燃料电池的制造方法和燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种燃料电池的制造方法和燃料电池。
【背景技术】
[0002]以往，燃料电池是将多个分隔件和多个膜电极接合体交替层叠在一起而构成的。因为燃料电池对应于分隔件和膜电极接合体的层叠数量而获得高输出，所以希望使该层叠数量增加。通过使层叠多层的分隔件和膜电极接合体彼此充分地紧密接触，能够使电阻降低，从而达成所期望的电池性能。
[0003]但是，在由阳极侧分隔件和阴极侧分隔件构成的分隔件单元中，阳极侧分隔件的燃料气体(氢气)、冷却水的流路的部分以及阴极侧分隔件的氧化剂气体(含有氧气的空气或者纯氧)、冷却水的流路的部分由细微的凹凸形状形成，尺寸公差也较大。
[0004]因此，有在分隔件单元的阳极侧分隔件的流路的部分和阴极侧分隔件的流路的部分之间配设有相当于具有弹簧功能的变形吸收构件的增压板的结构。采用这样的变形吸收构件，即使对分隔件单元施加较高的按压力，也能够不使构成流路的凹凸形状的部分发生破损地均匀地按压(例如，参照专利文献1。)。
[0005]专利文献1:日本特许第4432518号公报
【发明内容】
_6] 发明要解决的问题
[0007]在这里，虽然通过使配设在分隔件单元的内部的变形吸收构件的立起片变形来吸收从分隔件单元施加的荷重，但是要求一种能够使该立起片的变形量最优化、并且使立起片可承受的荷重增加的技术。
[0008]本发明是为了解决上述课题而做成，其目的在于提供一种能够使变形吸收构件的立起片可自分隔件单元受到的荷重增加的燃料电池的制造方法和燃料电池。
[0009]用于解决问题的方案
[0010]在为了达成上述目的的本发明的燃料电池的制造方法中，使用分隔件单元、变形吸收构件以及膜电极接合体。分隔件单元具有阳极侧分隔件和阴极侧分隔件。变形吸收构件配设在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间，具有薄板状的基材和从基材的一个面呈格子状地分别立起设置的多个立起片。膜电极接合体与分隔件单元邻接，是将阳极和阴极以面向电解质膜的方式接合起来而形成的。燃料电池的制造方法具有配设工序和设定工序。在配设工序中，将从设置于基材的一个面的立起片的基端延伸出来的延伸部与阴极侧分隔件或者阳极侧分隔件抵接地配设而与阴极侧分隔件或者阳极侧分隔件形成单元。在设定工序中，对阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间的沿着层叠方向的间隔进行设定，以使立起片的变形超过弹性变形区域而进入塑性变形区域，且使伴随变形进行了移动的基端处于不与阴极侧分隔件或者阳极侧分隔件接触的区域。
[0011]为了达成上述目的的本发明的燃料电池具有分隔件单元、变形吸收构件以及膜电极接合体。分隔件单元具有阳极侧分隔件和阴极侧分隔件。变形吸收构件配设在阳极侧分隔件和阴极侧分隔件之间，具有薄板状的基材和从基材的一个面呈格子状地分别立起地设置的多个立起片。变形吸收构件用于使从立起片的基端延伸出来的延伸部与阴极侧分隔件或者阳极侧分隔件抵接。膜电极接合体与分隔件单元邻接，将阳极和阴极以面向电解质膜的方式接合起来而形成的。在这里，以使立起片的变形超过弹性变形区域而进入塑性变形区域、且使伴随变形进行了移动的基端处于不与阴极侧分隔件或者阳极侧分隔件接触的区域的方式施加荷重并配设阳极侧分隔件和阴极侧分隔件。
【附图说明】
[0012]图1是表示实施方式的燃料电池的立体图。
[0013]图2是将实施方式的燃料电池的局部分解成每个结构构件来表示的分解立体图。
[0014]图3是表示实施方式的燃料电池的分隔件单元、变形吸收构件以及膜电极接合体的局部的剖视图。
[0015]图4是表示实施方式的燃料电池的变形吸收构件的立体图。
[0016]图5是示意性地表示实施方式的燃料电池的变形吸收构件的主要部件的剖视图。
[0017]图6是表示实施方式的燃料电池组装时的变形吸收构件的形状变化的示意图。
[0018]图7是将实施方式的燃料电池的变形吸收构件的耐荷重与比较例的变形吸收构件的耐荷重相比较而表示的图。
[0019]图8是表示考虑了其他层叠构件的膨胀的情况下设定实施方式的燃料电池的变形吸收构件的立起片的高度的状态的图。
