥离而冷却介质漏泄的情况。其结果是,能够提高冷却介质用的密封垫片G5的粘结耐久性。需要说明的是,第一密封垫片部分G5w的宽度Ww能够以第一密封垫片部分G5w的粘结耐久性与第二密封垫片部分G5r的粘结耐久性成为同等的方式基于冷却介质的上升温度和/或冷却介质的压力、粘结剂的种类等而适当设定。具体而言,例如,优选将第一密封垫片部分G5w的宽度Ww设定在第二密封垫片部分G5r的宽度Wr的1.5?5倍的大小的范围内。
[0040]B.第二实施方式:
[0041]图4是表示第二实施方式的设于阳极侧分隔件50的冷却介质用的密封垫片G5B的说明图。图4(A)示出从冷却介质流路面侧观察单元单电池140B的阳极侧分隔件50的概略平面,图4(B)示出图4(A)的冷却介质用的密封垫片G5B中的第一密封垫片部分G5wB的A-A截面。需要说明的是,冷却介质用的密封垫片G5B以外的单元单电池140B的结构与第一实施方式的单元单电池140相同,因此省略图示及说明。
[0042]如图4 (B)所示,第一密封垫片部分G5wB具有第一形状部Pwb和旁流抑制部Ps —体成形的结构。第一形状部Pwb是沿分隔件中央区域50a的端部的边延伸的部分,具有与第二密封垫片部分G5r的第二形状部Pr (图3(B))相同的截面形状。旁流抑制部Ps是配置在最接近该第一形状部Pwb的燃料气体流路槽52与第一形状部Pwb之间的区域(也称为“旁流区域”)的部分。由于一体成形旁流抑制部Ps和第一形状部Pwb,因此第一密封垫片部分G5wB的宽度Ww比第二密封垫片部分G5r的宽度Wr宽。旁流抑制部Ps用于抑制冷却介质经由在由密封垫片G5B包围的冷却介质流路的整体的区域内分别存在于分隔件中央区域50a的上侧的第三外缘部分50b3及下侧的第四外缘部分50b4的旁流区域而流动的情况(旁流)。优选在旁流抑制部Ps设置多个突起。这样的话,旁流区域的压损增大,能够抑制冷却介质的旁流。
[0043]在第二实施方式中,将冷却介质流路的区域的外周包围的密封垫片G5B的整体基本上由与第二密封垫片部分G5r相同截面形状的连续体形成,并且关于第一密封垫片部分G5wB,通过将旁流抑制部Ps与该连续体一体成形,能够扩宽第一密封垫片部分G5wB的宽度Ww。由此,不用设置作为其他构件的旁流抑制构件,就能够抑制旁流并提高密封垫片的粘结耐久性。而且,在第二实施方式中,第一密封垫片部分G5wB中的确保密封功能的第一形状部Pwb的截面形状与第二密封垫片部分G5r的第二形状部Pr的截面形状相同,因此在与相邻的单元单电池140B密接时,能够使对通过密封垫片G5B形成的密封线SL5施加的应力均匀。由此,能够抑制在任意的部位(例如,第一密封垫片部分G5wB与第二密封垫片部分G5r的交界位置)处产生的应力集中,能够抑制在应力集中的部位发生构件的劣化等而耐久性下降的情况。需要说明的是,第一形状部Pwb无需具有与第二密封垫片部分G5r相同的截面形状,也可以具有其他的截面形状。但是,第一形状部Pwb优选具有与第二密封垫片部分G5r相同的宽度。
[0044]C.第三实施方式:
[0045]图5是表示第三实施方式的设于阳极侧分隔件50的冷却介质用的密封垫片G5C的说明图。图5(A)示出从冷却介质流路面侧观察单元单电池140C的阳极侧分隔件50的概略平面,图5(B)示出图5(A)的冷却介质用的密封垫片G5B中的第一密封垫片部分G5wC的A-A截面。需要说明的是,冷却介质用的密封垫片G5C以外的单元单电池140C的结构与第一实施方式的单元单电池140同样,因此省略图示及说明。
[0046]如图5(B)所示,第一密封垫片部分G5wC具有一体形成有第一形状部Pwc和追加部Pd的结构。第一形状部Pwc与第二实施方式同样是沿分隔件中央区域50a的端部的边延伸的部分,具有与第二密封垫片部分G5r的第二形状部Pr(图3 (B)相同的截面形状。追加部Pd具有与该第一形状部Pwc相同的截面形状,是沿着分隔件中央区域50a的端部的边延伸的部分。由于一体成形该追加部Pd和第一形状部Pwc,因此第一密封垫片部分G5wC的宽度Ww比第二密封垫片部分G5r的宽度Wr宽。需要说明的是,在图5 (B)的例子中,在第一形状部Pwc与追加部Pd之间形成高度小的连结部分,但该连结部分可以省略。
[0047]在第三实施方式中,将冷却介质流路的区域的外周包围的密封垫片G5C的整体基本上以与第二密封垫片部分G5r相同的截面形状形成,并且关于第一密封垫片部分G5wC,通过一体形成沿分隔件中央区域50a的端部的边延伸的第一形状部Pwc和与之平行的追加部Pd,能增宽第一密封垫片部分G5wC的宽度Ww。由此,能够提高密封垫片的粘结耐久性。而且,在第三实施方式中,与第二实施方式同样,第一密封垫片部分G5wC中的确保密封功能的第一形状部Pwc的截面形状与和其连接的第二密封垫片部分G5r的第二形状部Pr的截面形状相同,因此在与相邻的单元单电池140C密接时,能够使对于通过密封垫片G5C形成的密封线SL5施加的应力均匀。由此,能够抑制在任一部位(例如,第一密封垫片部分G5wC与第二密封垫片部分G5r的交界位置)产生的应力集中,能够抑制在应力集中的部位发生构件的劣化等而耐久性下降的情况。需要说明的是,第一形状部Pwc无需具有与第二密封垫片部分G5r相同的截面形状,也可以具有其他的截面形状。但是,第一形状部Pwc优选具有与第二密封垫片部分G5r相同的宽度。
[0048]D.变形例:
[0049](I)在上述实施方式中,以所有的歧管孔配置于分隔件中央区域50a的左右的外缘部的结构为例进行了说明,但并非限定于此。例如,也可以是在分隔件中央区域50a的上下的外缘部配置所有的歧管孔的结构,这种情况下,冷却介质用的密封垫片的第一密封垫片部分配置在左右的外缘部。
[0050]而且,可以是在分隔件中央区域50a的上下的外缘部配置燃料气体和氧化剂气体的至少一方的反应气体的歧管孔的结构。这种情况下,将冷却介质流路的区域的整体覆盖的密封垫片中的第一密封垫片部分在比将配置的反应气体的歧管孔包围的密封垫片靠内侧处,配置在与分隔件中央区域50a相邻的位置。
[0051](2)在上述实施方式中,以构成为将阳极气体流路和阴极气体流路分别构成为分隔件的槽状流路的情况为例进行了说明,但是并非限定于此,也可以构成为将阳极气体流路和阴极气体流路中的任一方或双方配置在分隔件与MEA之间的多孔体流路。
[0052](3)在上述实施方式中,以冷却介质用的密封垫片为例进行了说明,但是在与ME
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