燃料电池组的制作方法_2

文档序号:9812932阅读:来源:国知局
燃料电池组100的冷却水流动通过冷却水通道72B。
[0041 ] 通过一对相邻单个电池10其中一个的阳极分离器71形成的冷却水通道71B和通过该对相邻单个电池10其中另一个的阴极分离器72形成的冷却水通道72B彼此面对。冷却水通道71B和72B构成冷却水通道73。
[0042]采用电绝缘树脂的绝缘部件80为沿着MEA60的外周设置的框状部件。绝缘部件80包括与MEA60的外周形成一体的框架部分80以及从框架部分81沿着叠置方向凸出的凸出部分82。
[0043]绝缘部件80的凸出部分82沿着叠置方向(图2中的竖直方向)双向地从框架部分81的端部突伸出来。一对相邻单个电池10其中一个的绝缘部件80的凸出部分82和该对单个电池10其中另一个的绝缘部件80的凸出部分82经由第一位移吸收部件90而彼此结合。在一项实施例中,第一位移吸收部件90为结合部件。
[0044]在绝缘部件80的框架部分81中,形成狭槽83使得电解质薄膜61的外边缘61A能够插入其中。框架部分81夹置在单个电池10的阳极分离器71与阴极分离器72之间,并且经由第二位移吸收部件92结合至阳极分离器71和阴极分离器72。在一项实施例中,第二位移吸收部件92为结合部件。
[0045]第一位移吸收部件90填充在绝缘部件80之间的空间中,绝缘部件80通过第二位移吸收部件92粘合至分离器71和72,上述吸收部件可以是粘合剂,其杨氏模量比粘合剂硬化时的绝缘部件80的低。优选地,第一位移吸收部件90和第二位移吸收部件92的杨氏模量等于或低于20MPa。
[0046]由于燃料电池组100包括覆盖单个电池10的外周的绝缘部件80,所以能够确保燃料电池组100的内部与外部之间的绝缘。
[0047]如图3A所示,单个电池10的绝缘部件80的凸出部分82的沿叠置方向的厚度tl小于单个电池10的沿叠置方向的厚度t2。单个电池10的沿叠置方向的厚度t2是MEA60沿叠置方向的厚度、阳极分离器71沿叠置方向的厚度和阴极分离器72沿叠置方向的厚度的和。如果,例如,绝缘部件80的凸出部分82沿叠置方向的厚度tl大于单个电池10的沿叠置方向的厚度12,如图3B所示,那么相邻的单个电池1的绝缘部件80彼此干涉,使得单个电池1之间的接触压力下降,这会损害发电效率。在本实施例中,凸出部分82沿叠置方向的厚度tl小于单个电池10沿叠置方向的厚度t2。因此,相邻单个电池10的绝缘部件80不彼此干涉,由此发电效率不太可能受到损害。
[0048]图4A和4B示出燃料电池组相对于产生在MEA中的水蒸汽的密封能力。图4A示出本实施例的燃料电池组1,图4B示出比较性实例的燃料电池组200。
[0049]在图4B所示的燃料电池组200中,绝缘部件80设置成使得将单个电池10的电解质61的外边缘61A夹置在其间,由此,电解质薄膜61的外周暴露至外部。因此,如箭头A所示,产生在MEA60中的水蒸汽能够容易地从电解质薄膜61与绝缘部件80之间释放至外部。而且,在燃料电池组200中,橡胶垫片74设置在绝缘部件80与分离器71和72之间。因为橡胶垫圈74可渗透水蒸汽,所以产生在MEA60中的水蒸汽会从绝缘部件80与分离器71和72之间泄漏到外部,如箭头B所示。
[0050]相对比地,在图4A所示的本实施例的燃料电池组100中,单个电池10的电解质薄膜61的外边缘61A插入绝缘部件80的框架部分81的狭槽83中,框架部分81经由第二位移吸收部件92结合至分离器71和72,由此,产生在MEA60中的水蒸汽受抑制不会通过绝缘部件80与分离器71和72之间。而且,在燃料电池组100中,相邻单个电池10的绝缘部件80的凸出部分72之间的空间填充有第一吸收位移部件90,使得燃料电池组100的内部通过绝缘部件80和第一位移吸收部件90而从外部分离开。因此,即使水蒸汽通过绝缘部件80与分离器71和72之间,水蒸汽也能够被防止泄漏到外部。
[0051 ]当燃料电池发电时,MEA60的电解质薄膜61膨胀,使得燃料电池组100沿叠置方向延展。图5A至5E示出当燃料电池组沿叠置方向延展时的绝缘部件的状态。