[0020]图9是表示考虑了其他层叠构件的制造误差和工作时(发电时)的偏移量的情况下设定实施方式的燃料电池的变形吸收构件的立起片的高度的状态的图。
[0021]图10是示意性地表示进行实施方式的燃料电池的性能试验的状态的立体图。
[0022]图11是表示伴随实施方式的燃料电池的性能试验的膜电极接合体的层厚变化的图。
【具体实施方式】
[0023]以下，一边参照附图，一边说明本发明的实施方式。在附图的说明中，对于相同的要素标注相同的附图标记，而省略重复说明。为了便于说明，有时将附图中的构件的大小、比例进行夸大而与实际的大小、比例不符。
[0024](实施方式)
[0025]参照图1?图11，说明实施方式的燃料电池1的制造方法和燃料电池1。
[0026]首先，参照图1?图5，说明燃料电池1的结构。
[0027]图1是表示实施方式的燃料电池1的立体图。图2是将燃料电池1的局部分解成每个结构构件来表示的分解立体图。图3是表示燃料电池1的分隔件单元10、变形吸收构件20以及膜电极接合体30的局部的剖视图。图3沿着图2的3-3线示出。图4是表示燃料电池1的变形吸收构件20的立体图。图5是示意性地表示燃料电池1的变形吸收构件20的主要部分的剖视图。图5沿着图4的5-5线示出。
[0028]实施方式的燃料电池1包含:燃料电池单体100，其用于产生电力；一对集电板211、212，其用于将由燃料电池单体100产生的电力输出到外部；以及壳体300，其用于保持多个层叠在一起的燃料电池单体100和一对集电板211、212。以下，按顺序说明燃料电池1的各结构。
[0029]如图1?图3所示，燃料电池单体100在被层叠了多个的状态下，利用供给来的燃料气体(氢)和氧化剂气体(含有氧的空气或者纯氧)产生电力。
[0030]燃料电池单体100包含:分隔件单元10、变形吸收构件20以及膜电极接合体30。以下，说明燃料电池单体100所包含的各构件。
[0031]如图2和图3所示，分隔件单元10用于将相邻的膜电极接合体30分隔开，并且传递由膜电极接合体30产生的电力，而且具有燃料气体(氢)或者氧化剂气体(含有氧的空气或者纯氧)和冷却水的流路。分隔件单元10具有阳极侧分隔件11和阴极侧分隔件12。阳极侧分隔件11与膜电极接合体30的阳极32抵接。阳极侧分隔件11由具有导电性材料的金属构成，形成为比阳极32大的薄板状。
[0032]如图3所示，在阳极侧分隔件11的中央按照恒定的间隔形成多个凹凸形状，以构成使燃料气体(氢)和冷却水分开流动的流路部llg。阳极侧分隔件11将凹凸形状中的与阳极32接触而形成的闭合空间用作向阳极32供给氢的阳极气体流路13。另一方面，阳极侧分隔件11将凹凸状的形状中的隔着变形吸收构件20而在阳极侧分隔件11与阴极侧分隔件12之间形成的闭合空间用作供给冷却水的冷却水流路14。
[0033]阳极侧分隔件11形成为长方形形状，在其长度方向的一端开设有分别与阴极气体供给口 11a、冷却流体供给口 lib以及阳极气体供给口 11c相当的贯通孔。同样，阳极侧分隔件11在其长度方向的另一端开设有分别与阳极气体排出口 lld、冷却流体排出口 lie以及阴极气体排出口 Ilf相当的贯通孔。
[0034]阴极侧分隔件12与膜电极接合体30的阴极33抵接。阴极侧分隔件12由具有导电性材料的金属形成，且形成为比阴极33大的薄板状。
[0035]如图3所示，在阴极侧分隔件12的中央按照恒定的间隔形成多个凹凸形状，以构成使氧化剂气体(含有氧的空气或者纯氧)和冷却水分开流动的流路部12g。凹凸形状的形状是交替组合U字状或者交替组合半圆形状而成的。阴极侧分隔件12将凹凸状的形状中的与阴极33接触而形成的闭合空间用作向阴极33供给氧化剂气体的阴极气体流路15。另一方面，阴极侧分隔件12将凹凸状的形状中的隔着变形吸收构件20而在阴极侧分隔件12与阳极侧分隔件11之间形成的闭合空间用作供给冷却水的冷却水流路14。S卩、在邻接的燃料电池单体100中，将一个燃料电池单体100的阳极侧分隔件11的冷却水流路14和设置于另一个燃料电池单体100的阴极侧分隔件12的冷却水流路14形成为一个冷却水用的流路。
[0036]阴极侧分隔件12形成为长方形形状，在其长度方向的一端开设有分别与阴极气体供给口 12a、冷却流体供给口 12b以及阳极气体供给口 12c相当的贯通孔。同样，阴极侧分隔件12在其长度方向的另一端开设有分别与阳极气体排出口 12d、冷却流体排出口 12