[0052]图5C示出燃料电池组300,作为燃料电池组100的比较性实例。在燃料电池组300中,相邻单个电池1的绝缘部件80的凸出部分8 2经由杨氏模量高于绝缘部件80的杨氏模量的第一位移吸收部件90而彼此连接。图5D示出燃料电池组300,作为燃料电池组100的比较性实例。在燃料电池组300中,单个电池10的绝缘部件80的凸出部分82彼此形成一体。采用图5C和5D所示的燃料电池组300,绝缘部件80和第一位移吸收部件90可能不能跟随燃料电池组沿叠置方向的位移(多个MEA60之间的位移),这会在发电等期间产生。位移的原因包括但不局限于MEA60的膨胀和燃料电池组300的震动,例如在经受道路不平坦性的移动汽车中。因此,绝缘部件80的凸出部分82例如可能如图5E所示破裂。
[0053]相对比地,在图5A所示的燃料电池组100中,相邻的单个电池10的绝缘部件80的凸出部分82经由杨氏模量低于绝缘部件80的杨氏模量的第一位移吸收部件90而彼此结合。如图5B所示,第一位移吸收部件90变形,使得绝缘部件80能够跟随燃料电池组沿叠置方向的位移,由此,绝缘部件80被抑制不发生破裂。
[0054]因此,本实施例的燃料电池组100具有下述优势。
[0055]在燃料电池组100中,相邻单个电池10的绝缘部件80的凸出部分82之间填充有第一位移吸收部件90 ο即使当MEA60的电解质薄膜61膨胀时,第一位移吸收部件90变形,使得绝缘部件80能够跟随燃料电池沿叠置方向的位移,由此,绝缘部件80被抑制产生破裂。因此,产生在燃料电池组100中的水蒸汽不会泄漏到外部,液体汇合的产生也被抑制,由此,燃料电池组100的绝缘性能被抑制下降。
[0056]在燃料电池组100中,绝缘部件80的框架部分81与MEA60的外周形成一体。因此,与图4B所示的燃料电池组200相比较,其中的电解质薄膜的外边缘61A夹置在绝缘部件80之间,电解质薄膜61的膨胀的面积可被降低。因此,采用燃料电池组100,燃料电池组由于电解质薄膜61的膨胀而产生的沿叠置方向的位移与燃料电池组200相比能够减小,由此,绝缘部件80更稳定地被抑制不产生破裂。
[0057 ]在燃料电池组100中,相邻单个电池1的绝缘部件80的凸出部分82之间的空间填充有第一位移吸收部件90,使得燃料电池组100的内部从外部分离开。因此,产生在MEA60中的水蒸汽不会泄漏离开燃料电池组100。而且,在燃料电池组100中,单个电池10的电解质薄膜61的外边缘61A插入绝缘部件80的框架部分81的狭槽83中,绝缘部件80的框架部分81经由第二位移吸收部件92结合至分离器71和72。因此,产生在MEA60的水蒸汽被抑制不通过绝缘部件80与分离器71和72之间。采用这种方式,在不使用垫圈等的情况下,水蒸汽被抑制泄漏至外部,由此,燃料电池组100的部件数量和尺寸能够被减小。
[0058]第二实施例
[0059]图6是第二实施例的燃料电池组100的沿叠置方向的单个电池10的局部剖视图。
[0060]第二实施例的燃料电池组100类似于第一实施例,不同于第一实施例的地方在于,单个电池10的叠置状态牢固地保持在第二实施例中。该差异主要如下所述。
[0061]燃料电池组100包括单个电池100的叠置组,每个包括绝缘部件80,单个电池的叠置组沿叠置方向夹置在端板40之间。因此,燃料电池组100沿垂直于叠置方向的方向的刚性低于燃料电池组100沿叠置方向的刚性。因此,当力从外部沿垂直于叠置方向的方向施加至燃料电池组100时,单个电池100可沿垂直于叠置方向的方向移动。如果单个电池90移动大距离,那么绝缘部件80和第一位移吸收部件90可能不能跟随单个电池10的移动,由此,绝缘部件80和第一位移吸收部件90可破裂。
[0062]为了防止这种情况的发生,如图6所示,燃料电池组100包括一对拉紧杆84,使得单个电池10能够被抑制移动。
[0063]拉紧杆84沿着单个电池10的叠置组的绝缘部件80的凸出部
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